Kufijtë e fizikës dhe eksperimentit fizik

Njëqind vjet më parë, situata në fizikë ishte pikërisht e kundërta e sotme. Në duart e shkencëtarëve ishin rezultatet e eksperimenteve të provuara që u përsëritën shumë herë, të cilat, megjithatë, shpesh nuk mund të shpjegoheshin duke përdorur teoritë ekzistuese fizike. Përvoja i parapriu qartë teorisë. Teoricienëve iu desh të fillonin punën.

Aktualisht, ekuilibri po anon drejt teoricienëve, modelet e të cilëve janë shumë të ndryshme nga ajo që shihet nga eksperimentet e mundshme si teoria e fijeve. Dhe duket se ka gjithnjë e më shumë probleme të pazgjidhura në fizikë (1).

1. Tendencat dhe problemet më të rëndësishme moderne në fizikë - vizualizimi

Fizikani i njohur polak, prof. Andrzej Staruszkiewicz gjatë debatit "Kufijtë e njohurive në fizikë" në qershor 2010 në Akademinë Ignatianum në Krakov tha: “Fusha e dijes është rritur jashtëzakonisht gjatë shekullit të kaluar, por fusha e injorancës është rritur edhe më shumë. (…) Zbulimi i relativitetit të përgjithshëm dhe mekanika kuantike janë arritje monumentale të mendimit njerëzor, të krahasueshme me ato të Njutonit, por ato çojnë në çështjen e marrëdhënies midis dy strukturave, një pyetje shkalla e kompleksitetit të së cilës është thjesht tronditëse. Në këtë situatë, natyrshëm lindin pyetje: a mund ta bëjmë? A do të jetë vendosmëria dhe vullneti ynë për të arritur në fund të së vërtetës në përpjesëtim me vështirësitë që hasim?”

Ngërçi eksperimental

Prej disa muajsh, bota e fizikës ka qenë më e ngarkuar se zakonisht me më shumë polemika. Në revistën Nature, George Ellis dhe Joseph Silk botuan një artikull në mbrojtje të integritetit të fizikës, duke kritikuar ata që janë gjithnjë e më të gatshëm të shtyjnë eksperimentet për të testuar teoritë më të fundit kozmologjike deri në një "nesër" të pacaktuar. Ato duhet të karakterizohen nga "eleganca e mjaftueshme" dhe vlera shpjeguese. "Kjo thyen traditën shkencore shekullore se dija shkencore është njohuri e provuar empirikisht," gjëmojnë shkencëtarët. Faktet tregojnë qartë "ngërçin eksperimental" në fizikën moderne.

Teoritë e fundit rreth natyrës dhe strukturës së botës dhe Universit, si rregull, nuk mund të verifikohen nga eksperimentet në dispozicion të njerëzimit.

Duke zbuluar bozonin Higgs, shkencëtarët kanë "përfunduar" Modelin Standard. Megjithatë, bota e fizikës nuk është aspak e kënaqur. Ne dimë për të gjithë kuarkët dhe leptonet, por nuk kemi asnjë ide se si ta pajtojmë këtë me teorinë e gravitetit të Ajnshtajnit. Ne nuk dimë se si të kombinojmë mekanikën kuantike me gravitetin për të krijuar një teori hipotetike të gravitetit kuantik. Ne gjithashtu nuk e dimë se çfarë është Big Bang (ose nëse ka ndodhur në të vërtetë!) (2).

Aktualisht, le ta quajmë atë fizikantë klasikë, hapi tjetër pas Modelit Standard është supersimetria, e cila parashikon se çdo grimcë elementare e njohur për ne ka një "partner".

Kjo dyfishon numrin total të blloqeve të ndërtimit të materies, por teoria përshtatet në mënyrë të përkryer në ekuacionet matematikore dhe, më e rëndësishmja, ofron një shans për të zbuluar misterin e materies së errët kozmike. Mbetet vetëm të presim rezultatet e eksperimenteve në Përplasësin e Madh të Hadronit, i cili do të konfirmojë ekzistencën e grimcave supersimetrike.

Megjithatë, asnjë zbulim i tillë nuk është dëgjuar ende nga Gjeneva. Sigurisht, ky është vetëm fillimi i një versioni të ri të LHC, me dyfishin e energjisë së ndikimit (pas një riparimi dhe përmirësimi të fundit). Pas disa muajsh, ata mund të gjuajnë tapa shampanje për të festuar supersimetrinë. Megjithatë, nëse kjo nuk do të ndodhte, shumë fizikanë besojnë se teoritë supersimetrike do të duhet të tërhiqen gradualisht, si dhe superstring, i cili bazohet në supersimetri. Sepse nëse përplasësi i madh nuk i konfirmon këto teori, atëherë çfarë?

Megjithatë, ka disa shkencëtarë që nuk mendojnë kështu. Sepse teoria e supersimetrisë është shumë "e bukur për të qenë e gabuar".

Prandaj, ata synojnë të rivlerësojnë ekuacionet e tyre në mënyrë që të vërtetojnë se masat e grimcave supersimetrike janë thjesht jashtë gamës së LHC. Teoricienët kanë shumë të drejtë. Modelet e tyre janë të mira në shpjegimin e fenomeneve që mund të maten dhe verifikohen eksperimentalisht. Prandaj dikush mund të pyesë pse duhet të përjashtojmë zhvillimin e atyre teorive që ne (ende) nuk mund t'i dimë në mënyrë empirike. A është kjo një qasje e arsyeshme dhe shkencore?

univers nga asgjëja

Shkencat natyrore, veçanërisht fizika, bazohen në natyralizëm, domethënë në besimin se ne mund të shpjegojmë gjithçka duke përdorur forcat e natyrës. Detyra e shkencës reduktohet në marrjen në konsideratë të marrëdhënieve midis sasive të ndryshme që përshkruajnë fenomene ose disa struktura që ekzistojnë në natyrë. Fizika nuk merret me probleme që nuk mund të përshkruhen matematikisht, që nuk mund të përsëriten. Kjo është ndër të tjera arsyeja e suksesit të saj. Përshkrimi matematikor i përdorur për të modeluar fenomenet natyrore ka rezultuar të jetë jashtëzakonisht efektiv. Arritjet e shkencës natyrore rezultuan në përgjithësimet e tyre filozofike. U krijuan drejtime të tilla si filozofia mekanike ose materializmi shkencor, të cilat transferuan rezultatet e shkencave natyrore, të marra para fundit të shekullit XNUMX, në fushën e filozofisë.

Dukej se ne mund të njihnim të gjithë botën, se ekziston një determinizëm i plotë në natyrë, sepse ne mund të përcaktojmë se si do të lëvizin planetët në miliona vjet, ose si lëvizën ata miliona vjet më parë. Këto arritje krijuan një krenari që absolutizoi mendjen njerëzore. Në një masë vendimtare, natyralizmi metodologjik stimulon zhvillimin e shkencës natyrore edhe sot. Megjithatë, ka disa pika të prera që duket se janë tregues të kufizimeve të metodologjisë natyraliste.

Nëse Universi është i kufizuar në vëllim dhe u ngrit "nga asgjëja" (3), pa shkelur ligjet e ruajtjes së energjisë, për shembull, si një luhatje, atëherë nuk duhet të ketë ndryshime në të. Ndërkohë ne po i shikojmë. Duke u përpjekur ta zgjidhim këtë problem në bazë të fizikës kuantike, arrijmë në përfundimin se vetëm një vëzhgues i ndërgjegjshëm e aktualizon mundësinë e ekzistencës së një bote të tillë. Kjo është arsyeja pse ne pyesim veten pse ai i veçantë në të cilin jetojmë është krijuar nga shumë universe të ndryshëm. Kështu që arrijmë në përfundimin se vetëm kur një person u shfaq në Tokë, bota - siç vërejmë - me të vërtetë "u bë" ...

Si ndikojnë matjet në ngjarjet që kanë ndodhur një miliard vjet më parë?

4. Eksperimenti Wheeler - vizualizimi

Një nga fizikantët modernë, John Archibald Wheeler, propozoi një version hapësinor të eksperimentit të famshëm të çarjes së dyfishtë. Në hartimin e tij mendor, drita nga një kuazar, një miliard vite dritë larg nesh, udhëton përgjatë dy anëve të kundërta të galaktikës (4). Nëse vëzhguesit vëzhgojnë secilën nga këto shtigje veç e veç, ata do të shohin fotone. Nëse të dy menjëherë, ata do ta shohin valën. Pra, vetë akti i vëzhgimit ndryshon natyrën e dritës që u largua nga kuazari një miliard vjet më parë!

Për Wheeler-in, sa më sipër dëshmon se universi nuk mund të ekzistojë në një kuptim fizik, të paktën në kuptimin në të cilin jemi mësuar të kuptojmë "një gjendje fizike". Nuk mund të ketë ndodhur as në të kaluarën, derisa... të kemi bërë një matje. Kështu, dimensioni ynë aktual ndikon në të kaluarën. Me vëzhgimet, zbulimet dhe matjet tona, ne formojmë ngjarjet e së shkuarës, thellë në kohë, deri në ... fillimin e Universit!

Neil Turk i Institutit Perimeter në Waterloo, Kanada, tha në numrin e korrikut të New Scientist se “ne nuk mund ta kuptojmë atë që gjejmë. Teoria bëhet gjithnjë e më komplekse dhe e sofistikuar. Ne e hedhim veten në një problem me fusha, dimensione dhe simetri të njëpasnjëshme, qoftë edhe me një çelës, por nuk mund të shpjegojmë faktet më të thjeshta.” Shumë fizikanë janë padyshim të mërzitur nga fakti që udhëtimet mendore të teoricienëve modernë, të tilla si konsideratat e mësipërme ose teoria e superstringut, nuk kanë të bëjnë fare me eksperimentet që po kryhen aktualisht në laboratorë dhe nuk ka asnjë mënyrë për t'i testuar ato eksperimentalisht.

Në botën kuantike, ju duhet të shikoni më gjerë

Siç tha dikur laureati i Nobelit, Richard Feynman, askush nuk e kupton vërtet botën kuantike. Ndryshe nga bota e mirë e vjetër Njutoniane, në të cilën bashkëveprimet e dy trupave me masa të caktuara llogariten me ekuacione, në mekanikën kuantike kemi ekuacione nga të cilat ato nuk rrjedhin aq shumë, por janë rezultat i sjelljeve të çuditshme të vëzhguara në eksperimente. Objektet e fizikës kuantike nuk duhet të lidhen me asgjë "fizike", dhe sjellja e tyre është një fushë e një hapësire abstrakte shumë-dimensionale të quajtur hapësira Hilbert.

Ka ndryshime të përshkruara nga ekuacioni i Schrödinger-it, por pse saktësisht nuk dihet. A mund të ndryshohet kjo? A është madje e mundur të nxirren ligjet kuantike nga parimet e fizikës, pasi dhjetëra ligje dhe parime, për shembull, në lidhje me lëvizjen e trupave në hapësirën e jashtme, janë nxjerrë nga parimet e Njutonit? Shkencëtarët nga Universiteti i Pavias në Itali, Giacomo Mauro D'Ariano, Giulio Ciribella dhe Paolo Perinotti argumentojnë se edhe fenomenet kuantike që janë qartësisht në kundërshtim me sensin e përbashkët mund të zbulohen në eksperimente të matshme. Gjithçka që ju nevojitet është perspektiva e duhur - Ndoshta keqkuptimi i efekteve kuantike është për shkak të një pamjeje të pamjaftueshme të gjerë të tyre. Sipas shkencëtarëve të lartpërmendur në New Scientist, eksperimentet kuptimplota dhe të matshme në mekanikën kuantike duhet të plotësojnë disa kushte. Kjo është:

• kauzaliteti - ngjarjet e ardhshme nuk mund të ndikojnë në ngjarjet e kaluara;
• dallueshmëria - shprehet ne duhet të jemi në gjendje të ndahemi nga njëri-tjetri si të ndarë;
• përbërja - nëse i njohim të gjitha fazat e procesit, ne e dimë të gjithë procesin;
• ngjeshja – ka mënyra për të transferuar informacione të rëndësishme për çipin pa pasur nevojë të transferoni të gjithë çipin;
• tomography – nëse kemi një sistem të përbërë nga shumë pjesë, statistikat e matjeve sipas pjesëve janë të mjaftueshme për të zbuluar gjendjen e të gjithë sistemit.

Italianët duan të zgjerojnë parimet e tyre të pastrimit, një perspektivë më të gjerë dhe eksperimentim kuptimplotë për të përfshirë gjithashtu pakthyeshmërinë e fenomeneve termodinamike dhe parimin e rritjes së entropisë, të cilat nuk u bëjnë përshtypje fizikantëve. Ndoshta edhe këtu, vëzhgimet dhe matjet ndikohen nga artefakte të një perspektive që është shumë e ngushtë për të kuptuar të gjithë sistemin. "E vërteta themelore e teorisë kuantike është se ndryshimet e zhurmshme dhe të pakthyeshme mund të bëhen të kthyeshme duke shtuar një paraqitje të re në përshkrim," thotë shkencëtari italian Giulio Ciribella në një intervistë me New Scientist.

Fatkeqësisht, thonë skeptikët, "pastrimi" i eksperimenteve dhe një perspektivë më e gjerë matjeje mund të çojnë në një hipotezë të shumë botëve në të cilën çdo rezultat është i mundur dhe në të cilën shkencëtarët, duke menduar se po matin rrjedhën e saktë të ngjarjeve, thjesht "zgjidhin" një vazhdimësi të caktuar duke i matur ato.

5. Akrepat e kohës në formën e akrepave të orës

Nuk ka kohë?

Koncepti i të ashtuquajturave Shigjeta të kohës (5) u prezantua në vitin 1927 nga astrofizikani britanik Arthur Eddington. Kjo shigjetë tregon kohën, e cila gjithmonë rrjedh në një drejtim, pra nga e kaluara në të ardhmen, dhe ky proces nuk mund të kthehet mbrapsht. Stephen Hawking, në një histori të shkurtër të kohës, shkroi se çrregullimi rritet me kalimin e kohës, sepse ne matim kohën në drejtimin në të cilin rritet çrregullimi. Kjo do të thotë se ne kemi një zgjedhje - ne, për shembull, mund të vëzhgojmë fillimisht copa xhami të thyer të shpërndara në dysheme, pastaj momentin kur xhami bie në dysheme, pastaj gotën në ajër dhe në fund në dorën e personi që e mban atë. Nuk ka asnjë rregull shkencor që "shigjeta psikologjike e kohës" duhet të shkojë në të njëjtin drejtim si shigjeta termodinamike dhe entropia e sistemit rritet. Megjithatë, shumë shkencëtarë besojnë se kjo është kështu sepse në trurin e njeriut ndodhin ndryshime energjike, të ngjashme me ato që vërejmë në natyrë. Truri ka energjinë për të vepruar, vëzhguar dhe arsyetuar, sepse "motori" i njeriut djeg karburant-ushqim dhe, si në një motor me djegie të brendshme, ky proces është i pakthyeshëm.

Sidoqoftë, ka raste kur, duke ruajtur të njëjtin drejtim të shigjetës psikologjike të kohës, entropia rritet dhe zvogëlohet në sisteme të ndryshme. Për shembull, kur ruani të dhënat në kujtesën e kompjuterit. Modulet e memories në makinë kalojnë nga gjendja e parregulluar në renditjen e shkrimit të diskut. Kështu, entropia në kompjuter zvogëlohet. Sidoqoftë, çdo fizikan do të thotë se nga pikëpamja e universit në tërësi - ai po rritet, sepse kërkon energji për të shkruar në një disk, dhe kjo energji shpërndahet në formën e nxehtësisë së gjeneruar nga një makinë. Pra, ekziston një rezistencë e vogël "psikologjike" ndaj ligjeve të vendosura të fizikës. E kemi të vështirë të besojmë se ajo që del me zhurmën nga ventilatori është më e rëndësishme se regjistrimi i një vepre apo një vlere tjetër në kujtesë. Po sikur dikush të shkruajë në kompjuterin e tij një argument që do të përmbysë fizikën moderne, teorinë e forcës së unifikuar ose Teorinë e Gjithçkaje? Do të ishte e vështirë për ne të pranonim idenë se, pavarësisht kësaj, çrregullimi i përgjithshëm në univers është rritur.

Në vitin 1967, u shfaq ekuacioni Wheeler-DeWitt, nga i cili rrjedh se koha si e tillë nuk ekziston. Ishte një përpjekje për të kombinuar matematikisht idetë e mekanikës kuantike dhe relativitetit të përgjithshëm, një hap drejt teorisë së gravitetit kuantik, d.m.th. Teoria e Gjithçkaje e dëshiruar nga të gjithë shkencëtarët. Vetëm në vitin 1983 fizikanët Don Page dhe William Wutters ofruan një shpjegim se problemi i kohës mund të anashkalohej duke përdorur konceptin e ngatërresës kuantike. Sipas konceptit të tyre, mund të maten vetëm vetitë e një sistemi tashmë të përcaktuar. Nga pikëpamja matematikore, ky propozim nënkuptonte që ora nuk funksiononte e izoluar nga sistemi dhe fillonte vetëm kur ngatërrohet me një univers të caktuar. Megjithatë, nëse dikush do të na shikonte nga një univers tjetër, ata do të na shihnin si objekte statike dhe vetëm ardhja e tyre tek ne do të shkaktonte ngatërrim kuantik dhe fjalë për fjalë do të na bënte të ndjenim kalimin e kohës.

Kjo hipotezë formoi bazën e punës së shkencëtarëve nga një institut kërkimor në Torino, Itali. Fizikani Marco Genovese vendosi të ndërtojë një model që merr parasysh specifikat e ngatërrimit kuantik. Ishte e mundur të rikrijohej një efekt fizik që tregonte saktësinë e këtij arsyetimi. Është krijuar një model i Universit, i përbërë nga dy fotone.

Njëra palë ishte e orientuar - e polarizuar vertikalisht, dhe tjetra horizontalisht. Gjendja e tyre kuantike, dhe për këtë arsye polarizimi i tyre, zbulohet më pas nga një seri detektorësh. Rezulton se derisa të arrihet vëzhgimi që përcakton përfundimisht kornizën e referencës, fotonet janë në një mbivendosje klasike kuantike, d.m.th. ato ishin të orientuara si vertikalisht ashtu edhe horizontalisht. Kjo do të thotë që vëzhguesi që lexon orën përcakton ngatërresën kuantike që ndikon në universin, pjesë e të cilit ai bëhet. Një vëzhgues i tillë është në gjendje të perceptojë polarizimin e fotoneve të njëpasnjëshme bazuar në probabilitetin kuantik.

Ky koncept është shumë joshëse sepse shpjegon shumë probleme, por natyrshëm të çon në nevojën e një “super-vëzhguesi” që do të ishte mbi të gjitha determinizmat dhe do të kontrollonte gjithçka në tërësi.

6. Multiverse - Vizualizimi

Ajo që ne vëzhgojmë dhe ajo që ne subjektivisht e perceptojmë si "kohë" është në fakt produkt i ndryshimeve të matshme globale në botën përreth nesh. Ndërsa gërmojmë më thellë në botën e atomeve, protoneve dhe fotoneve, kuptojmë se koncepti i kohës bëhet gjithnjë e më pak i rëndësishëm. Sipas shkencëtarëve, ora që na shoqëron çdo ditë, nga pikëpamja fizike, nuk mat kalimin e saj, por na ndihmon të organizojmë jetën tonë. Për ata që janë mësuar me konceptet njutoniane të kohës universale dhe gjithëpërfshirëse, këto koncepte janë tronditëse. Por jo vetëm tradicionalistët shkencorë nuk i pranojnë ato. Fizikani i shquar teorik Lee Smolin, i përmendur më parë nga ne si një nga fituesit e mundshëm të çmimit Nobel të këtij viti, beson se koha ekziston dhe është mjaft reale. Dikur - si shumë fizikanë - ai argumentoi se koha është një iluzion subjektiv.

Tani, në librin e tij Koha e Rilindur, ai ka një pikëpamje krejtësisht të ndryshme të fizikës dhe kritikon teorinë popullore të fijeve në komunitetin shkencor. Sipas tij, multiversi nuk ekziston (6) sepse jetojmë në të njëjtin univers dhe në të njëjtën kohë. Ai beson se koha është e një rëndësie të madhe dhe se përvoja jonë e realitetit të momentit të tanishëm nuk është një iluzion, por çelësi për të kuptuar natyrën themelore të realitetit.

Entropia zero

Sandu Popescu, Tony Short, Noah Linden (7) dhe Andreas Winter përshkruan gjetjet e tyre në vitin 2009 në revistën Physical Review E, e cila tregoi se objektet arrijnë ekuilibrin, d.m.th. një gjendje të shpërndarjes uniforme të energjisë, duke hyrë në gjendje të ndërthurjes kuantike me rrethinat. Në vitin 2012, Tony Short vërtetoi se ngatërrimi shkakton qetësi kohore të fundme. Kur një objekt ndërvepron me mjedisin, si për shembull kur grimcat në një filxhan kafeje përplasen me ajrin, informacioni për vetitë e tyre "rrjedh" nga jashtë dhe bëhet "i paqartë" në të gjithë mjedisin. Humbja e informacionit bën që gjendja e kafesë të ngecë, edhe pse gjendja e pastërtisë së të gjithë dhomës vazhdon të ndryshojë. Sipas Popeskut, gjendja e saj pushon së ndryshuari me kalimin e kohës.

7. Noah Linden, Sandu Popescu dhe Tony Short

Ndërsa gjendja e pastërtisë së dhomës ndryshon, kafeja mund të ndalojë papritmas përzierjen me ajrin dhe të hyjë në gjendjen e saj të pastër. Megjithatë, ka shumë më tepër gjendje të përziera me mjedisin sesa ka gjendje të pastra në dispozicion të kafesë, dhe për këtë arsye pothuajse nuk ndodh kurrë. Kjo pamundësi statistikore të jep përshtypjen se shigjeta e kohës është e pakthyeshme. Problemi i shigjetës së kohës është i paqartë nga mekanika kuantike, duke e bërë të vështirë përcaktimin e natyrës.

Një grimcë elementare nuk ka veti fizike të sakta dhe përcaktohet vetëm nga probabiliteti për të qenë në gjendje të ndryshme. Për shembull, në çdo kohë të caktuar, një grimcë mund të ketë një shans 50 përqind për t'u kthyer në drejtim të akrepave të orës dhe një shans 50 përqind për t'u kthyer në drejtim të kundërt. Teorema, e përforcuar nga përvoja e fizikanit John Bell, thotë se gjendja e vërtetë e grimcave nuk ekziston dhe se ato lihen të udhëhiqen nga probabiliteti.

Pastaj pasiguria kuantike çon në konfuzion. Kur dy grimca ndërveprojnë, ato as nuk mund të përcaktohen më vete, duke zhvilluar në mënyrë të pavarur probabilitete të njohura si një gjendje e pastër. Në vend të kësaj, ato bëhen përbërës të ngatërruar të një shpërndarjeje më komplekse probabiliteti që të dy grimcat përshkruajnë së bashku. Kjo shpërndarje mund të vendosë, për shembull, nëse grimcat do të rrotullohen në drejtim të kundërt. Sistemi në tërësi është në gjendje të pastër, por gjendja e grimcave individuale shoqërohet me një grimcë tjetër.

Kështu, të dy mund të udhëtojnë shumë vite dritë larg njëri-tjetrit dhe rrotullimi i secilit do të mbetet i ndërlidhur me tjetrin.

Teoria e re e shigjetës së kohës e përshkruan këtë si një humbje informacioni për shkak të ngatërrimit kuantik, i cili dërgon një filxhan kafe në ekuilibër me dhomën përreth. Përfundimisht, dhoma arrin ekuilibrin me mjedisin e saj, dhe ajo, nga ana tjetër, ngadalë i afrohet ekuilibrit me pjesën tjetër të universit. Shkencëtarët e vjetër që studiuan termodinamikën e shihnin këtë proces si një shpërndarje graduale të energjisë, duke rritur entropinë e universit.

Sot, fizikantët besojnë se informacioni shpërndahet gjithnjë e më shumë, por kurrë nuk zhduket plotësisht. Megjithëse entropia rritet në nivel lokal, ata besojnë se entropia totale e universit mbetet konstante në zero. Megjithatë, një aspekt i shigjetës së kohës mbetet i pazgjidhur. Shkencëtarët argumentojnë se aftësia e një personi për të kujtuar të kaluarën, por jo të ardhmen, mund të kuptohet gjithashtu si formimi i marrëdhënieve midis grimcave ndërvepruese. Kur lexojmë një mesazh në një copë letër, truri komunikon me të përmes fotoneve që arrijnë te sytë.

Vetëm tani e tutje mund të kujtojmë se çfarë po na thotë ky mesazh. Popesku beson se teoria e re nuk shpjegon pse gjendja fillestare e universit ishte larg ekuilibrit, duke shtuar se natyra e Big Bengut duhet të shpjegohet. Disa studiues kanë shprehur dyshime për këtë qasje të re, por zhvillimi i këtij koncepti dhe një formalizëm i ri matematikor tani ndihmon në zgjidhjen e problemeve teorike të termodinamikës.

Arritni për kokrrat e hapësirë-kohës

Fizika e vrimës së zezë duket se tregon, siç sugjerojnë disa modele matematikore, se universi ynë nuk është aspak tredimensional. Pavarësisht nga ajo që na thonë shqisat tona, realiteti rreth nesh mund të jetë një hologram - një projeksion i një rrafshi të largët që në fakt është dydimensional. Nëse kjo pamje e universit është e saktë, iluzioni i natyrës tredimensionale të hapësirë-kohës mund të shpërndahet sapo mjetet e kërkimit që disponojmë të bëhen mjaft të ndjeshme. Craig Hogan, një profesor i fizikës në Fermilab, i cili ka kaluar vite duke studiuar strukturën themelore të universit, sugjeron se ky nivel sapo është arritur.

8. Detektor i valëve gravitacionale GEO600

Nëse universi është një hologram, atëherë ndoshta sapo kemi arritur kufijtë e zgjidhjes së realitetit. Disa fizikanë avancojnë hipotezën intriguese se hapësira-koha në të cilën jetojmë nuk është përfundimisht e vazhdueshme, por, si një fotografi dixhitale, është në nivelin e saj më themelor të përbërë nga disa "kokrra" ose "pikselë". Nëse po, realiteti ynë duhet të ketë një lloj "zgjidhjeje" përfundimtare. Kështu e interpretuan disa studiues "zhurmën" që u shfaq në rezultatet e detektorit të valëve gravitacionale GEO600 (8).

Për të testuar këtë hipotezë të jashtëzakonshme, Craig Hogan, një fizikant i valëve gravitacionale, ai dhe ekipi i tij zhvilluan interferometrin më të saktë në botë, të quajtur holometri Hogan, i cili është krijuar për të matur thelbin më themelor të hapësirë-kohës në mënyrën më të saktë. Eksperimenti, i koduar me emrin Fermilab E-990, nuk është një nga shumë të tjerë. Ky synon të demonstrojë natyrën kuantike të vetë hapësirës dhe praninë e asaj që shkencëtarët e quajnë "zhurmë holografike".

Holometri përbëhet nga dy interferometra të vendosur krah për krah. Ata drejtojnë rreze lazer një kilovat në një pajisje që i ndan në dy rreze pingule 40 metra të gjata, të cilat reflektohen dhe kthehen në pikën e ndarjes, duke krijuar luhatje në shkëlqimin e rrezeve të dritës (9). Nëse ato shkaktojnë një lëvizje të caktuar në pajisjen e ndarjes, atëherë kjo do të jetë dëshmi e dridhjes së vetë hapësirës.

9. Paraqitja grafike e eksperimentit holografik

Sfida më e madhe e ekipit të Hoganit është të provojë se efektet që ata kanë zbuluar nuk janë thjesht shqetësime të shkaktuara nga faktorë jashtë konfigurimit eksperimental, por rezultat i dridhjeve hapësirë-kohë. Prandaj, pasqyrat e përdorura në interferometër do të sinkronizohen me frekuencat e të gjitha zhurmave më të vogla që vijnë nga jashtë pajisjes dhe do të merren nga sensorë të veçantë.

Universi antropik

Në mënyrë që bota dhe njeriu të ekzistojnë në të, ligjet e fizikës duhet të kenë një formë shumë specifike, dhe konstantat fizike duhet të kenë vlera të zgjedhura saktësisht ... dhe ato janë! Pse?

Le të fillojmë me faktin se ekzistojnë katër lloje ndërveprimesh në Univers: gravitacionale (rënie, planetë, galaktika), elektromagnetike (atome, grimca, fërkime, elasticitet, dritë), bërthamore e dobët (burimi i energjisë yjore) dhe bërthamore e fortë ( lidh protonet dhe neutronet në bërthamat atomike). Graviteti është 1039 herë më i dobët se elektromagnetizmi. Nëse do të ishte pak më i dobët, yjet do të ishin më të lehta se Dielli, nuk do të shpërthyen supernova, nuk do të formoheshin elementë të rëndë. Nëse do të ishte edhe pak më e fortë, krijesat më të mëdha se bakteret do të shtypeshin dhe yjet shpesh do të përplaseshin, duke shkatërruar planetët dhe duke u djegur shumë shpejt.

Dendësia e Universit është afër densitetit kritik, domethënë, nën të cilën materia do të shpërndahej shpejt pa formimin e galaktikave ose yjeve, dhe mbi të cilën Universi do të kishte jetuar shumë gjatë. Për shfaqjen e kushteve të tilla, saktësia e përputhjes së parametrave të Big Bengut duhet të ishte brenda ±10-60. Inhomogjenitetet fillestare të Universit të ri ishin në shkallën 10-5. Nëse do të ishin më të vogla, galaktikat nuk do të formoheshin. Nëse do të ishin më të mëdha, në vend të galaktikave do të formoheshin vrima të zeza të mëdha.

Simetria e grimcave dhe antigrimcave në Univers është thyer. Dhe për çdo barion (proton, neutron) ka 109 fotone. Nëse do të kishte më shumë, galaktikat nuk do të mund të formoheshin. Nëse do të kishte më pak prej tyre, nuk do të kishte yje. Gjithashtu, numri i dimensioneve ku jetojmë duket se është "i saktë". Strukturat komplekse nuk mund të lindin në dy dimensione. Me më shumë se katër (tre dimensione plus kohë), ekzistenca e orbitave të qëndrueshme planetare dhe niveleve të energjisë së elektroneve në atome bëhet problematike.

10. Njeriu si qendër e universit

Koncepti i parimit antropik u prezantua nga Brandon Carter në 1973 në një konferencë në Krakov kushtuar 500 vjetorit të lindjes së Kopernikut. Në terma të përgjithshëm, ai mund të formulohet në atë mënyrë që Universi i vëzhgueshëm duhet të plotësojë kushtet që ai plotëson në mënyrë që të vëzhgohet nga ne. Deri më tani, ka versione të ndryshme të tij. Parimi i dobët antropik thotë se ne mund të ekzistojmë vetëm në një univers që e bën të mundur ekzistencën tonë. Nëse vlerat e konstantave do të ishin të ndryshme, ne nuk do ta shihnim kurrë këtë, sepse nuk do të ishim atje. Parimi i fortë antropik (shpjegimi i qëllimshëm) thotë se universi është i tillë që ne mund të ekzistojmë (10).

Nga pikëpamja e fizikës kuantike, çdo numër universesh mund të kishte lindur pa asnjë arsye. Ne përfunduam në një univers specifik, i cili duhej të plotësonte një sërë kushtesh delikate që një person të jetonte në të. Atëherë po flasim për botën antropike. Për një besimtar, për shembull, mjafton një univers antropik i krijuar nga Zoti. Botëkuptimi materialist nuk e pranon këtë dhe supozon se ka shumë universe ose se universi aktual është vetëm një fazë në evolucionin e pafund të multiversit.

Autori i versionit modern të hipotezës së universit si simulim është teoricieni Niklas Boström. Sipas tij, realiteti që ne perceptojmë është thjesht një simulim për të cilin nuk jemi në dijeni. Shkencëtari sugjeroi se nëse është e mundur të krijohet një simulim i besueshëm i një qytetërimi të tërë apo edhe të gjithë universit duke përdorur një kompjuter mjaftueshëm të fuqishëm, dhe njerëzit e simuluar mund të përjetojnë vetëdijen, atëherë ka shumë të ngjarë që qytetërimet e përparuara të kenë krijuar vetëm një numër të madh. të simulimeve të tilla, dhe ne jetojmë në një prej tyre në diçka të ngjashme me Matricën (11).

Këtu u folën fjalët "Zot" dhe "Matrix". Këtu kemi arritur në kufirin e të folurit për shkencën. Shumë, përfshirë shkencëtarët, besojnë se është pikërisht për shkak të pafuqisë së fizikës eksperimentale që shkenca fillon të hyjë në fusha që janë në kundërshtim me realizmin, duke nuhatur metafizikë dhe fantashkencë. Mbetet për të shpresuar se fizika do të kapërcejë krizën e saj empirike dhe do të gjejë përsëri një mënyrë për t'u gëzuar si një shkencë e verifikueshme eksperimentalisht.