Ar esame pakankamai protingi, kad suprastume visatą?

Stebima visata kartais gali būti patiekiama lėkštėje, kaip neseniai padarė muzikantas Pablo Carlosas Budassi, sujungęs Prinstono universiteto ir NASA logaritminius žemėlapius į vieną spalvotą diską. Tai yra geocentrinis modelis – Žemė yra plokštės centre, o Didžiojo sprogimo plazma yra kraštuose.

Vizualizacija yra tokia pat gera, kaip ir bet kuri kita, ir netgi geresnė už kitas, nes ji artima žmogaus požiūriui. Egzistuoja daugybė teorijų apie visatos sandarą, dinamiką ir likimą, o dešimtmečius priimta kosmologinė paradigma pastaruoju metu atrodo po truputį griūva. Pavyzdžiui, vis dažniau pasigirsta balsų, neigiančių Didžiojo sprogimo teoriją.

Visata yra keistenybių sodas, bėgant metams tapytas fizikos ir kosmologijos „pagrindinėje srovėje“, pripildytas keistų reiškinių, tokių kaip milžiniški kvazarai beprotišku greičiu atskrenda nuo mūsų, Juodoji medžiagakurio niekas neatrado ir kuris nerodo greitintuvų požymių, bet yra „būtinas“ paaiškinti pernelyg greitą galaktikos sukimąsi ir, galiausiai, Didysis sprogimaskuri pasmerkia visą fiziką kovai su tuo, kas nepaaiškinama, bent jau šiuo metu, funkcija.

fejerverkų nebuvo

Didžiojo sprogimo originalumas tiesiogiai ir neišvengiamai išplaukia iš bendrosios reliatyvumo teorijos matematikos. Tačiau kai kurie mokslininkai tai vertina kaip probleminį reiškinį, nes matematika gali paaiškinti tik tai, kas nutiko iškart po... – tačiau ji nežino, kas atsitiko tą labai savotišką akimirką, prieš didžiuosius fejerverkus (2).

Daugelis mokslininkų vengia šios savybės. Jei tik todėl, kaip jis neseniai pasakė Ali Ahmedas Farah iš Beno universiteto Egipte „fizikos dėsniai ten nustoja veikti“. Faragas su kolega Saurya Dasem iš Letbridžo universiteto Kanadoje, pateiktame 2015 m. publikuotame straipsnyje Physics Letters B – modelyje, kuriame visata neturi pradžios ir pabaigos, taigi ir singuliarumo.

Abu fizikus įkvėpė jų darbas. Davidas Bohmas nuo 50-ųjų. Jis svarstė galimybę iš bendrosios reliatyvumo teorijos žinomas geodezines linijas (trumpiausias linijas, jungiančias du taškus) pakeisti kvantinėmis trajektorijomis. Savo darbe Farag ir Das pritaikė šias Bohmo trajektorijas lygčiai, kurią 1950 m. sukūrė fizikas. Amala Kumara Raychaudhurye iš Kalkutos universiteto. Raychaudhuri taip pat buvo Daso mokytojas, kai jam buvo 90 metų. Naudodami Raychaudhuri lygtį Ali ir Das gavo kvantinę pataisą Friedmano lygtiskuri savo ruožtu apibūdina Visatos evoliuciją (įskaitant Didįjį sprogimą) bendrosios reliatyvumo teorijos kontekste. Nors šis modelis nėra tikra kvantinės gravitacijos teorija, jis apima tiek kvantinės teorijos, tiek bendrosios reliatyvumo teorijos elementus. Faragas ir Dasas taip pat tikisi, kad jų rezultatai pasitvirtins net tada, kai pagaliau bus suformuluota visa kvantinės gravitacijos teorija.

Farag-Das teorija nenumato nei Didžiojo sprogimo, nei puiki avarija grįžti prie singuliarumo. Farago ir Daso naudojamos kvantinės trajektorijos niekada nesusijungia, todėl niekada nesudaro vienintelio taško. Kosmologiniu požiūriu, aiškina mokslininkai, kvantinės korekcijos gali būti vertinamos kaip kosmologinė konstanta ir nereikia įvesti tamsiosios energijos. Kosmologinė konstanta lemia tai, kad Einšteino lygčių sprendimas gali būti baigtinio dydžio ir begalinio amžiaus pasaulis.

Tai ne vienintelė pastarojo meto teorija, kuri griauna Didžiojo sprogimo sampratą. Pavyzdžiui, yra hipotezių, kad atsiradus laikui ir erdvei jis atsirado ir antroji visatakuriame laikas teka atgal. Šią viziją pristato tarptautinė fizikų grupė, kurią sudaro: Timas Kozlovskis iš Naujojo Bransviko universiteto, Flavio turgus Teorinės fizikos instituto perimetras ir Julianas Barboras. Pagal šią teoriją dvi visatos, susidariusios per Didįjį sprogimą, turėtų būti jų veidrodiniai vaizdai (3), todėl jie turi skirtingus fizikos dėsnius ir skirtingą laiko tėkmės pojūtį. Galbūt jie prasiskverbia vienas į kitą. Tai, ar laikas teka pirmyn ar atgal, lemia didelės ir žemos entropijos kontrastą.

Savo ruožtu kito naujo pasiūlymo, pagrįsto visko pavyzdžiu, autorius, Wun-Ji Shu Iš Taivano nacionalinio universiteto, laiką ir erdvę apibūdina ne kaip atskirus dalykus, o kaip glaudžiai susijusius dalykus, kurie gali virsti vienas kitu. Nei šviesos greitis, nei gravitacinė konstanta šiame modelyje nėra nekintami, bet yra veiksniai, lemiantys laiko ir masės transformaciją į dydį ir erdvę, kai visata plečiasi. Shu teorija, kaip ir daugelis kitų akademinio pasaulio sampratų, žinoma, gali būti vertinama kaip fantazija, tačiau besiplečiančios visatos modelis su 68% tamsiosios energijos, kuri sukelia plėtimąsi, taip pat yra problemiškas. Kai kas pastebi, kad šios teorijos pagalba mokslininkai „po kilimu pakeitė“ fizikinį energijos tvermės dėsnį. Taivano teorija nepažeidžia energijos taupymo principų, tačiau savo ruožtu turi problemą su mikrobangų fonine spinduliuote, kuri laikoma Didžiojo sprogimo liekana. Kažkas už kažką.

Tu nematai tamsos ir viskas

Garbės nominantai Juodoji medžiaga Lot. Silpnai sąveikaujančios masyvios dalelės, stipriai sąveikaujančios masyvios dalelės, sterilūs neutrinai, neutrinai, aksionai – tai tik dalis „nematomos“ materijos Visatoje paslapties sprendimų, kuriuos iki šiol siūlė teoretikai.

Jau kelis dešimtmečius populiariausi kandidatai buvo hipotetiniai, sunkūs (dešimt kartų sunkesni už protoną), silpnai sąveikaujantys. dalelės, vadinamos WIMP. Buvo daroma prielaida, kad jie buvo aktyvūs pradinėje Visatos egzistavimo fazėje, tačiau jai vėsstant ir dalelėms išsisklaidžius, jų sąveika išblėso. Skaičiavimai parodė, kad bendra WIMP masė turėjo būti penkis kartus didesnė nei įprastos medžiagos, o tai yra lygiai tiek, kiek buvo įvertinta tamsioji medžiaga.

Tačiau WIMP pėdsakų nerasta. Taigi dabar populiaru kalbėti apie paiešką sterilūs neutrinai, hipotetinės tamsiosios medžiagos dalelės, turinčios nulinį elektros krūvį ir labai mažą masę. Kartais sterilūs neutrinai laikomi ketvirtąja neutrinų karta (kartu su elektronų, miuonų ir tau neutrinais). Jai būdinga tai, kad ji sąveikauja su medžiaga tik veikiama gravitacijos. Žymima simboliu ν_s.

Neutrinų svyravimai teoriškai galėtų padaryti miuonų neutrinus sterilius, o tai sumažintų jų skaičių detektoriuje. Tai ypač tikėtina po to, kai neutrino spindulys praėjo per didelio tankio medžiagos sritį, pavyzdžiui, Žemės šerdį. Todėl Pietų ašigalyje esantis IceCube detektorius buvo naudojamas stebėti neutrinus, ateinančius iš Šiaurės pusrutulio energijos diapazone nuo 320 GeV iki 20 TeV, kur buvo tikimasi stipraus signalo esant steriliems neutrinams. Deja, stebimų įvykių duomenų analizė leido atmesti sterilių neutrinų buvimą prieinamoje parametrų erdvės srityje, vadinamojoje. 99% pasitikėjimo lygis.

2016 m. liepą, po dvidešimties mėnesių eksperimentų su dideliu požeminiu ksenono (LUX) detektoriumi, mokslininkai neturėjo ką pasakyti, išskyrus tai, kad... nieko nerado. Panašiai mokslininkai iš Tarptautinės kosminės stoties laboratorijos ir fizikai iš CERN, kurie tikėjosi tamsiosios medžiagos susidarymo antroje Didžiojo hadronų greitintuvo dalyje, nieko nesako apie tamsiąją medžiagą.

Taigi turime žiūrėti toliau. Mokslininkai sako, kad galbūt tamsioji medžiaga yra kažkas visiškai kitokia nei WIMP ir neutrinai ar dar kas nors, ir jie kuria LUX-ZEPLIN – naują detektorių, kuris turėtų būti septyniasdešimt kartų jautresnis už dabartinį.

Mokslas abejoja, ar yra tokia tamsioji materija, tačiau astronomai neseniai pastebėjo galaktiką, kuri, nepaisant masės, panašios į Paukščių Taką, yra 99,99 % tamsiosios medžiagos. Informaciją apie radinį pateikė observatorija V.M. Keka. Tai apie galaktika Dragonfly 44 (Laumžirgis 44). Jo egzistavimas buvo patvirtintas tik praėjusiais metais, kai „Dragonfly Telephoto Array“ stebėjo dangaus lopinėlį Bereničų nerijos žvaigždyne. Paaiškėjo, kad galaktikoje yra daug daugiau, nei atrodo iš pirmo žvilgsnio. Kadangi jame mažai žvaigždžių, ji greitai suirtų, jei koks nors paslaptingas dalykas nepadėtų sulaikyti jį sudarančių objektų. Juodoji medžiaga?

Modeliavimas?

Hipotezė Visata kaip hologramanepaisant to, kad tuo užsiima rimtus mokslo laipsnius turintys žmonės, ji vis dar traktuojama kaip miglota sritis ant mokslo ribos. Galbūt todėl, kad mokslininkai taip pat yra žmonės ir jiems sunku susitaikyti su psichinėmis tyrimų pasekmėmis šiuo klausimu. Juanas Maldasenapradėdamas nuo stygų teorijos, jis išdėstė visatos viziją, kurioje devyniamatėje erdvėje vibruojančios stygos kuria mūsų tikrovę, kuri yra tik holograma – plokščio pasaulio be gravitacijos projekcija..

Austrijos mokslininkų tyrimo, paskelbto 2015 m., rezultatai rodo, kad visatai reikia mažiau matmenų, nei tikėtasi. XNUMXD visata gali būti tik XNUMXD informacinė struktūra kosmologiniame horizonte. Mokslininkai ją lygina su kreditinėse kortelėse esančiomis hologramomis – jos iš tikrųjų yra dvimatės, nors mes jas matome kaip trimačius. Pagal Daniela Grumillera Vienos technologijos universiteto, mūsų visata yra gana plokščia ir turi teigiamą kreivumą. Grumilleris „Physical Review Letters“ paaiškino, kad jei kvantinė gravitacija plokščioje erdvėje gali būti holografiškai aprašyta standartine kvantų teorija, tai turi būti ir fizikiniai dydžiai, kuriuos būtų galima apskaičiuoti abiejose teorijose, o rezultatai turi sutapti. Visų pirma, vienas iš pagrindinių kvantinės mechanikos bruožų – kvantinis susipynimas – turėtų pasirodyti gravitacijos teorijoje.

Kai kurie eina toliau, kalbėdami ne apie holografinę projekciją, o net apie kompiuterinis modeliavimas. Prieš dvejus metus garsus astrofizikas, Nobelio premijos laureatas, George'as Smootas, pateikė argumentus, kad žmonija gyvena tokio kompiuterinio modeliavimo viduje. Jis tvirtina, kad tai įmanoma, pavyzdžiui, dėl kompiuterinių žaidimų kūrimo, kurie teoriškai sudaro virtualios realybės branduolį. Ar žmonės kada nors sukurs tikroviškus modelius? Atsakymas yra taip“, – sakė jis viename interviu. „Akivaizdu, kad šiuo klausimu padaryta didelė pažanga. Tiesiog pažiūrėkite į pirmąjį „Pongą“ ir šiandien sukurtus žaidimus. Apie 2045-uosius jau labai greitai galėsime perkelti savo mintis į kompiuterius.

Visata kaip holografinė projekcija

Atsižvelgiant į tai, kad naudojant magnetinio rezonanso tomografiją jau galime nustatyti tam tikrus smegenų neuronus, šios technologijos naudojimas kitiems tikslams neturėtų būti problema. Tada gali veikti virtuali realybė, kuri leidžia susisiekti su tūkstančiais žmonių ir suteikia tam tikrą smegenų stimuliavimo formą. Tai galėjo nutikti praeityje, sako Smootas, o mūsų pasaulis yra pažangus virtualių modeliavimų tinklas. Be to, tai gali atsitikti be galo daug kartų! Taigi galime gyventi modeliavime, kuris yra kitame modeliavime, esančiame kitame modeliavime, kuris yra... ir taip toliau iki begalybės.

Pasaulis, o juo labiau Visata, deja, mums duotas ne ant lėkštutės. Atvirkščiai, mes patys esame dalis, labai maža, patiekalų, kurie, kaip rodo kai kurios hipotezės, galėjo būti ne mums paruošti.

Ar ta mažytė visatos dalis, kurią mes – bent jau materialistine prasme – kada nors pažinsime visą struktūrą? Ar esame pakankamai protingi, kad suprastume ir suvoktume visatos paslaptį? Tikriausiai ne. Tačiau jei kada nors nuspręstume, kad galiausiai žlugsime, būtų sunku nepastebėti, kad tai tam tikra prasme būtų ir savotiška galutinė visų dalykų prigimties įžvalga...