Часы идут по-другому, когда вы находитесь в сильном гравитационном поле: когда вы находитесь на достаточно малых расстояниях от достаточно большой массы. Если бы Вселенная снова сжалась, мы неизбежно обнаружили бы, что приближаемся к краю горизонта событий черной дыры, и при этом время для нас начало бы замедляться: растягивая наш последний момент до бесконечности.
Будет происходить своего рода гонка, когда мы попадем в центральную сингулярность черной дыры, и когда все сингулярности сольются, что приведет к окончательной гибели нашей Вселенной в Большом Сжатии.
Что произойдет после этого? Не исчезнет ли Вселенная? Приведет ли это к рождению новой Вселенной? Или сжатие остановится, прежде чем Вселенная достигнет сингулярности?
Это одни из передовых вопросов теоретической физики, и, хотя мы не знаем ответа, во всех сценариях верно одно: энтропия всей Вселенной по-прежнему увеличивается, а время всегда движется в прямом направлении. Если это окажется неверным, то потому, что есть что-то глубокое, оставшееся для нас неуловимым и все еще ждущее своего открытия.
Может ли Земля покинуть Солнечную систему?
Джо Фелан
В романе Лю Цысиня 'Блуждающая Земля' (впервые опубликованном в китайском журнале 'Мир научной фантастики' в июле 2000 г.) автор описывает сценарий, в котором лидеры планеты соглашаются вывести Землю из Солнечной системы, чтобы спастись от неминуемой солнечной вспышки, которая, как ожидается, уничтожит все планеты земной группы. Эта история, конечно, фантастическая, но может ли Земля когда-нибудь действительно покинуть Солнечную систему?
'Это очень маловероятно', - сказал Маттео Чериотти, аэрокосмический инженер и преподаватель в Университете Глазго в Великобритании. Однако, как объяснил Чериотти, 'маловероятно' не означает, что это 'невозможно'. И предложил способ, которым это теоретически можно было бы сделать.
'Земля может быть смещена со своей орбиты под действием массивного межзвездного объекта, вошедшего в Солнечную систему и пролетевшего близко к Земле, - сказал он. - В этом случае Земля и межзвездный объект обменяются энергией и импульсом, и орбита Земли изменится. Если объект будет быстрым, массивным и пролетит достаточно близко, он сможет изменить орбиту нашей планеты так, что Земля направится за пределы Солнечной системы'.
Тимоти Дэвис, старший преподаватель физики и астрономии Кардиффского университета в Великобритании, согласился с тем, что Земля теоретически может быть вытеснена из Солнечной системы. У Дэвиса есть собственная гипотеза о том, как это может произойти.
'Планеты в том виде, в каком они существуют сейчас, находятся на стабильных орбитах вокруг Солнца. Однако, если Солнце столкнется с другой звездой, гравитационные взаимодействия этих тел могут нарушить орбиты планет и привести к тому, что Земля будет выброшена из Солнечной системы', - сказал Дэвис.
Однако Дэвис отметил, что, хотя этот сценарий осуществим, крайне сомнительно, что он произойдет - по крайней мере, в обозримом будущем.
'Такие звездные встречи довольно редки, - сказал Дэвис. - Например, мы знаем, что звезда Глизе 710, по астрономическим меркам, должна подойти довольно близко к Солнцу примерно через миллион лет, но даже этот пролет вряд ли повлияет на планеты'.
Хотя маловероятно, что внешние силы вытеснят Землю из Солнечной системы в ближайшее время, может ли человечество создать машину, способную сдвинуть планету так, что она в конечном итоге будет выброшена?
'Энергия, необходимая, чтобы убрать Землю с ее орбиты и выбросить из Солнечной системы, настолько велика - эквивалентна секстиллиону (единица с 21 нулем) мегатонных ядерных бомб, которые взорвутся одновременно, что это кажется маловероятным', - сказал Дэвис.
Хотя такое событие маловероятно, что произойдет, если Земля все-таки оторвется от Солнечной системы? Какие последствия произойдут, если наша родная планета навсегда погрузится в глубины Вселенной?
'Земля будет летать в межзвездном пространстве, пока не будет захвачена или поглощена другой звездой или черной дырой', - сказал Чериотти, добавив, что, если Земля покинет Солнечную систему, это, вероятно, приведет к уничтожению большей части - если не всей - жизни на планете.
'Маловероятно, что атмосфера останется: глобальный климат Земли зависит от тонкого баланса излучения, поступающего от Солнца, и энергии, рассеиваемой в дальний космос. Если бы это соотношение изменилось, то немедленно и резко изменились бы температуры', - сказал Чериотти.
Дэвис согласился с тем, что большая часть жизни на Земле не переживет катастрофического перемещения за пределы Солнечной системы.
'Если Земля покинет Солнечную систему, очень вероятно, что подавляющее большинство жизни, какой мы ее знаем, исчезнет. Почти вся энергия, используемая живыми организмами Земли, исходит от Солнца либо напрямую (например, фотосинтез растений), либо косвенно (например, травоядные поедают растения, а плотоядные поедают травоядных). В этом сценарии, чем дальше Земля удалится от Солнца, тем ниже станет ее температура. В конечном итоге планета полностью замерзнет. Единственным оставшимся естественным источником тепла станет распад радиоактивных элементов в земной коре, оставшихся от формирования Солнечной системы', - сказал Дэвис.
Дэвис объяснил, что какая-то жизнь может и выжить, но в конечном итоге она все равно будет обречена.
'Некоторые экстремофилы (животные/растения, которые могут жить в экстремальных условиях) могли бы жить за счет этой энергии, но сложная жизнь, скорее всего, полностью исчезнет. Радиоактивное тепло позволит Земле поддерживать только температуру около минус 230 градусов Цельсия. При таких температурах большая часть атмосферы также замерзнет, и Земля превратится в мертвый ледяной мир, мчащийся между звездами', - сказал Дэвис.
Заглядывая в далекое будущее, Чериотти добавил, что Солнечная система в конечном итоге будет настолько сильно нарушена, что Земля либо покинет систему, либо будет полностью уничтожена.
'Мы предсказываем, что наша Галактика столкнется с галактикой Андромеды примерно через 4,5 миллиарда лет. Такое крупномасштабное столкновение миллионов звезд, вероятно, вызовет серьезные разрушения и в Солнечной системе!' - сказал Чериотти.
'Предвидится также, что через 5 миллиардов лет или около того Солнце увеличится в размерах и поглотит Землю', - добавил Чериотти.
Таким образом, хотя Земля, в конечном итоге, так или иначе покинет Солнечную систему, нам не о чем беспокоиться в течение нескольких миллиардов лет.
Кирти Чадда
Преподавание математики по-новому
Мы обучаем учащихся традиционной математике с помощью теорем, алгоритмов и правил. Например, мы говорим, что нечетное число, умноженное на четное число, будет четным, и это является правилом. Затем вы начинаете доказывать это правило. Новый способ преподавания математики не основан на общепринятых принципах, но стимулирует любопытство учащихся. Этот процесс называется предположением и убеждением. Предположение и убеждение являются одним из ключевых навыков мышления и математической работы.
Предположение означает обоснованное предположение. Это как гипотеза в математике.
Убедительные средства - это обоснование, почему ваша догадка может быть верной. Например, у меня может быть предположение, что четное число, умноженное на нечетное, будет нечетным. Мне, как ученику, позволено делать любые предположения. Затем я доказываю свою гипотезу, используя выборочные данные. Я попробую 7 раз по 6, 8 раз по 9, 11 раз по 2. И обнаруживаю, что каждый раз мой ответ получается четным числом. Тогда я могу заключить, что моя догадка ложна. Следовательно, четное число, умноженное на нечетное, будет четным. Это утверждение о доказательстве моей гипотезы с помощью повторных выборок называется убедительным. Я убежден, что нечетное число, умноженное на четное, будет четным, а не нечетным. Предположение и убеждение широко известны как TWM: мышление и математическая работа. TWN - это способ объяснения математических процессов, которые математик использует при решении задач. Например, Пифагор, придумывая свою теорему, не сразу написал уравнение. У него была догадка, которую он пытался доказать или опровергнуть. Когда учащиеся думают и работают математически, они активно стремятся осмыслить идеи и установить связи между различными математическими фактами, процедурами и концепциями. Это поддерживает мышление более высокого порядка, которое помогает учащимся смотреть на мир с математической точки зрения. Если учащиеся смогут использовать и применять их, начиная с этапа 1, то они будут хорошо подготовлены к математическим рассуждениям, а не к простому заучиванию фактов и цифр.
Почему предположения помогают
Предположение формирует математические вопросы или идеи. Учащиеся учатся представлять доказательства, чтобы обосновать или оспорить математическую идею или решение. Гипотезы - это обдуманные идеи или догадки. Они могут оказаться неверными. После того, как предположение было сделано, учащиеся должны попытаться обосновать его математически. Развитие навыков догадок является важным аспектом активного обучения математике.
Я пытался делать это в реальной жизни. Мы изучали BODMAS. После того, как тема была пройдена, я хотел оценить своих учеников. Я попытался развить этот навык у своих учеников с помощью небольшого задания, попросив их составить собственные вопросы и задать их сверстникам. Немногие ученики были действительно хороши в постановке задач, которые были очень хорошо оценены их сверстниками, в то время как некоторые были немного жесткими со своими сверстниками. Результат всей деятельности оказался потрясающим.
Вот несколько проблем
есть задачи достаточно сложно, чтобы стать вызовом
есть задачи, которые легко решить самому и сверстниками
есть задачи, которые не могут быть решены ни учащимся, ни его сверстниками