Jesmo li dovoljno inteligentni da razumijemo svemir?

Opaženi svemir ponekad se može poslužiti na tanjuru, kao što je nedavno učinio glazbenik Pablo Carlos Budassi kada je spojio logaritamske karte Sveučilišta Princeton i NASA-e u jedan disk u boji. Ovo je geocentrični model – Zemlja je u središtu ploče, a plazma Velikog praska je na rubovima.

Vizualizacija je dobra kao i svaka druga, pa čak i bolja od drugih, jer je bliska ljudskom gledištu. Postoje mnoge teorije o strukturi, dinamici i sudbini svemira, a čini se da se u posljednje vrijeme pomalo ruši kozmološka paradigma koja se prihvaćala desetljećima. Na primjer, sve se češće čuju glasovi koji poriču teoriju Velikog praska.

Svemir je vrt neobičnosti, slikan tijekom godina u "mainstream" fizike i kozmologije, ispunjen bizarnim fenomenima kao što su divovski kvazari odleti od nas vrtoglavom brzinom, tamna materijakoju nitko nije otkrio i koja ne pokazuje znakove akceleratora, ali je "nužna" da objasni prebrzu rotaciju galaksije, i, konačno, Velika eksplozijašto cijelu fiziku osuđuje na borbu s neobjašnjivim, barem u ovom trenutku, značajka.

nije bilo vatrometa

Izvornost Velikog praska izravno i neizbježno proizlazi iz matematike opće teorije relativnosti. Međutim, neki znanstvenici to vide kao problematičan fenomen, jer matematika može objasniti samo ono što se dogodilo neposredno nakon ... - ali ne zna što se dogodilo u tom vrlo neobičnom trenutku, prije velikog vatrometa (2).

Mnogi znanstvenici zaziru od ove značajke. Ako samo zato, kako je nedavno rekao Ali Ahmed Farah sa Sveučilišta Ben u Egiptu, "zakoni fizike tamo prestaju djelovati". Farag s kolegom Saurya Dasem sa Sveučilišta Lethbridge u Kanadi, predstavljen u članku objavljenom 2015. u Physics Letters B, modelu u kojem svemir nema početak i kraj, pa stoga ni singularnost.

Oba su fizičara bila inspirirana svojim radom. David Bohm od 50-ih godina. Razmatrao je mogućnost zamjene geodetskih linija poznatih iz opće teorije relativnosti (najkraće linije koje spajaju dvije točke) kvantnim putanjama. U svom radu, Farag i Das primijenili su ove Bohmove putanje na jednadžbu koju je 1950. godine razvio fizičar Amala Kumara Raychaudhuryego sa Sveučilišta u Calcutti. Raychaudhuri je također bio Dasov učitelj kada je imao 90 godina. Koristeći Raychaudhurijevu jednadžbu, Ali i Das su dobili kvantnu korekciju Friedmanova jednadžbakoji pak opisuje evoluciju svemira (uključujući Veliki prasak) u kontekstu opće teorije relativnosti. Iako ovaj model nije prava teorija kvantne gravitacije, uključuje elemente i kvantne teorije i opće relativnosti. Farag i Das također očekuju da će njihovi rezultati biti istiniti čak i kada se konačno formulira potpuna teorija kvantne gravitacije.

Farag-Dasova teorija ne predviđa ni Veliki prasak ni veliki kolaps povratak u singularnost. Kvantne putanje koje koriste Farag i Das nikada se ne povezuju i stoga nikada ne tvore singularnu točku. S kozmološke točke gledišta, objašnjavaju znanstvenici, kvantne se korekcije mogu promatrati kao kozmološka konstanta i nema potrebe za uvođenjem tamne energije. Kozmološka konstanta dovodi do činjenice da rješenje Einsteinovih jednadžbi može biti svijet konačne veličine i beskonačne starosti.

Ovo nije jedina teorija u novije vrijeme koja potkopava koncept Velikog praska. Na primjer, postoje hipoteze da su vrijeme i prostor nastali kada su se pojavili i drugi svemiru kojem vrijeme teče unatrag. Ovu viziju predstavlja međunarodna grupa fizičara, koju čine: Tim Kozlowski sa Sveučilišta New Brunswick, Flavio Markets Perimetar Instituta za teorijsku fiziku i Julian Barbour. Dva svemira nastala tijekom Velikog praska, prema ovoj teoriji, trebaju biti zrcalne slike samih sebe (3), tako da imaju različite zakone fizike i drugačiji osjećaj za protok vremena. Možda prodiru jedno u drugo. Da li vrijeme teče naprijed ili natrag određuje kontrast između visoke i niske entropije.

Zauzvrat, autor još jednog novog prijedloga po uzoru na sve, Wun-Ji Shu s Nacionalnog tajvanskog sveučilišta, opisuje vrijeme i prostor kao odvojene stvari, već kao blisko povezane stvari koje se mogu pretvoriti jedna u drugu. Ni brzina svjetlosti ni gravitacijska konstanta nisu invarijantne u ovom modelu, već su čimbenici transformacije vremena i mase u veličinu i prostor kako se svemir širi. Teorija Shua, kao i mnogi drugi koncepti u akademskom svijetu, naravno, može se promatrati kao fantazija, ali model svemira koji se širi sa 68% tamne energije koja uzrokuje ekspanziju također je problematičan. Neki primjećuju da su uz pomoć ove teorije znanstvenici "zamijenili pod tepih" fizikalni zakon održanja energije. Tajvanska teorija ne krši principe očuvanja energije, ali zauzvrat ima problem s mikrovalnim pozadinskim zračenjem, koje se smatra ostatkom Velikog praska. Nešto za nešto.

Ne možete vidjeti mrak i sve

Počasni kandidati tamna materija Mnogo. Masivne čestice s slabom interakcijom, masivne čestice s jakom interakcijom, sterilni neutrini, neutrini, aksioni – samo su neka od rješenja misterija “nevidljive” materije u Svemiru koja su dosad predlagali teoretičari.

Desetljećima su najpopularniji kandidati bili hipotetski, teški (deset puta teži od protona) koji slabo djeluju čestice koje se nazivaju WIMP-ovi. Pretpostavljalo se da su bili aktivni u početnoj fazi postojanja Svemira, ali kako se on hladio i čestice raspršile, njihova interakcija je izblijedjela. Proračuni su pokazali da je ukupna masa WIMP-ova trebala biti pet puta veća od obične tvari, što je točno onoliko koliko je procijenjeno tamne tvari.

Međutim, nisu pronađeni nikakvi tragovi WIMP-a. Stoga je sada popularnije govoriti o traženju sterilni neutrini, hipotetske čestice tamne tvari s nultim električnim nabojem i vrlo malo mase. Ponekad se sterilni neutrini smatraju četvrtom generacijom neutrina (zajedno s elektronskim, mionskim i tau neutrinima). Njegova karakteristična značajka je da s materijom stupa u interakciju samo pod utjecajem gravitacije. Označava se simbolom ν_s.

Neutrinske oscilacije bi teoretski mogle učiniti mionske neutrine sterilnima, što bi smanjilo njihov broj u detektoru. To je osobito vjerojatno nakon što je neutrina zraka prošla kroz područje materije visoke gustoće kao što je Zemljina jezgra. Stoga je detektor IceCube na Južnom polu korišten za promatranje neutrina koji dolaze sa sjeverne hemisfere u rasponu energije od 320 GeV do 20 TeV, gdje se očekivao jak signal u prisutnosti sterilnih neutrina. Nažalost, analiza podataka promatranih događaja omogućila je da se isključi postojanje sterilnih neutrina u pristupačnom području parametarskog prostora, tzv. 99% razina pouzdanosti.

U srpnju 2016., nakon dvadeset mjeseci eksperimentiranja s Large Underground Xenon (LUX) detektorom, znanstvenici nisu imali ništa za reći osim da… nisu ništa pronašli. Slično, znanstvenici iz laboratorija Međunarodne svemirske postaje i fizičari iz CERN-a, koji su računali na proizvodnju tamne tvari u drugom dijelu Velikog hadronskog sudarača, ne govore ništa o tamnoj tvari.

Dakle, trebamo tražiti dalje. Znanstvenici kažu da je možda tamna tvar nešto potpuno drugačije od WIMP-a i neutrina ili čega već, te grade LUX-ZEPLIN, novi detektor koji bi trebao biti sedamdeset puta osjetljiviji od sadašnjeg.

Znanost sumnja postoji li takva stvar kao što je tamna tvar, no astronomi su nedavno promatrali galaksiju koja, unatoč tome što ima masu sličnu Mliječnoj stazi, čini 99,99% tamne tvari. Informaciju o otkriću dao je opservatorij V.M. Keka. Ovo je otprilike galaksija vilin konjic 44 (Vilini konjic 44). Njegovo postojanje potvrđeno je tek prošle godine kada je telefoto niz vretenaca promatrao komadić neba u zviježđu Berenikina pljuvačka. Pokazalo se da galaksija sadrži mnogo više nego što se na prvi pogled čini. Budući da je u njemu malo zvijezda, brzo bi se raspao da neka tajanstvena stvar ne pomaže da se na okupu drže predmeti koji ga čine. Tamna tvar?

Modeliranje?

Hipoteza Svemir kao hologramunatoč činjenici da se time bave ljudi s ozbiljnim znanstvenim titulama, još uvijek se tretira kao maglovito područje na granici znanosti. Možda zato što su i znanstvenici ljudi, pa im je teško pomiriti se s mentalnim posljedicama istraživanja u tom pogledu. Juan Maldasenapočevši od teorije struna, iznio je viziju svemira u kojem strune koje vibriraju u devetdimenzionalnom prostoru stvaraju našu stvarnost, koja je samo hologram – projekcija ravnog svijeta bez gravitacije..

Rezultati studije austrijskih znanstvenika, objavljene 2015. godine, ukazuju da je svemiru potrebno manje dimenzija od očekivanog. XNUMXD svemir može biti samo XNUMXD informacijska struktura na kozmološkom horizontu. Znanstvenici to uspoređuju s hologramima pronađenim na kreditnim karticama – oni su zapravo dvodimenzionalni, iako ih mi vidimo kao trodimenzionalne. Prema Daniela Grumillera s bečkog tehnološkog sveučilišta, naš svemir je prilično ravan i ima pozitivnu zakrivljenost. Grumiller je objasnio u Physical Review Letters da ako se kvantna gravitacija u ravnom prostoru može holografski opisati standardnom kvantnom teorijom, tada također moraju postojati fizičke veličine koje se mogu izračunati u obje teorije, a rezultati se moraju podudarati. Konkretno, jedna ključna značajka kvantne mehanike, kvantna zapetljanost, trebala bi se pokazati u teoriji gravitacije.

Neki idu dalje, ne govoreći o holografskoj projekciji, već čak i o računalno modeliranje. Prije dvije godine, poznati astrofizičar, dobitnik Nobelove nagrade, George Smoot, iznio je argumente da čovječanstvo živi unutar takve računalne simulacije. Tvrdi da je to moguće, primjerice, zahvaljujući razvoju računalnih igara koje teoretski čine srž virtualne stvarnosti. Hoće li ljudi ikada stvoriti realistične simulacije? Odgovor je da”, rekao je u intervjuu. “Očito je da je po ovom pitanju napravljen značajan napredak. Pogledajte samo prvi "Pong" i igre napravljene danas. Oko 2045. vrlo brzo ćemo moći prenijeti svoje misli u računala.”

Svemir kao holografska projekcija

S obzirom na to da pomoću magnetske rezonancije već možemo mapirati određene neurone u mozgu, korištenje ove tehnologije u druge svrhe ne bi trebao predstavljati problem. Tada može funkcionirati virtualna stvarnost, koja omogućuje kontakt s tisućama ljudi i pruža oblik stimulacije mozga. To se možda dogodilo u prošlosti, kaže Smoot, a naš svijet je napredna mreža virtualnih simulacija. Štoviše, moglo bi se dogoditi beskonačan broj puta! Dakle, možemo živjeti u simulaciji koja je u drugoj simulaciji, sadržana u drugoj simulaciji koja je... i tako dalje do beskonačnosti.

Svijet, a još više Svemir nam se, nažalost, ne daje na tanjuru. Dapače, i sami smo dio, vrlo mali, jela koja, kako pokazuju neke hipoteze, možda nisu bila pripremljena za nas.

Hoće li taj mali dio svemira koji mi - barem u materijalističkom smislu - ikada upoznati cijelu strukturu? Jesmo li dovoljno inteligentni da razumijemo i shvatimo misterij svemira? Vjerojatno ne. Međutim, ako bismo ikada odlučili da ćemo na kraju propasti, bilo bi teško ne primijetiti da bi to u određenom smislu bio i svojevrsni konačni uvid u prirodu svega...