Наша Вселенная описывается при помощи шести космологических параметров. По сути, зная эти параметры, можно создать Вселенную в домашних условиях.

Лекция посвящена тому, как последние открытия повлияли на наше представление о макромире и какие вопросы встали на повестку дня. Эволюция вселенной в первые мгновения после большого взрыва. Темная материя и темная энергия. Вещество и антивещество. Законы сохранения и барионное число. Как объяснить неоднородность вселенной. Теория инфляционной вселенной. Флуктуации вакуума. Реликтовые гравитационные волны.

Основная работа Хокинга была выполнена в середине 1970-х. Я думаю, что я не ошибусь, если скажу, что это основная работа. Она была связана с физикой черных дыр и то, что называют "хокинговское излучение". Это капитальный результат, который состоял в том, что… Вообще мы представляем себе черную дыру как нечто, что поглощает свет, частицы, все в себя засасывает, и ничего наружу не выплескивает. Ничего подобного. Выясняется, что если учесть квантовые эффекты, то черная дыра излучает. О его вкладе в современную картину мира и о его контактах с советскими физиками будем говорить с академиком РАН Валерием Рубаковым.

Все мы и всё вокруг нас сделано из вещества, и сколько-нибудь заметных количеств антивещества в нашей Галактике нет (по счастью). Более того, из наблюдений следует, что в видимой части Вселенной нет областей, где, наоборот, много антивещества и нет вещества. Как количественно охарактеризовать асимметрию между веществом и антивеществом во Вселенной? Что требуется для того, чтобы эта асимметрия образовалась? Мы обсудим некоторые гипотезы на этот счет, для чего нам потребуется совершить экскурсию в мир элементарных частиц и фундаментальных взаимодействий. Происхождение вещества во Вселенной — та область, где тесно пересекаются физика сверхбольших расстояний — космология — и физика сверхмалых расстояний, управляющая элементарными частицами.

О количестве галактик видимой Вселенной, квазарах и спектре мощности рассказывает Олег Верходанов — доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник Специальной астрофизической обсерватории РАН, Нижний Архыз.

В первой половине лекции мы обсудим наблюдаемые, дающие представление о составе и истории развития Вселенной и познакомимся со Стандартной космологической моделью. Вторая половина лекции будет посвящена обсуждению разных аномалий и нестыковок при попытках дальнейшего уточнения физических параметров, с чем пришлось столкнуться в последние годы. Означает ли это, что мы подошли к следующей ступени понимания физики и космологии, или это рубеж, определяемый систематическими погрешностями используемых экспериментальных методов, пока неизвестно. Я постараюсь показать, какие математические задачи возникают в космологии.

По мере накопления человеческого опыта представления о времени менялись. В 20 веке благодаря Эйнштейну стало понятно — время относительно, оно не может быть одинаковым везде и для всех. Выяснилось, что время может течь по-разному, в зависимости от нашего личного восприятия, а также от скорости движения. Мы узнаем, как это все возможно, кроме того, поговорим о парадоксах и "фокусах", которые могут происходить со временем, расскажем, что такое пространство-время, а также попробуем измерить самые малые временные промежутки. Как течет время далеко от Земли, может ли оно остановиться или пойти другим путем, как, где и почему искривляется пространство-время, возможно ли повторение времени, то есть возвращение во "вчера"? Сможем ли мы когда-нибудь отправиться в прошлое и будущее, и к каким парадоксам это может привести?

Однажды я услышал как в сериале «Теория большого взрыва» Шелдон Купер говорил, что теория струн — это теория всего. Что он имел в виду под этим? В том контексте, хоть и не всерьез, имелось в виду следующее. Теория струн может описывать все фундаментальные взаимодействия. Теория струн предполагалась как кандидат на единую теорию всего, то есть всех фундаментальных взаимодействий. Физик Анатолий Дымарский о физических теориях, описаниях взаимодействий частиц и недостатках теории струн.

Теория струн — это гибкий конструктор, из которого можно собрать очень много других теорий. Но это понимание пришло не сразу. Изначально предполагалось, что теория струн станет кандидатом на описание фундаментальных взаимодействий. И поскольку теория струн не имеет свободного параметра, предполагалось, что она даст ответ на вопрос, почему наш мир устроен именно так, как он устроен. Но потом возникло понимание, что теория струн очень гибкая, хотя она и не имеет свободных параметров. Она как конструктор, из которого можно сделать много других теорий. И получается, что вместо предсказаний о физических свойствах нашего мира мы можем предсказать, что существует целый набор гипотетических миров, и количество других вселенных с другими физическими свойствами оказывается огромным. Физик Анатолий Дымарский о физических теориях, описаниях взаимодействий частиц и недостатках теории струн.

Знаменитый физик, профессор Стивен Хокинг делится мыслями о самых интригующих загадках Вселенной, таких как инопланетная жизнь или путешествие во времени. Как возникла Вселенная, рождались звезды, черные дыры и жизнь, — и чем все закончится. По мнению Хокинга инопланетная жизнь существует в разных формах, начиная от простейших организмов, до развитых цивилизаций. Но мы должны избегать контактов с инопланетным разумом, так как это может привести к катастрофическим последствиям. Хокинг утверждает, что путешествие в прошлое невозможно, так как противоречит основным законам природы (нарушает причинно-следственные связи). А вот путешествие в будущее теоретически возможно! Хокинг объясняет, а Discovery иллюстрирует несколько методов путешествия в будущее, основанных на разных физических законах.

Всемирно известный физик Стивен Уильям Хокинг, автор книги «Краткая история времени: от Большого взрыва до чёрных дыр» пытается ответить на главный вопрос — с чего всё началось?

Как происходит регистрация нейтрино? Чем дираковские частицы отличаются от майорановских? Какие существуют источники нейтрино? О трех поколениях лептонов, эффекте нейтринных осцилляций и роли нейтрино в космологии рассказывает доктор физико-математических наук Дмитрий Казаков.

Что такое микромир и макромир? Из чего состоит темная материя? И что такое WIMP? Об общем энергетическом балансе Вселенной, теории скрытой массы и частицах темной материи этом рассказывает доктор физико-математических наук Дмитрий Казаков.

С какими проблемами сталкиваются ученые при построении гравитационной теории? Какие пути решения проблемы предлагает современна физика? И где можно наблюдать подобные эффекты? Об этом рассказывает доктор физико-математических наук Дмитрий Казаков. В момент создания общей теории относительности Эйнштейна в начале прошлого века было сломано много копий в попытках проквантовать общую теорию относительности. Сейчас есть квантовая теория электромагнитного взаимодействия, слабого и сильного взаимодействия. В квантовой гравитации ситуация намного сложнее.

На лекции будет рассказано о формировании массивных звезд, их эволюции, формировании Сверхновых звезд, и в результате появлении нейтронных звезд и черных дыр. Черные дыры являются мощнейшими источниками излучения в космосе. Среди новых подобных объектов — открытие ультраярких рентгеновских источников.

Революционные открытия последних 15 лет в области космологии сделали эту область астрофизики одной из наиболее точных наук. Существенную роль в понимании природы Вселенной сыграла радиоастрономия, история которой связана с уникальными астрофизическими экспериментами. Достаточно вспомнить открытие и исследование радиогалактик и квазаров, пульсаров, атомарных и молекулярных линий, гравитационных линз и сверхмассивных черных дыр. Однако, на мой взгляд, самыми важными событиями стали открытие реликтового излучения и обнаружение его неоднородностей. Это привело к построению картины мира начала XXI века, на которую ориентируется современное естествознание. Мы познакомимся с методами исследования реликтового излучения и определения глобальных параметров Вселенной, а также обсудим нерешенные загадки Вселенной.

Теория Колмогорова–Арнольда–Мозера отвечает на вопросы типа «Могут ли планеты упасть на Солнце? Если да, то с какой вероятностью? И через какое время?» Математическая постановка задачи: предположим, что массы столь малы, что их притяжением друг к другу можно пренебречь. Тогда траектории движения планет можно посчитать; это сделал ещё Ньютон. Если перейти к реальному случаю, когда взаимное притяжение планет влияет на их орбиты, получится малое возмущение интегрируемой, т.е. точно решаемой, системы. Исследование малых возмущений интегрируемых систем классической механики Пуанкаре считал основной задачей теории дифференциальных уравнений. В лекциях будет рассказано, на уровне, доступном старшим школьникам, об основных идеях теории КАМ. Мы не поднимемся до задачи n тел и классической механики, но обсудим диффеоморфизмы окружности и основной шаг индукционного процесса, предложенного Колмогоровым для задач небесной механики.

Если поступить очень жестоко и отобрать у математика карандаш и бумагу, он будет смотреть на небо в поисках новых задач. Вопрос о движении планет (в математическом мире встречающийся под кодовым названием «Задача n тел») является чрезвычайно сложным — настолько сложным, что даже для специальных подслучаев случая n=3 каждый год публикуется огромное количество работ. Разобрать все аспекты этой задачи невозможно даже за семестровый курс. Мы, однако, не испугаемся, и попробуем поиграться в математику, которая здесь возникает. Основной мотивацией для нас будет задача двух тел: задача о движении одной планеты вокруг Солнца в предположении о том, что как будто бы никаких других планет в округе нет.

Наша Солнечная система, такая близкая и родная со школьной скамьи, остается полна тайн и неведомых сюрпризов. Ученые все дальше продвигаются в исследовании ближайшего к Земле космического пространства. И чем больше и глубже познания, тем увеличивается и количество возникающих вопросов. Какие небесные тела и на каком расстоянии способны обнаружить космические приборы? А если, к примеру, тело невидимо, то как его распознать? Может ли черная дыра приблизиться и поглотить все окружающее вместе с нашей планетой? О том, какие задачи стоят сегодня перед астрономами, расскажут гости нашей программы.

Существование тесной взаимосвязи космоса с практически невидимым микромиром — самый загадочный аспект современной физики. Планеты и даже целые скопления небесных звёзд «разбросаны» по бескрайним просторам, подобно пылинкам и элементарным частицам. Казалось бы, это лишь метафоричная связь. Но уже в первую секунду возникновения Вселенной, всё её содержимое состояло именно из мельчайших частичек — кварков. Невероятно, но эфемерные кирпичики вещества — основной строительный материал всего мироздания. Всего 6 видов или ароматов кварков, соединившись, образуют атомы, молекулы и другие частицы, а затем — Макрокосмос. Устройство Вселенной учёным удалось изучить достаточно детально, а вот с элементарными крупинками веществ нередко возникают проблемы. Не так быстро они раскрывают свои тайны, как хотелось бы. Даже единую теорию, которая могла бы описать весь известный «зоопарк» частиц, до сих пор создать не удаётся. Насколько наши знания о микромире полны и достоверны? Как кваркам удалось создать галактики и на что ещё способны эти крошечные частицы?