Fizikos ir fizikinio eksperimento ribos

Prieš šimtą metų fizikos situacija buvo visiškai priešinga šiandieninei. Mokslininkų rankose buvo patikrintų eksperimentų, kurie buvo kartojami daug kartų, rezultatai, kurių dažnai nepavykdavo paaiškinti naudojant esamas fizines teorijas. Patirtis aiškiai pranoko teoriją. Teoretikai turėjo kibti į darbą.

Šiuo metu pusiausvyra linksta prie teoretikų, kurių modeliai labai skiriasi nuo to, kas matyti iš galimų eksperimentų, tokių kaip stygų teorija. Ir atrodo, kad fizikoje vis daugėja neišspręstų problemų (1).

1. Svarbiausios šiuolaikinės fizikos kryptys ir problemos – vizualizacija

Žymus lenkų fizikas prof. Andrzejus Staruszkiewiczius 2010 m. birželio mėn. Krokuvos Ignatiano akademijoje vykusiose diskusijose „Fizikos žinių ribos“ sakė: „Žinių laukas per pastarąjį šimtmetį labai išaugo, tačiau nežinojimo laukas dar labiau išaugo. (...) Bendrosios reliatyvumo teorijos ir kvantinės mechanikos atradimas yra monumentalūs žmogaus mąstymo laimėjimai, palyginami su Niutono laimėjimais, tačiau jie veda prie klausimo apie dviejų struktūrų ryšį, kurio sudėtingumo mastas tiesiog šokiruoja. Šioje situacijoje natūraliai kyla klausimų: ar galime tai padaryti? Ar mūsų ryžtas ir noras išsiaiškinti tiesos esmę bus proporcingi sunkumams, su kuriais susiduriame?

Eksperimentinė aklavietė

Jau keletą mėnesių fizikos pasaulis yra labiau nei įprastai kupinas daugiau ginčų. Žurnale „Nature“ George'as Ellisas ir Josephas Silkas paskelbė straipsnį, gindami fizikos vientisumą, kritikuodami tuos, kurie vis labiau yra pasirengę atidėti eksperimentus, kad išbandytų naujausias kosmologines teorijas iki neapibrėžto „rytoj“. Jiems turėtų būti būdinga „pakankama elegancija“ ir aiškinamoji vertė. „Tai sulaužo šimtmečių senumo mokslinę tradiciją, kad mokslinės žinios yra empiriškai įrodytos žinios“, – griausmina mokslininkai. Faktai aiškiai parodo šiuolaikinės fizikos „eksperimentinę aklavietę“.

Naujausios teorijos apie pasaulio ir Visatos prigimtį bei sandarą, kaip taisyklė, negali būti patikrintos žmonijai prieinamais eksperimentais.

Atradę Higso bozoną, mokslininkai „užbaigė“ standartinį modelį. Tačiau fizikos pasaulis toli gražu nėra patenkintas. Mes žinome apie visus kvarkus ir leptonus, bet neįsivaizduojame, kaip tai suderinti su Einšteino gravitacijos teorija. Mes nežinome, kaip sujungti kvantinę mechaniką su gravitacija, kad sukurtume hipotetinę kvantinės gravitacijos teoriją. Mes taip pat nežinome, kas yra Didysis sprogimas (ar jis iš tikrųjų įvyko!) (2).

Šiuo metu, pavadinkime tai klasikiniais fizikais, kitas žingsnis po Standartinio modelio yra supersimetrija, numatanti, kad kiekviena mums žinoma elementarioji dalelė turi „partnerį“.

Tai padvigubina bendrą materijos statybinių blokų skaičių, tačiau teorija puikiai dera į matematines lygtis ir, svarbiausia, suteikia galimybę atskleisti kosminės tamsiosios materijos paslaptį. Belieka tik laukti eksperimentų su dideliu hadronų greitintuvu rezultatų, kurie patvirtins supersimetrinių dalelių egzistavimą.

Tačiau iš Ženevos tokių atradimų dar negirdėti. Žinoma, tai tik naujos LHC versijos su dvigubai didesne smūgio energija (po neseniai atlikto remonto ir atnaujinimo) pradžia. Po kelių mėnesių jie gali šaudyti iš šampano kamštelių, švęsdami supersimetriją. Tačiau jei taip neatsitiktų, daugelis fizikų mano, kad supersimetrinės teorijos turėtų būti laipsniškai atšauktos, taip pat superstyga, kuri pagrįsta supersimetrija. Nes jei Didysis greitintuvas nepatvirtina šių teorijų, kas tada?

Tačiau yra mokslininkų, kurie taip nemano. Nes supersimetrijos teorija yra per daug „graži, kad būtų klaidinga“.

Todėl jie ketina iš naujo įvertinti savo lygtis, kad įrodytų, jog supersimetrinių dalelių masės tiesiog nepatenka į LHC diapazoną. Teoretikai labai teisūs. Jų modeliai gerai paaiškina reiškinius, kuriuos galima išmatuoti ir patikrinti eksperimentiškai. Todėl galima kelti klausimą, kodėl turėtume atmesti teorijų, kurių (dar) empiriškai nežinome, vystymąsi. Ar tai pagrįstas ir mokslinis požiūris?

visata iš nieko

Gamtos mokslai, ypač fizika, remiasi natūralizmu, tai yra tikėjimu, kad viską galime paaiškinti pasitelkę gamtos jėgas. Mokslo uždavinys susiaurinamas iki santykio tarp įvairių dydžių, apibūdinančių reiškinius ar kai kurias gamtoje egzistuojančias struktūras, svarstymą. Fizika nesprendžia problemų, kurių negalima apibūdinti matematiškai, kurių negalima pakartoti. Tai, be kita ko, yra jos sėkmės priežastis. Gamtos reiškiniams modeliuoti naudojamas matematinis aprašymas pasirodė esąs itin efektyvus. Gamtos mokslų pasiekimai lėmė jų filosofinius apibendrinimus. Buvo sukurtos tokios kryptys kaip mechanistinė filosofija ar mokslinis materializmas, kurios gamtos mokslų rezultatus, gautus iki XNUMX amžiaus pabaigos, perkėlė į filosofijos sritį.

Atrodė, kad galime pažinti visą pasaulį, kad gamtoje yra visiškas determinizmas, nes galime nustatyti, kaip planetos judės po milijonų metų, ar kaip judėjo prieš milijonus metų. Šie pasiekimai sukėlė pasididžiavimą, kuris suabsoliutino žmogaus protą. Metodologinis natūralizmas lemiamu mastu skatina gamtos mokslo raidą ir šiandien. Tačiau yra keletas ribinių taškų, kurie, atrodo, rodo natūralistinės metodologijos apribojimus.

Jei Visata yra riboto tūrio ir atsirado „iš nieko“ (3), nepažeidžiant energijos tvermės dėsnių, pavyzdžiui, kaip svyravimas, tada joje neturėtų būti jokių pokyčių. Tuo tarpu mes juos stebime. Bandydami išspręsti šią problemą remdamiesi kvantine fizika, prieiname prie išvados, kad tik sąmoningas stebėtojas aktualizuoja tokio pasaulio egzistavimo galimybę. Štai kodėl mes stebimės, kodėl ta, kurioje gyvename, buvo sukurta iš daugybės skirtingų visatų. Taigi darome išvadą, kad tik tada, kai Žemėje pasirodė žmogus, pasaulis, kaip mes stebime, iš tikrųjų „tapo“ ...

Kaip matavimai veikia įvykius, įvykusius prieš milijardą metų?

4. Wheeler eksperimentas – vizualizacija

Vienas iš šiuolaikinių fizikų Johnas Archibaldas Wheeleris pasiūlė garsiojo dvigubo plyšio eksperimento kosminę versiją. Pagal jo psichikos planą, kvazaro šviesa, esanti už milijardo šviesmečių nuo mūsų, sklinda dviem priešingomis galaktikos pusėmis (4). Jei stebėtojai stebės kiekvieną iš šių kelių atskirai, jie matys fotonus. Jei abu iš karto, jie pamatys bangą. Taigi pats stebėjimo veiksmas keičia šviesos, kuri prieš milijardą metų paliko kvazarą, prigimtį!

Wheelerio nuomone, tai, kas išdėstyta pirmiau, įrodo, kad visata negali egzistuoti fizine prasme, bent jau ta prasme, kuria esame įpratę suprasti „fizinę būseną“. To negalėjo nutikti ir anksčiau, kol... neatlikome matavimo. Taigi mūsų dabartinė dimensija daro įtaką praeičiai. Savo stebėjimais, aptikimais ir matavimais formuojame praeities įvykius giliai laike iki ... Visatos pradžios!

Neilas Turkas iš Perimetro instituto Vaterlo mieste, Kanadoje, liepos mėnesio „New Scientist“ numeryje sakė, kad „mes negalime suprasti, ką randame. Teorija tampa vis sudėtingesnė ir sudėtingesnė. Mes patenkame į problemą, susijusią su nuosekliais laukais, matmenimis ir simetrija, net ir naudodami veržliaraktį, bet negalime paaiškinti paprasčiausių faktų. Daugelį fizikų akivaizdžiai erzina tai, kad šiuolaikinių teoretikų psichikos kelionės, tokios kaip minėti samprotavimai ar superstygų teorija, neturi nieko bendra su šiuo metu laboratorijose atliekamais eksperimentais ir nėra galimybės jų išbandyti eksperimentiškai.

Kvantiniame pasaulyje reikia žvelgti plačiau

Kaip kartą pasakė Nobelio premijos laureatas Richardas Feynmanas, niekas iš tikrųjų nesupranta kvantinio pasaulio. Skirtingai nuo senojo gero Niutono pasaulio, kuriame dviejų kūnų sąveikos su tam tikromis masėmis apskaičiuojamos lygtimis, kvantinėje mechanikoje turime lygtis, iš kurių jos ne tiek išplaukia, o yra keisto elgesio, stebimo eksperimentuose, rezultatas. Kvantinės fizikos objektai neturi būti siejami su niekuo „fiziniu“, o jų elgesys yra abstrakčios daugiamatės erdvės, vadinamos Hilberto erdve, sritis.

Yra pokyčių, aprašytų Schrödingerio lygtimi, tačiau kodėl tiksliai nežinoma. Ar galima tai pakeisti? Ar išvis įmanoma išvesti kvantinius dėsnius iš fizikos principų, nes dešimtys dėsnių ir principų, pavyzdžiui, susijusių su kūnų judėjimu kosminėje erdvėje, buvo išvesti iš Niutono principų? Mokslininkai iš Pavijos universiteto Italijoje Giacomo Mauro D'Ariano, Giulio Ciribella ir Paolo Perinotti teigia, kad net kvantinius reiškinius, kurie aiškiai prieštarauja sveikam protui, galima aptikti išmatuojamais eksperimentais. Viskas, ko jums reikia, yra teisingas požiūris - Galbūt klaidingas kvantinių efektų supratimas kyla dėl nepakankamai plataus požiūrio į juos. Pasak minėtų „New Scientist“ mokslininkų, prasmingi ir išmatuojami kvantinės mechanikos eksperimentai turi atitikti keletą sąlygų. Tai:

• priežastingumas - ateities įvykiai negali turėti įtakos praeities įvykiams;
• išskirtinumas - būsenos, kurias turime mokėti atskirti viena nuo kitos kaip atskiros;
• композиция - jei žinome visus proceso etapus, žinome visą procesą;
• suspaudimas – yra būdų, kaip perduoti svarbią informaciją apie lustą, neperkeliant visos lusto;
• tomografija – jei turime sistemą, susidedančią iš daugelio dalių, matavimų pagal dalis statistikos pakanka, kad atskleistų visos sistemos būklę.

Italai nori išplėsti savo gryninimo principus, platesnę perspektyvą ir prasmingus eksperimentus, kad apimtų termodinaminių reiškinių negrįžtamumą ir entropijos augimo principą, kurie fizikų nedaro įspūdžio. Galbūt ir čia stebėjimams ir matavimams įtakos turi perspektyvos artefaktai, kurie yra per siauri, kad būtų galima suvokti visą sistemą. „Pagrindinė kvantinės teorijos tiesa yra ta, kad triukšmingus, negrįžtamus pokyčius galima paversti grįžtamais, pridedant naują aprašymą“, – interviu „New Scientist“ sako italų mokslininkas Giulio Ciribella.

Deja, skeptikų teigimu, eksperimentų „išvalymas“ ir platesnė matavimo perspektyva gali lemti daugelio pasaulių hipotezę, kurioje galimas bet koks rezultatas, o mokslininkai, manydami, kad matuoja teisingą įvykių eigą, tiesiog „pasirenka“ tam tikras kontinuumas juos išmatuojant.

5. Laiko rodyklės laikrodžio rodyklių pavidalu

Nėra laiko?

Vadinamųjų laiko strėlių (5) koncepciją 1927 metais pristatė britų astrofizikas Arthuras Eddingtonas. Ši rodyklė rodo laiką, kuris visada teka viena kryptimi, t.y. iš praeities į ateitį, ir šio proceso negalima pakeisti. Stephenas Hawkingas savo knygoje „Trumpa laiko istorija“ rašė, kad sutrikimas laikui bėgant didėja, nes mes matuojame laiką ta kryptimi, kuria sutrikimas didėja. Tai reikštų, kad turime pasirinkimą – galime, pavyzdžiui, pirmiausia stebėti ant grindų išsibarsčiusius stiklo duženus, tada momentą, kai stiklas nukrenta ant grindų, tada stiklą ore ir galiausiai rankoje. jį laikančio asmens. Nėra jokios mokslinės taisyklės, kad „psichologinė laiko strėlė“ turi eiti ta pačia kryptimi, kaip ir termodinaminė rodyklė, ir sistemos entropija didėja. Tačiau daugelis mokslininkų mano, kad taip yra todėl, kad žmogaus smegenyse vyksta energetiniai pokyčiai, panašūs į tuos, kuriuos stebime gamtoje. Smegenys turi energijos veikti, stebėti ir samprotauti, nes žmogaus „variklis“ degina kurą – maistą ir, kaip ir vidaus degimo variklyje, šis procesas yra negrįžtamas.

Tačiau pasitaiko atvejų, kai išlaikant tą pačią psichologinės laiko strėlės kryptį, skirtingose ​​sistemose entropija ir didėja, ir mažėja. Pavyzdžiui, išsaugant duomenis kompiuterio atmintyje. Įrenginio atminties moduliai iš netvarkingos būsenos pereina į disko įrašymo tvarką. Taigi entropija kompiuteryje sumažėja. Tačiau bet kuris fizikas pasakys, kad žvelgiant iš visatos kaip visumos taško – ji auga, nes norint įrašyti į diską reikia energijos, o ši energija išsisklaido mašinos generuojamos šilumos pavidalu. Taigi egzistuoja nedidelis „psichologinis“ pasipriešinimas nusistovėjusiems fizikos dėsniams. Mums sunku manyti, kad tai, kas išeina su ventiliatoriaus triukšmu, yra svarbiau nei kūrinio ar kitos vertybės įrašymas atmintyje. Ką daryti, jei kas nors savo kompiuteryje parašys argumentą, kuris paneigs šiuolaikinę fiziką, vieningos jėgos teoriją ar visko teoriją? Mums būtų sunku susitaikyti su mintimi, kad, nepaisant to, bendra netvarka visatoje išaugo.

Dar 1967 m. atsirado Wheeler-DeWitt lygtis, iš kurios išplaukė, kad laikas kaip toks neegzistuoja. Tai buvo bandymas matematiškai sujungti kvantinės mechanikos ir bendrojo reliatyvumo idėjas, žingsnis link kvantinės gravitacijos teorijos, t.y. visko teorija, kurios troško visi mokslininkai. Tik 1983 m. fizikai Donas Page ir William Wutters pasiūlė paaiškinimą, kad laiko problemą galima apeiti naudojant kvantinio susipynimo koncepciją. Pagal jų koncepciją galima išmatuoti tik jau apibrėžtos sistemos savybes. Matematiniu požiūriu šis pasiūlymas reiškė, kad laikrodis neveikia atskirai nuo sistemos ir įsijungia tik tada, kai yra įsipainiojęs į tam tikrą visatą. Tačiau jei kas nors į mus žiūrėtų iš kitos visatos, matytų mus kaip statiškus objektus ir tik jų atėjimas pas mus sukeltų kvantinį susipainiojimą ir tiesiogine prasme priverstų pajusti bėgantį laiką.

Ši hipotezė buvo Turino (Italija) tyrimų instituto mokslininkų darbo pagrindas. Fizikas Marco Genovese nusprendė sukurti modelį, kuriame būtų atsižvelgta į kvantinio susipynimo specifiką. Buvo įmanoma atkurti fizinį efektą, rodantį šio samprotavimo teisingumą. Sukurtas Visatos modelis, susidedantis iš dviejų fotonų.

Viena pora buvo orientuota – vertikaliai poliarizuota, o kita – horizontaliai. Jų kvantinė būsena, taigi ir poliarizacija, aptinkama detektorių serija. Pasirodo, kol pasiekiamas stebėjimas, kuris galiausiai lemia atskaitos sistemą, fotonai yra klasikinėje kvantinėje superpozicijoje, t.y. jie buvo orientuoti tiek vertikaliai, tiek horizontaliai. Tai reiškia, kad stebėtojas, skaitantis laikrodį, nustato kvantinį susipynimą, kuris veikia visatą, kurios dalimi jis tampa. Tada toks stebėtojas gali suvokti vienas po kito einančių fotonų poliarizaciją, pagrįstą kvantine tikimybe.

Ši koncepcija yra labai viliojanti, nes ji paaiškina daugybę problemų, tačiau natūraliai atsiranda „super-stebėtojo“, kuris būtų aukščiau visų determinizmų ir kontroliuotų viską kaip visumą, poreikį.

6. Multivisata – vizualizacija

Tai, ką stebime ir ką subjektyviai suvokiame kaip „laiką“, iš tikrųjų yra išmatuojamų globalių mus supančio pasaulio pokyčių rezultatas. Kai gilinamės į atomų, protonų ir fotonų pasaulį, suprantame, kad laiko sąvoka tampa vis mažiau svarbi. Anot mokslininkų, kasdien mus lydintis laikrodis fiziniu požiūriu nematuoja jo pravažiavimo, o padeda susitvarkyti savo gyvenimą. Tiems, kurie pripratę prie niutoniškų visuotinio ir visa apimančio laiko sampratų, šios sąvokos šokiruoja. Tačiau ne tik mokslo tradicionalistai jų nepriima. Žymus teorinis fizikas Lee Smolinas, kurį anksčiau minėjome kaip vieną iš galimų šių metų Nobelio premijos laureatų, mano, kad laikas egzistuoja ir yra gana realus. Kartą – kaip ir daugelis fizikų – jis teigė, kad laikas yra subjektyvi iliuzija.

Dabar savo knygoje „Atgimimo laikas“ jis visiškai kitaip žiūri į fiziką ir kritikuoja mokslo bendruomenėje populiarią stygų teoriją. Anot jo, multivisata neegzistuoja (6), nes gyvename toje pačioje visatoje ir tuo pačiu metu. Jis mano, kad laikas yra nepaprastai svarbus ir kad mūsų dabartinės akimirkos tikrovės patirtis nėra iliuzija, o raktas į esminės tikrovės prigimties supratimą.

Entropija nulis

Sandu Popescu, Tony Short, Noah Linden (7) ir Andreas Winter aprašė savo atradimus 2009 m. žurnale Physical Review E, kurie parodė, kad objektai pasiekia pusiausvyrą, t. y. tolygaus energijos pasiskirstymo būseną, patekę į kvantinio įsipainiojimo būseną aplinka. 2012 m. Tony Short įrodė, kad įsipainiojimas sukelia ribotą laiko pusiausvyrą. Kai objektas sąveikauja su aplinka, pavyzdžiui, kai kavos puodelyje esančios dalelės susiduria su oru, informacija apie jų savybes „išteka“ į išorę ir „neryškėja“ visoje aplinkoje. Dėl informacijos praradimo kavos būklė sustingsta, net ir toliau kintant viso kambario švarai. Pasak Popescu, jos būklė laikui bėgant nustoja keistis.

7. Noah Linden, Sandu Popescu ir Tony Short

Keičiantis kambario švaros būklei, kava gali staiga nustoti maišytis su oru ir pereiti į savo gryną būseną. Tačiau yra daug daugiau būsenų, susimaišiusių su aplinka, nei yra grynų kavos būsenų, todėl jų beveik niekada nebūna. Ši statistinė netikimybė sudaro įspūdį, kad laiko rodyklė yra negrįžtama. Laiko rodyklės problema yra neryški kvantinės mechanikos, todėl sunku nustatyti gamtą.

Elementarioji dalelė neturi tikslių fizikinių savybių ir ją lemia tik tikimybė būti skirtingose ​​būsenose. Pavyzdžiui, bet kuriuo metu dalelė gali turėti 50 procentų tikimybę pasisukti pagal laikrodžio rodyklę ir 50 procentų galimybę pasisukti priešinga kryptimi. Teorema, sustiprinta fiziko Johno Bello patirtimi, teigia, kad tikroji dalelės būsena neegzistuoja ir jos paliekamos vadovautis tikimybe.

Tada kvantinis neapibrėžtumas sukelia painiavą. Kai dvi dalelės sąveikauja, jos net negali būti apibrėžtos atskirai, nepriklausomai vystant tikimybes, žinomas kaip gryna būsena. Vietoj to, jie tampa sudėtingesnio tikimybių pasiskirstymo komponentais, kuriuos abi dalelės apibūdina kartu. Šis skirstinys gali nuspręsti, pavyzdžiui, ar dalelės suksis priešinga kryptimi. Sistema kaip visuma yra grynos būsenos, tačiau atskirų dalelių būsena yra susijusi su kita dalele.

Taigi abu gali keliauti daug šviesmečių vienas nuo kito, o kiekvieno sukimasis išliks koreliuojamas su kitu.

Naujoji laiko rodyklės teorija tai apibūdina kaip informacijos praradimą dėl kvantinio susipynimo, dėl kurio kavos puodelis subalansuojamas su aplinkiniu kambariu. Galiausiai kambarys pasiekia pusiausvyrą su aplinka, o jis, savo ruožtu, pamažu artėja prie pusiausvyros su likusia visatos dalimi. Senieji termodinamiką tyrinėję mokslininkai į šį procesą žiūrėjo kaip į laipsnišką energijos išsisklaijimą, didinančią visatos entropiją.

Šiandien fizikai mano, kad informacija vis labiau išsibarsto, bet niekada visiškai neišnyksta. Nors lokaliai entropija didėja, jie mano, kad visa visatos entropija išlieka pastovi nuliui. Tačiau vienas laiko strėlės aspektas lieka neišspręstas. Mokslininkai teigia, kad žmogaus gebėjimas prisiminti praeitį, bet ne ateitį, taip pat gali būti suprantamas kaip santykių tarp sąveikaujančių dalelių formavimasis. Kai skaitome pranešimą ant popieriaus lapo, smegenys su ja bendrauja per akis pasiekiančius fotonus.

Tik nuo šiol galime prisiminti, ką mums sako ši žinia. Popescu mano, kad naujoji teorija nepaaiškina, kodėl pradinė Visatos būsena toli gražu nebuvo pusiausvyra, ir pridūrė, kad reikėtų paaiškinti Didžiojo sprogimo prigimtį. Kai kurie tyrinėtojai išreiškė abejonių dėl šio naujo požiūrio, tačiau šios koncepcijos plėtra ir naujas matematinis formalizmas dabar padeda išspręsti teorines termodinamikos problemas.

Pasiekite erdvės laiko grūdus

Atrodo, kad juodosios skylės fizika rodo, kaip rodo kai kurie matematiniai modeliai, kad mūsų visata apskritai nėra trimatė. Nepaisant to, ką mums sako mūsų pojūčiai, mus supanti tikrovė gali būti holograma – tolimos plokštumos, kuri iš tikrųjų yra dvimatė, projekcija. Jei šis visatos vaizdas yra teisingas, erdvėlaikio trimatės prigimties iliuzija gali būti išsklaidyta, kai tik mūsų turimos tyrimo priemonės taps pakankamai jautrios. Fermilabo fizikos profesorius Craigas Hoganas, daugelį metų tyrinėjęs pagrindinę visatos struktūrą, teigia, kad šis lygis ką tik pasiektas.

8. GEO600 gravitacinių bangų detektorius

Jei visata yra holograma, galbūt mes ką tik pasiekėme tikrovės raiškos ribas. Kai kurie fizikai iškelia intriguojančią hipotezę, kad erdvėlaikis, kuriame gyvename, galiausiai nėra tęstinis, bet, kaip ir skaitmeninė nuotrauka, pagrindiniu lygmeniu susideda iš tam tikrų „grūdelių“ arba „pikselių“. Jei taip, mūsų tikrovė turi turėti kažkokią galutinę „rezoliuciją“. Taip kai kurie tyrinėtojai interpretavo gravitacinių bangų detektoriaus GEO600 rezultatuose pasirodžiusį „triukšmą“ (8).

Siekdamas patikrinti šią nepaprastą hipotezę, gravitacinių bangų fizikas Craigas Hoganas ir jo komanda sukūrė tiksliausią pasaulyje interferometrą, vadinamą Hogano holometru, kuris skirtas kuo tiksliau išmatuoti pagrindinę erdvės-laiko esmę. Eksperimentas, kodiniu pavadinimu Fermilab E-990, nėra vienas iš daugelio kitų. Juo siekiama parodyti pačios erdvės kvantinę prigimtį ir tai, ką mokslininkai vadina „holografiniu triukšmu“.

Holometrą sudaro du interferometrai, išdėstyti vienas šalia kito. Jie nukreipia vieno kilovato galios lazerio spindulius į įrenginį, kuris padalija juos į du statmenus 40 metrų ilgio pluoštus, kurie atsispindi ir grąžinami į padalijimo tašką, sukurdami šviesos pluoštų ryškumo svyravimus (9). Jei jie sukelia tam tikrą judėjimą padalijimo įrenginyje, tai bus pačios erdvės vibracijos įrodymas.

9. Grafinis holografinio eksperimento vaizdas

Didžiausias Hogano komandos iššūkis yra įrodyti, kad jų aptiktas poveikis yra ne tik trukdžiai, kuriuos sukelia ne eksperimentinė sąranka, bet ir erdvės ir laiko vibracijų rezultatas. Todėl interferometre naudojami veidrodžiai bus sinchronizuojami su visų mažiausių garsų, sklindančių iš įrenginio išorės ir paimamų specialių jutiklių, dažniais.

Antropinė visata

Kad pasaulis ir žmogus jame egzistuotų, fizikos dėsniai turi turėti labai specifinę formą, o fizinės konstantos turi turėti tiksliai parinktas reikšmes... ir yra! Kodėl?

Pradėkime nuo to, kad Visatoje yra keturių tipų sąveikos: gravitacinė (krentanti, planetos, galaktikos), elektromagnetinė (atomai, dalelės, trintis, elastingumas, šviesa), silpnoji branduolinė (žvaigždžių energijos šaltinis) ir stipri branduolinė ( sujungia protonus ir neutronus į atomo branduolius). Gravitacija yra 1039 kartus silpnesnė už elektromagnetizmą. Jei jis būtų šiek tiek silpnesnis, žvaigždės būtų lengvesnės už Saulę, nesprogtų supernovos, nesusidarytų sunkūs elementai. Jei jis būtų nors kiek stipresnis, didesni už bakterijas padarai būtų sutraiškyti, o žvaigždės dažnai susidurtų, sunaikindamos planetas ir per greitai susidegindamos.

Visatos tankis yra artimas kritiniam tankiui, tai yra, žemiau kurio materija greitai išsisklaidytų nesusiformavusi galaktikų ar žvaigždžių, o virš jo Visata būtų gyvenusi per ilgai. Tokioms sąlygoms atsirasti Didžiojo sprogimo parametrų atitikimo tikslumas turėjo būti ±10–60. Pradinis jaunos Visatos nehomogeniškumas buvo 10-5 skalėje. Jei jos būtų mažesnės, galaktikos nesusidarytų. Jei jos būtų didesnės, vietoj galaktikų susidarytų didžiulės juodosios skylės.

Dalelių ir antidalelių simetrija Visatoje yra pažeista. Ir kiekvienam barionui (protonui, neutronui) yra 109 fotonai. Jei jų būtų daugiau, galaktikos negalėtų susidaryti. Jei jų būtų mažiau, žvaigždžių nebūtų. Be to, matmenų, kuriuose gyvename, skaičius atrodo „teisingas“. Sudėtingos struktūros negali atsirasti dviem matmenimis. Esant daugiau nei keturiems (trys matmenys plius laikas), stabilių planetų orbitų egzistavimas ir elektronų energijos lygiai atomuose tampa problemiški.

10. Žmogus kaip visatos centras

Antropinio principo koncepciją Brandonas Carteris pristatė 1973 metais konferencijoje Krokuvoje, skirtoje Koperniko 500-osioms gimimo metinėms. Apskritai, tai gali būti suformuluota taip, kad stebima Visata turi atitikti sąlygas, kurias ji atitinka, kad galėtume ją stebėti. Iki šiol yra įvairių jo versijų. Silpnas antropinis principas teigia, kad mes galime egzistuoti tik tokioje visatoje, kuri leidžia mums egzistuoti. Jei konstantų reikšmės būtų skirtingos, mes to niekada nepamatytume, nes mūsų ten nebūtų. Stiprus antropinis principas (tyčinis paaiškinimas) sako, kad visata yra tokia, kad mes galime egzistuoti (10).

Kvantinės fizikos požiūriu bet koks visatų skaičius galėjo atsirasti be jokios priežasties. Atsidūrėme konkrečioje visatoje, kuri turėjo atitikti daugybę subtilių sąlygų, kad žmogus joje gyventų. Tada mes kalbame apie antropinį pasaulį. Pavyzdžiui, tikinčiajam užtenka vienos antropinės Dievo sukurtos visatos. Materialistinė pasaulėžiūra to nepriima ir daro prielaidą, kad yra daug visatų arba kad dabartinė visata yra tik begalinės multivisatos evoliucijos etapas.

Šiuolaikinės visatos, kaip simuliacijos, hipotezės versijos autorius yra teoretikas Niklasas Boströmas. Anot jo, realybė, kurią suvokiame, yra tik simuliacija, kurios mes neįsisąmoniname. Mokslininkas pasiūlė, kad jei naudojant pakankamai galingą kompiuterį įmanoma sukurti patikimą visos civilizacijos ar net visos visatos modeliavimą, o imituojami žmonės gali patirti sąmonę, tai labai tikėtina, kad išsivysčiusios civilizacijos sukūrė tik didelį skaičių. tokių modeliavimų, o viename iš jų gyvename kažkuo panašaus į Matricą (11).

Čia buvo ištarti žodžiai „Dievas“ ir „Matrica“. Čia pasiekiame kalbėjimo apie mokslą ribą. Daugelis, tarp jų ir mokslininkai, mano, kad būtent dėl ​​eksperimentinės fizikos bejėgiškumo mokslas ima veržtis į realizmui prieštaraujančias sritis, dvelkiančias metafizika ir moksline fantastika. Belieka tikėtis, kad fizika įveiks savo empirinę krizę ir vėl suras būdą džiaugtis kaip eksperimentiškai patikrinamu mokslu.