Kas me oleme piisavalt intelligentsed, et mõista universumit?
Vaadeldavat universumit saab mõnikord taldrikule serveerida, nagu tegi hiljuti muusik Pablo Carlos Budassi, kui ta ühendas Princetoni ülikooli ja NASA logaritmilised kaardid üheks värvikettaks. See on geotsentriline mudel – Maa on plaadi keskel ja Suure Paugu plasma servades.
Visualiseerimine on sama hea kui iga teine ja isegi parem kui teised, sest see on lähedane inimese vaatenurgale. Universumi ehituse, dünaamika ja saatuse kohta on palju teooriaid ning aastakümneid aktsepteeritud kosmoloogiline paradigma näib viimasel ajal pisut lagunevat. Näiteks kuuleb üha enam hääli, mis eitavad Suure Paugu teooriat.
Universum on veidruste aed, mis on aastate jooksul maalitud füüsika ja kosmoloogia "peavoolu", mis on täidetud veidrate nähtustega, nagu näiteks hiiglaslikud kvasarid lendab meist meeletu kiirusega minema, tumeainemida keegi pole avastanud ja mis ei näita kiirendite märke, kuid on "vajalik" selgitamaks galaktika liiga kiiret pöörlemist ja lõpuks Suur plahvatusmis mõistab kogu füüsika vähemalt hetkel võitlusele seletamatuga, tunnusjoon.
ilutulestikku ei olnud
Suure Paugu originaalsus tuleneb otseselt ja vältimatult üldrelatiivsusteooria matemaatikast. Mõned teadlased peavad seda siiski problemaatiliseks nähtuseks, sest matemaatika suudab seletada vaid seda, mis juhtus vahetult pärast ... – aga ta ei tea, mis juhtus sel väga omapärasel hetkel, enne suurt ilutulestikku (2).
Paljud teadlased hoiduvad sellest funktsioonist. Kasvõi sellepärast, nagu ta hiljuti ütles Ali Ahmed Farah Egiptuse Beni ülikoolist "füüsikaseadused lakkavad seal töötamast". Farag kolleegiga Saurya Dasem Kanadas asuvast Lethbridge'i ülikoolist, mida esitleti 2015. aastal ajakirjas Physics Letters B avaldatud artiklis, mudelis, milles universumil pole algust ega lõppu ning seega ka singulaarsust.
Mõlemad füüsikud said oma tööst inspiratsiooni. David Bohm alates 50ndatest. Ta kaalus võimalust asendada üldisest relatiivsusteooriast tuntud geodeetilised jooned (kahte punkti ühendavad lühimad jooned) kvanttrajektooridega. Farag ja Das rakendasid oma artiklis neid Bohmi trajektoore võrrandile, mille füüsik töötas välja 1950. Amala Kumara Raychaudhuryego Calcutta ülikoolist. Raychaudhuri oli ka Dasi õpetaja, kui ta oli 90-aastane. Raychaudhuri võrrandit kasutades said Ali ja Das kvantparanduse Friedmani võrrandmis omakorda kirjeldab Universumi arengut (sh Suurt Pauku) üldrelatiivsusteooria kontekstis. Kuigi see mudel ei ole tõeline kvantgravitatsiooni teooria, sisaldab see nii kvantteooria kui ka üldrelatiivsusteooria elemente. Farag ja Das eeldavad ka, et nende tulemused peavad paika isegi siis, kui kvantgravitatsiooni täielik teooria lõpuks formuleeritakse.
Farag-Dase teooria ei ennusta ei Suurt Pauku ega suur krahh singulaarsuse juurde tagasi pöörduma. Faragi ja Dasi kasutatavad kvanttrajektoorid ei ühenda kunagi ega moodusta seetõttu kunagi ainsuspunkti. Kosmoloogilisest vaatenurgast, selgitavad teadlased, võib kvantkorrektsioone vaadelda kui kosmoloogilist konstandit ja tumeenergiat pole vaja kasutusele võtta. Kosmoloogiline konstant viib selleni, et Einsteini võrrandite lahendus võib olla piiratud suuruse ja lõpmatu vanusega maailm.
See pole viimasel ajal ainus teooria, mis õõnestab Suure Paugu kontseptsiooni. Näiteks on hüpoteese, et kui aeg ja ruum tekkisid, tekkisid ja teine universummilles aeg voolab tagurpidi. Seda visiooni esitab rahvusvaheline füüsikute rühm, kuhu kuuluvad: Tim Kozlowski New Brunswicki ülikoolist, Flavio turud Teoreetilise Füüsika Instituudi perimeeter ja Julian Barbour. Selle teooria kohaselt peaksid Suure Paugu ajal tekkinud kaks universumit olema nende endi peegelpildid (3), seega on neil erinevad füüsikaseadused ja erinev ajavoolutaju. Võib-olla tungivad nad üksteisesse. See, kas aeg liigub edasi või tagasi, määrab kontrasti kõrge ja madala entroopia vahel.
Omakorda teise uue ettepaneku autor kõige eeskujul, Wong-Ji Shu Taiwani riiklikust ülikoolist, kirjeldab aega ja ruumi mitte eraldiseisvate asjadena, vaid tihedalt seotud asjadena, mis võivad muutuda üksteiseks. Ei valguse kiirus ega gravitatsioonikonstant ei ole selles mudelis muutumatud, vaid need on tegurid, mis muudavad aja ja massi suuruseks ja ruumiks universumi paisumisel. Shu teooriat, nagu ka paljusid teisi akadeemilise maailma kontseptsioone, võib muidugi vaadelda kui fantaasiat, kuid probleemne on ka paisumist põhjustav 68% tumeenergiaga paisuva universumi mudel. Mõned märgivad, et selle teooria abil "asendasid teadlased vaiba alla" energia jäävuse füüsikalise seaduse. Taiwani teooria ei riku energiasäästu põhimõtteid, kuid omakorda on probleem mikrolaine taustkiirgusega, mida peetakse Suure Paugu jäänukiks. Midagi millegi eest.
Sa ei näe pimedust ja kõik
Au nominendid tumeaine Lot. Nõrgalt interakteeruvad massiivsed osakesed, tugevalt interakteeruvad massiivsed osakesed, steriilsed neutriinod, neutriinod, aksioonid – need on vaid mõned lahendused Universumis leiduva "nähtamatu" mateeria müsteeriumile, mida teoreetikud on siiani välja pakkunud.
Aastakümneid on populaarseimad kandidaadid olnud hüpoteetilised, rasked (kümme korda raskemad kui prooton), nõrgalt interakteeruvad. osakesed, mida nimetatakse WIMP-deks. Eeldati, et nad olid aktiivsed Universumi eksisteerimise algfaasis, kuid kui see jahtus ja osakesed hajusid, siis nende koostoime tuhmus. Arvutused näitasid, et WIMP-ide kogumass oleks pidanud olema viis korda suurem kui tavalisel ainel, mis on täpselt sama palju kui tumeainet on hinnatud.
WIMP-ide jälgi aga ei leitud. Nii et nüüd on populaarsem rääkida otsimisest steriilsed neutriinod, hüpoteetilised tumeaine osakesed, millel on null elektrilaeng ja väga väike mass. Mõnikord peetakse steriilseid neutriinosid neljanda põlvkonna neutriinodeks (koos elektron-, müon- ja tau-neutriinodega). Selle iseloomulik tunnus on see, et ta suhtleb ainega ainult gravitatsiooni mõjul. Tähistatakse sümboliga νs.
Neutriino võnkumised võivad teoreetiliselt muuta müonneutriinod steriilseks, mis vähendaks nende arvu detektoris. See on eriti tõenäoline pärast seda, kui neutriinokiir on läbinud suure tihedusega ainega piirkonna, näiteks Maa tuuma. Seetõttu kasutati lõunapoolusel asuvat IceCube'i detektorit põhjapoolkeralt tulevate neutriinode vaatlemiseks energiavahemikus 320 GeV kuni 20 TeV, kus steriilsete neutriinode juuresolekul oodati tugevat signaali. Kahjuks võimaldas vaadeldud sündmuste andmete analüüs välistada steriilsete neutriinode olemasolu parameetriruumi ligipääsetavas piirkonnas nn. 99% usaldustase.
2016. aasta juulis, pärast XNUMX kuud kestnud katsetamist suure maa-aluse ksenooni (LUX) detektoriga, polnud teadlastel muud öelda, kui et… nad ei leidnud midagi. Samamoodi ei ütle tumeaine kohta midagi Rahvusvahelise Kosmosejaama labori teadlased ja CERNi füüsikud, kes arvestasid tumeaine tekkega Suure hadronite põrgataja teises osas.
Seega peame edasi vaatama. Teadlased ütlevad, et võib-olla on tumeaine midagi täiesti erinevat WIMP-idest ja neutriinodest või millest iganes, ning nad ehitavad uut detektorit LUX-ZEPLIN, mis peaks olema praegusest seitsekümmend korda tundlikum.
Teadus kahtleb, kas on olemas sellist asja nagu tumeaine, kuid astronoomid jälgisid hiljuti galaktikat, mis vaatamata Linnuteele sarnasele massile koosneb 99,99% ulatuses tumeainest. Teavet avastuse kohta andis observatoorium V.M. Keka. See on umbes galaktika Dragonfly 44 (Dragonfly 44). Selle olemasolu sai kinnitust alles eelmisel aastal, kui Dragonfly Telephoto Array jälgis taevalaiku Berenice'i tähtkujus. Selgus, et galaktika sisaldab palju rohkem, kui esmapilgul tundub. Kuna tähti on selles vähe, laguneks see kiiresti laiali, kui mõni salapärane asi ei aitaks seda moodustavaid objekte koos hoida. Tume aine?
Modellitööd?
Hüpotees Universum kui hologrammvaatamata sellele, et sellega tegelevad tõsiste teaduskraadidega inimesed, käsitletakse seda ikkagi kui uduala teaduse piiril. Võib-olla sellepärast, et ka teadlased on inimesed ja neil on raske leppida sellega seotud uuringute vaimsete tagajärgedega. Juan Maldasenaalustades stringiteooriast, pani ta paika nägemuse universumist, milles üheksamõõtmelises ruumis vibreerivad stringid loovad meie reaalsust, mis on vaid hologramm – projektsioon tasasest ilma gravitatsioonita maailmast..
Austria teadlaste 2015. aastal avaldatud uuringu tulemused näitavad, et universum vajab oodatust vähem mõõtmeid. XNUMXD-universum võib olla lihtsalt kahemõõtmeline teabestruktuur kosmoloogilisel horisondil. Teadlased võrdlevad seda krediitkaartidelt leitud hologrammidega – need on tegelikult kahemõõtmelised, kuigi me näeme neid kolmemõõtmelistena. Vastavalt Daniela Grumillera Viini Tehnikaülikoolist on meie universum üsna tasane ja positiivse kõverusega. Grumiller selgitas Physical Review Lettersis, et kui kvantgravitatsiooni lamedas ruumis saab standardse kvantteooria abil holograafiliselt kirjeldada, siis peavad olema ka füüsikalised suurused, mida saab mõlemas teoorias arvutada ja tulemused peavad kattuma. Eelkõige peaks gravitatsiooniteoorias ilmnema üks kvantmehaanika põhijoon, kvantpõimumine.
Mõned lähevad kaugemale, rääkides mitte holograafilisest projektsioonist, vaid isegi sellest arvuti modelleerimine. Kaks aastat tagasi kuulus astrofüüsik, Nobeli preemia laureaat George Smoot, esitas argumendid, et inimkond elab sellise arvutisimulatsiooni sees. Ta väidab, et see on võimalik näiteks tänu arvutimängude arendamisele, mis teoreetiliselt moodustavad virtuaalreaalsuse tuumiku. Kas inimesed loovad kunagi realistlikke simulatsioone? Vastus on jah,” ütles ta ühes intervjuus. "Selles küsimuses on ilmselgelt tehtud märkimisväärseid edusamme. Vaadake lihtsalt esimest "Pongi" ja täna tehtud mänge. Umbes 2045. aasta paiku suudame peagi oma mõtted arvutitesse üle kanda.
Universum kui holograafiline projektsioon
Arvestades, et juba praegu saame magnetresonantstomograafia abil kaardistada teatud neuroneid ajus, ei tohiks selle tehnoloogia kasutamine muudel eesmärkidel olla probleem. Siis saab töötada virtuaalne reaalsus, mis võimaldab kontakti tuhandete inimestega ja pakub teatud tüüpi aju stimuleerimist. See võis juhtuda minevikus, ütleb Smoot, ja meie maailm on täiustatud virtuaalsete simulatsioonide võrgustik. Pealegi võib seda juhtuda lõpmatu arv kordi! Seega saame elada simulatsioonis, mis on teises simulatsioonis, sisaldub teises simulatsioonis, mis on... ja nii edasi lõpmatuseni.
Maailm ja veelgi enam Universum pole kahjuks meile taldrikule antud. Pigem oleme me ise osa, väga väikesed, roogadest, mida, nagu mõned hüpoteesid näitavad, ei pruugitud meile valmistada.
Kas see pisike osa universumist, mille me – vähemalt materialistlikus mõttes – tunneme kunagi kogu struktuuri? Kas me oleme piisavalt intelligentsed, et mõista ja mõista universumi saladust? Ilmselt mitte. Kui aga kunagi otsustaksime, et kukume lõpuks läbi, oleks raske mitte märgata, et see oleks teatud mõttes ka omamoodi lõplik sissevaade kõigi asjade olemusest...
