Vai mēs esam pietiekami inteliģenti, lai saprastu Visumu?

Novērojamo Visumu dažreiz var pasniegt uz šķīvja, kā to nesen izdarīja mūziķis Pablo Karloss Budasi, apvienojot Prinstonas Universitātes un NASA logaritmiskās kartes vienā krāsu diskā. Šis ir ģeocentrisks modelis – Zeme atrodas plāksnes centrā, bet Lielā sprādziena plazma atrodas malās.

Vizualizācija ir tikpat laba kā jebkura cita, un pat labāka par citām, jo ​​tā ir tuva cilvēka skatījumam. Ir daudz teoriju par Visuma uzbūvi, dinamiku un likteni, un kosmoloģiskā paradigma, kas pieņemta gadu desmitiem, pēdējā laikā šķiet nedaudz salūzusi. Piemēram, arvien biežāk tiek dzirdamas balsis, kas noliedz Lielā sprādziena teoriju.

Visums ir dīvainību dārzs, kas gadu gaitā krāsots fizikas un kosmoloģijas "galvenajā straumē" un piepildīts ar dīvainām parādībām, piemēram, milzu kvazāri aizlido no mums milzīgā ātrumā, tumšā matērijakuru neviens nav atklājis un kas neuzrāda paātrinātāju pazīmes, bet ir "nepieciešams", lai izskaidrotu pārāk straujo galaktikas rotāciju, un, visbeidzot, Liels sprādzienskas visu fiziku vismaz pagaidām nolemj cīņai ar neizskaidrojamo, iezīme.

uguņošanas nebija

Lielā sprādziena oriģinalitāte tieši un neizbēgami izriet no vispārējās relativitātes teorijas matemātikas. Tomēr daži zinātnieki to uzskata par problemātisku parādību, jo matemātika var izskaidrot tikai to, kas notika tūlīt pēc ... - bet tā nezina, kas notika tajā ļoti savdabīgajā brīdī, pirms lielās uguņošanas (2).

Daudzi zinātnieki izvairās no šīs funkcijas. Kaut vai tāpēc, kā viņš nesen izteicās Ali Ahmeds Farahs no Benas universitātes Ēģiptē, "fizikas likumi tur pārstāj darboties." Farāgs ar kolēģi Saurija Dasema no Letbridžas Universitātes Kanādā, kas prezentēts rakstā, kas publicēts 2015. gadā Physics Letters B — modelī, kurā Visumam nav ne sākuma, ne beigu un līdz ar to arī singularitātes.

Abus fiziķus iedvesmoja viņu darbs. Deivids Boms kopš 50. gadiem. Viņš apsvēra iespēju no vispārējās relativitātes teorijas zināmās ģeodēziskās līnijas (īsākās līnijas, kas savieno divus punktus) aizstāt ar kvantu trajektorijām. Savā rakstā Farāgs un Das piemēroja šīs Boma trajektorijas vienādojumam, ko 1950. gadā izstrādāja fiziķis. Amala Kumara Raychaudhurye no Kalkutas universitātes. Raychaudhuri bija arī Das skolotājs, kad viņam bija 90. Izmantojot Raychaudhuri vienādojumu, Ali un Das ieguva kvantu korekciju Frīdmena vienādojumskas savukārt apraksta Visuma evolūciju (arī Lielo sprādzienu) vispārējās relativitātes teorijas kontekstā. Lai gan šis modelis nav patiesa kvantu gravitācijas teorija, tajā ir iekļauti gan kvantu teorijas, gan vispārējās relativitātes teorijas elementi. Farāgs un Das arī sagaida, ka viņu rezultāti būs patiesi pat tad, kad beidzot tiks formulēta pilnīga kvantu gravitācijas teorija.

Faraga-Das teorija neparedz ne Lielo sprādzienu, ne liels sabrukums atgriezties pie singularitātes. Faraga un Das izmantotās kvantu trajektorijas nekad nesavienojas un tāpēc nekad neveido vienu punktu. No kosmoloģiskā viedokļa, zinātnieki skaidro, kvantu korekcijas var uzskatīt par kosmoloģisku konstanti, un nav nepieciešams ieviest tumšo enerģiju. Kosmoloģiskā konstante noved pie tā, ka Einšteina vienādojumu risinājums var būt pasaule ar ierobežotu izmēru un bezgalīgu vecumu.

Šī nav vienīgā teorija pēdējā laikā, kas grauj Lielā sprādziena koncepciju. Piemēram, pastāv hipotēzes, ka tad, kad parādījās laiks un telpa, tas radās un otrais visumskurā laiks plūst atpakaļ. Šo redzējumu piedāvā starptautiska fiziķu grupa, kas sastāv no: Tims Kozlovskis no Ņūbransvikas universitātes, Flavio tirgi Teorētiskās fizikas institūta perimetrs un Džulians Bārbūrs. Diviem Visumiem, kas izveidojās Lielā sprādziena laikā, šajā teorijā vajadzētu būt pašiem sevis spoguļattēliem (3), tāpēc tiem ir atšķirīgi fizikas likumi un atšķirīga laika plūsmas izjūta. Varbūt viņi iekļūst viens otrā. Tas, vai laiks plūst uz priekšu vai atpakaļ, nosaka kontrastu starp augstu un zemu entropiju.

Savukārt cita jauna priekšlikuma autors pēc visa parauga, Vong-Dzi Šu no Taivānas Nacionālās universitātes, apraksta laiku un telpu nevis kā atsevišķas lietas, bet gan kā cieši saistītas lietas, kas var pārvērsties viena par otru. Ne gaismas ātrums, ne gravitācijas konstante šajā modelī nav nemainīgi, bet tie ir faktori, kas laika un masas pārveido izmērā un telpā, Visumam paplašinoties. Šu teoriju, tāpat kā daudzus citus akadēmiskās pasaules jēdzienus, protams, var uzskatīt par fantāziju, taču problemātisks ir arī paplašināšanās modelis ar 68% tumšās enerģijas, kas izraisa izplešanos. Daži atzīmē, ka ar šīs teorijas palīdzību zinātnieki "zem paklāja nomainīja" fizisko enerģijas nezūdamības likumu. Taivānas teorija nepārkāpj enerģijas saglabāšanas principus, bet savukārt tai ir problēma ar mikroviļņu fona starojumu, kas tiek uzskatīts par Lielā sprādziena palieku. Kaut kas par kaut ko.

Tu neredzi tumsu un viss

Goda nominanti tumšā matērija Daudz. Vāji mijiedarbojošas masīvas daļiņas, spēcīgi mijiedarbojošas masīvas daļiņas, sterili neitrīno, neitrīno, aksioni – tie ir tikai daži no risinājumiem Visuma "neredzamās" matērijas noslēpumam, ko līdz šim piedāvājuši teorētiķi.

Jau vairākus gadu desmitus populārākie kandidāti ir bijuši hipotētiski, smagi (desmit reizes smagāki par protonu) ar vāju mijiedarbību. daļiņas, ko sauc par WIMP. Tika pieņemts, ka tie bija aktīvi Visuma pastāvēšanas sākuma fāzē, taču, tam atdziestot un daļiņām izkliedējoties, to mijiedarbība izbalēja. Aprēķini parādīja, ka WIMP kopējai masai vajadzēja būt piecas reizes lielākai nekā parastajai vielai, kas ir tieši tik daudz, cik tumšā viela ir novērtēta.

Tomēr WIMP pēdas netika atrastas. Tāpēc tagad populārāk ir runāt par meklēšanu sterili neitrīni, hipotētiskas tumšās vielas daļiņas ar nulles elektrisko lādiņu un ļoti mazu masu. Dažreiz sterilie neitrīno tiek uzskatīti par ceturto neitrīno paaudzi (kopā ar elektronu, mionu un tau neitrīno). Tā raksturīga iezīme ir tāda, ka tā mijiedarbojas ar vielu tikai gravitācijas ietekmē. Apzīmē ar simbolu ν_s.

Neitrīno svārstības teorētiski varētu padarīt mionu neitrīnus sterilus, kas samazinātu to skaitu detektorā. Tas ir īpaši iespējams pēc tam, kad neitrīno stars ir izgājis cauri augsta blīvuma vielas reģionam, piemēram, Zemes kodolam. Tāpēc IceCube detektors Dienvidpolā tika izmantots, lai novērotu neitrīnus, kas nāk no ziemeļu puslodes enerģijas diapazonā no 320 GeV līdz 20 TeV, kur sterilu neitrīno klātbūtnē tika gaidīts spēcīgs signāls. Diemžēl novēroto notikumu datu analīze ļāva izslēgt sterilu neitrīno esamību parametru telpas pieejamā apgabalā, t.s. 99% ticamības līmenis.

2016. gada jūlijā, pēc divdesmit mēnešu eksperimentēšanas ar Lielā pazemes ksenona (LUX) detektoru, zinātniekiem nebija nekā cita, ko teikt, izņemot to, ka... viņi neko neatrada. Tāpat zinātnieki no Starptautiskās kosmosa stacijas laboratorijas un fiziķi no CERN, kas rēķinājās ar tumšās vielas veidošanos Lielā hadronu paātrinātāja otrajā daļā, neko nesaka par tumšo vielu.

Tāpēc mums ir jāskatās tālāk. Zinātnieki saka, ka, iespējams, tumšā matērija ir kaut kas pilnīgi atšķirīgs no WIMP un neitrīno vai cita, un viņi būvē LUX-ZEPLIN, jaunu detektoru, kam vajadzētu būt septiņdesmit reizes jutīgākam par pašreizējo.

Zinātne šaubās, vai eksistē tāda lieta kā tumšā matērija, tomēr astronomi nesen novēroja galaktiku, kuras masa ir līdzīga Piena ceļam, taču 99,99% ir tumšā viela. Informāciju par atklājumu sniedza observatorija V.M. Keka. Tas ir par galaktika Dragonfly 44 (Spāre 44). Tā esamība tika apstiprināta tikai pagājušajā gadā, kad Dragonfly Telephoto Array novēroja debesu plankumu Berenices kāpas zvaigznājā. Izrādījās, ka galaktikā ir daudz vairāk, nekā šķiet no pirmā acu uzmetiena. Tā kā tajā ir maz zvaigžņu, tas ātri izjuktu, ja kāda noslēpumaina lieta nepalīdzētu noturēt kopā objektus, kas to veido. Tumšā matērija?

Modelēšana?

Hipotēze Visums kā hologrammaneskatoties uz to, ka ar to nodarbojas cilvēki ar nopietniem zinātniskiem grādiem, tā joprojām tiek traktēta kā miglains rajons uz zinātnes robežas. Varbūt tāpēc, ka arī zinātnieki ir cilvēki, un viņiem ir grūti samierināties ar pētījumu garīgajām sekām šajā sakarā. Huans Maldasenasākot ar stīgu teoriju, viņš izklāstīja Visuma vīziju, kurā deviņdimensiju telpā vibrējošas stīgas rada mūsu realitāti, kas ir tikai hologramma – plakanas pasaules projekcija bez gravitācijas..

2015. gadā publicētā Austrijas zinātnieku pētījuma rezultāti liecina, ka Visumam ir nepieciešams mazāk dimensiju, nekā gaidīts. XNUMXD visums var būt tikai XNUMXD informācijas struktūra uz kosmoloģiskā horizonta. Zinātnieki to salīdzina ar hologrammām, kas atrodamas uz kredītkartēm – patiesībā tās ir divdimensiju, lai gan mēs tās redzam kā trīsdimensiju. Saskaņā ar Daniela Grumillera no Vīnes Tehnoloģiju universitātes, mūsu Visums ir diezgan plakans un tam ir pozitīvs izliekums. Grumillers izdevumā Physical Review Letters paskaidroja, ka, ja kvantu gravitāciju plakanā telpā var hologrāfiski aprakstīt ar standarta kvantu teoriju, tad ir jābūt arī fizikāliem lielumiem, kurus var aprēķināt abās teorijās, un rezultātiem ir jāsakrīt. Jo īpaši gravitācijas teorijā būtu jāparādās vienai galvenajai kvantu mehānikas iezīmei, kvantu sapīšanās.

Daži iet tālāk, runājot nevis par hologrāfisko projekciju, bet pat par datormodelēšana. Pirms diviem gadiem slavens astrofiziķis, Nobela prēmijas laureāts, Džordžs Smūts, iepazīstināja ar argumentiem, ka cilvēce dzīvo šādā datorsimulācijā. Viņš apgalvo, ka tas iespējams, piemēram, pateicoties datorspēļu attīstībai, kas teorētiski veido virtuālās realitātes kodolu. Vai cilvēki kādreiz radīs reālistiskas simulācijas? Atbilde ir jā," viņš teica intervijā. "Acīmredzot šajā jautājumā ir panākts ievērojams progress. Paskatieties uz pirmo "Pong" un šodien tapušajām spēlēm. Ap 2045. gadu mēs pavisam drīz savas domas varēsim pārnest uz datoriem.

Visums kā hologrāfiska projekcija

Ņemot vērā, ka, izmantojot magnētiskās rezonanses attēlveidošanu, mēs jau varam kartēt noteiktus smadzeņu neironus, šīs tehnoloģijas izmantošanai citiem mērķiem nevajadzētu būt problēmai. Tad var darboties virtuālā realitāte, kas ļauj sazināties ar tūkstošiem cilvēku un nodrošina smadzeņu stimulācijas veidu. Tas, iespējams, ir noticis pagātnē, saka Smoots, un mūsu pasaule ir uzlabots virtuālo simulāciju tīkls. Turklāt tas var notikt bezgalīgi daudz reižu! Tātad mēs varam dzīvot simulācijā, kas ir citā simulācijā, ietverta citā simulācijā, kas ir... un tā tālāk bezgalīgi.

Pasaule un vēl jo vairāk Visums, diemžēl, mums nav iedots uz šķīvja. Drīzāk mēs paši esam daļa, ļoti maza, no ēdieniem, kas, kā liecina dažas hipotēzes, varētu nebūt mums gatavoti.

Vai šī mazā Visuma daļa, ko mēs — vismaz materiālistiskā nozīmē — kādreiz uzzināsim visu struktūru? Vai mēs esam pietiekami gudri, lai saprastu un izprastu Visuma noslēpumu? Laikam nē. Tomēr, ja mēs kādreiz nolemtu, ka galu galā mums neizdosies, būtu grūti nepamanīt, ka tas zināmā mērā arī būtu sava veida galīgs ieskats visu lietu būtībā...