Где смо погрешили?

Физика се нашла у непријатном ћорсокаку. Иако има сопствени стандардни модел, који је недавно допуњен Хигсовом честицом, сва ова достигнућа мало објашњавају велике модерне мистерије, тамну енергију, тамну материју, гравитацију, асиметрије материје и антиматерије, па чак и осцилације неутрина.

Роберто Унгер и Ли Смолин

Ли Смолин, познати физичар који се годинама помиње као један од озбиљних кандидата за Нобелову награду, недавно објављен са философ. Роберто Унгерем, књига „Сингуларни универзум и реалност времена“. У њему аутори анализирају, свако са становишта своје дисциплине, конфузно стање савремене физике. „Наука пропада када напусти област експерименталне провере и могућности порицања“, пишу они. Они позивају физичаре да се врате у прошлост и потраже нови почетак.

Њихове понуде су прилично специфичне. Смолин и Унгер, на пример, желе да се вратимо концепту Један универзум. Разлог је једноставан - доживљавамо само један универзум, а један од њих се може научно истражити, док су тврдње о постојању њиховог мноштва емпиријски непроверљиве.. Друга претпоставка коју Смолин и Унгер предлажу да прихвате је следећа. стварност временада не дају прилику теоретичарима да се удаље од суштине стварности и њених трансформација. И, на крају, аутори позивају на обуздавање страсти према математици, која се у својим „лепим“ и елегантним моделима одваја од заиста доживљеног и могућег света. експериментално проверити.

Ко зна "математички лепо" Теорија струна, овај други лако препознаје своју критику у наведеним постулатима. Међутим, проблем је општији. Многе изјаве и публикације данас верују да је физика дошла у ћорсокак. Мора да смо негде успут погрешили, признају многи истраживачи.

Дакле, Смолин и Унгер нису сами. Пре неколико месеци у "Природи" Џорџ Елис i Јосепх Силк објавио чланак о штитећи интегритет физикекритикујући оне који су све склонији да одлажу на неодређено „сутра” експерименте ради провере разних „модних” космолошких теорија. Требало би да се одликују „довољном елеганцијом“ и вредношћу објашњења. „Ово разбија вековну научну традицију да је научно знање знање. емпиријски потврђеноподсећају научници. Чињенице јасно показују „експериментални ћорсокак” савремене физике.. Најновије теорије о природи и структури света и Универзума, по правилу, не могу се проверити експериментима доступним човечанству.

Аналоги суперсиметричних честица – визуелизација

Откривањем Хигсовог бозона, научници су „постигли“ Стандардни модел. Међутим, свет физике је далеко од задовољства. Знамо за све кваркове и лептоне, али немамо појма како да то ускладимо са Ајнштајновом теоријом гравитације. Не знамо како да комбинујемо квантну механику са гравитацијом да бисмо створили кохерентну теорију квантне гравитације. Такође не знамо шта је Велики прасак (или да ли га је заиста било).

Тренутно, назовимо то мејнстрим физичари, они виде следећи корак после Стандардног модела суперсиметрија (СУСИ), који предвиђа да свака нама позната елементарна честица има симетричног „партнера“. Ово удвостручује укупан број грађевинских блокова за материју, али теорија се савршено уклапа у математичке једначине и, што је још важније, нуди прилику да се открије мистерија космичке тамне материје. Остало је само да се сачекају резултати експеримената на Великом хадронском сударачу који ће потврдити постојање суперсиметричних честица.

Међутим, из Женеве се још нису чула таква открића. Ако се из ЛХЦ експеримената још не појави ништа ново, многи физичари сматрају да суперсиметричне теорије треба тихо повући, као и надградњекоји се заснива на суперсиметрији. Има научника који су спремни да је бране, чак и ако не нађе експерименталну потврду, јер је теорија СУСА „сувише лепа да би била лажна“. Ако је потребно, намеравају да поново процене своје једначине како би доказали да су суперсиметричне масе честица једноставно изван опсега ЛХЦ-а.

Аномалија паганска аномалија

Утисци - лако је рећи! Међутим, када, на пример, физичари успеју да избаце мион у орбиту око протона, а протон „набубри“, тада нама познатој физици почињу да се дешавају чудне ствари. Ствара се тежа верзија атома водоника и испоставља се да језгро, тј. протон у таквом атому је већи (тј. има већи радијус) од „обичног“ протона.

Физика какву познајемо не може да објасни овај феномен. Мион, лептон који замењује електрон у атому, требало би да се понаша као електрон – и јесте, али зашто ова промена утиче на величину протона? Физичари ово не разумеју. Можда би то могли да преболе, али... сачекај мало. Величина протона је повезана са тренутним теоријама физике, посебно са стандардним моделом. Теоретичари су почели да дају одушка овој необјашњивој интеракцији нова врста фундаменталне интеракције. Међутим, ово је за сада само спекулација. Успут су вршени експерименти са атомима деутеријума, верујући да неутрон у језгру може утицати на ефекте. Протони су били чак и већи са мионима у близини него са електронима.

Још једна релативно нова физичка необичност је постојање које је настало као резултат истраживања научника са Тринити колеџа у Даблину. нови облик светлости. Једна од измерених карактеристика светлости је њен угаони момент. До сада се веровало да је у многим облицима светлости угаони импулс вишеструки Планкова константа. У међувремену, др. Киле Баллантине и професор Паул Еастхам i Џон Донеган открио облик светлости у коме је угаони момент сваког фотона половина Планкове константе.

Ово изванредно откриће показује да се чак и основна својства светлости за која смо мислили да су константна могу променити. Ово ће имати прави утицај на проучавање природе светлости и наћи ће практичне примене, на пример, у сигурним оптичким комуникацијама. Од 80-их, физичари су се питали како се честице понашају када се крећу у само две димензије тродимензионалног простора. Открили су да ћемо тада имати посла са многим необичним појавама, укључујући честице чије би квантне вредности биле разломци. Сада је доказано за светлост. Ово је веома интересантно, али значи да многе теорије тек треба да се ажурирају. И ово је само почетак везе са новим открићима која доносе ферментацију у физику.

Пре годину дана у медијима се појавила информација коју су физичари са Универзитета Корнел потврдили у свом експерименту. Квантни Зено ефекат – могућност заустављања квантног система само спровођењем континуираних посматрања. Име је добио по древном грчком филозофу који је тврдио да је кретање илузија која је у стварности немогућа. Веза древне мисли са модерном физиком је дело Баидианата Египат i Ђорђе Сударшан са Универзитета Тексас, који је описао овај парадокс 1977. године. Давид Винеланд, амерички физичар и добитник Нобелове награде за физику, са којим је МТ разговарао у новембру 2012. године, направио је прво експериментално посматрање Зеноновог ефекта, али научници се нису сложили да ли је његов експеримент потврдио постојање овог феномена.

Визуелизација Вилеровог експеримента

Прошле године је дошао до новог открића Мукунд Венгалатторекоји је заједно са својим истраживачким тимом спровео експеримент у ултрахладној лабораторији на Универзитету Корнел. Научници су створили и охладили гас од око милијарду атома рубидијума у ​​вакуумској комори и суспендовали масу између ласерских зрака. Атоми су се организовали и формирали решеткасти систем – понашали су се као да су у кристалном телу. По веома хладном времену, могли су да се крећу са места на место веома малом брзином. Физичари су их посматрали под микроскопом и осветлили их ласерским системом за снимање како би могли да их виде. Када је ласер био искључен или при малом интензитету, атоми су слободно тунелирали, али како је ласерски сноп постајао светлији и мерења су вршена све чешће, стопа пенетрације је нагло опала.

Венгалатторе је сажео свој експеримент на следећи начин: „Сада имамо јединствену прилику да контролишемо квантну динамику искључиво кроз посматрање. Да ли су „идеалистички“ мислиоци, од Зенона до Берклија, исмевани у „добу разума“, да ли су били у праву да објекти постоје само зато што их гледамо?

У последње време често се појављују разне аномалије и недоследности са (очигледно) теоријама које су се годинама стабилизовале. Други пример долази из астрономских посматрања – пре неколико месеци се показало да се универзум шири брже него што сугеришу познати физички модели. Према чланку Натуре из априла 2016. године, мерења научника са Универзитета Џон Хопкинс била су 8% већа од очекиване модерне физике. Научници су користили нову методу анализа такозваних стандардних свећа, тј. извори светлости се сматрају стабилним. Опет, коментари научне заједнице кажу да ови резултати указују на озбиљан проблем са тренутним теоријама.

Један од изузетних савремених физичара, Џон Арчибалд Вилер, предложио свемирску верзију експеримента са двоструким прорезом познатог у то време. У његовом менталном дизајну, светлост из квазара, удаљеног милијарду светлосних година, пролази кроз две супротне стране галаксије. Ако посматрачи посматрају сваку од ових путања посебно, видеће фотоне. Ако обоје одједном, видеће талас. Стога Сам чин посматрања мења природу светлостикоји је напустио квазар пре милијарду година.

Према Вилеру, горе наведено доказује да универзум не може постојати у физичком смислу, барем не у смислу у којем смо навикли да разумемо „физичко стање“. Ни то се није могло десити у прошлости, док... нисмо извршили мерење. Дакле, наша садашња димензија утиче на прошлост. Дакле, својим запажањима, детекцијама и мерењима обликујемо догађаје из прошлости, уназад, до ... почетка Универзума!

Резолуција холограма се завршава

Чини се да физика црне рупе указује, као што бар неки математички модели сугеришу, да наш универзум није оно што нам наша чула говоре да буде, то јест, тродимензионалан (четврту димензију, време, информише ум). Реалност која нас окружује може бити холограм је пројекција у суштини дводимензионалне, далеке равни. Ако је ова слика универзума тачна, илузија о тродимензионалној природи простор-времена може се разбити чим истраживачки алати који су нам на располагању постану адекватно осетљиви. Цраиг Хоган, професор физике у Фермилабу који је провео године проучавајући фундаменталну структуру универзума, сугерише да је овај ниво тек достигнут. Ако је универзум холограм, можда смо достигли границе резолуције стварности. Неки физичари су изнели интригантну хипотезу да простор-време у којем живимо није у крајњој линији континуирано, већ се, као слика на дигиталној фотографији, на свом најосновнијем нивоу састоји од неке врсте „зрна” или „пиксела”. Ако је тако, наша стварност мора имати неку врсту коначног „резолуције“. Овако су неки истраживачи протумачили „шум” који се појавио у резултатима детектора гравитационих таласа Гео600 пре неколико година.

Да би тестирали ову необичну хипотезу, Крејг Хоган и његов тим развили су најпрецизнији интерферометар на свету, тзв. Хоган холометаршто би требало да нам пружи најтачније мерење саме суштине простор-времена. Експеримент, кодног назива Фермилаб Е-990, није један од многих других. Има за циљ да демонстрира квантну природу самог простора и присуство онога што научници називају „холографском буком“. Холометар се састоји од два један поред другог интерферометра који шаљу ласерске зраке од једног киловата до уређаја који их дели на два окомита снопа од 40 метара. Они се рефлектују и враћају на тачку раздвајања, стварајући флуктуације у осветљености светлосних зрака. Ако изазову одређено кретање у уређају за поделу, онда ће то бити доказ вибрације самог простора.

Са становишта квантне физике, то би могло настати без разлога. било који број универзума. Нашли смо се управо у овој, која је морала да испуни низ суптилних услова да би човек у њој живео. Затим разговарамо о антропски свет. За верника је довољан један антропски универзум створен од Бога. Материјалистички поглед на свет ово не прихвата и претпоставља да постоји много универзума или да је тренутни универзум само фаза у бесконачној еволуцији мултиверзума.

Аутор модерне верзије Универзумске хипотезе као симулација (сродни концепт холограма) је теоретичар Никлас Бострум. У њему се наводи да је стварност коју опажамо само симулација које нисмо свесни. Научник је сугерисао да ако можете да направите поуздану симулацију целе цивилизације или чак целог универзума користећи довољно моћан рачунар, а симулирани људи могу да доживе свест, врло је вероватно да ће постојати велики број таквих створења. симулације које су креирале напредне цивилизације – а ми живимо у једној од њих, у нечему сличном „Матрици“.

Време није бесконачно

Дакле, можда је време да се разбију парадигме? Њихово разоткривање није ништа посебно ново у историји науке и физике. На крају крајева, било је могуће поткопати геоцентризам, представу о простору као неактивном стадијуму и универзалном времену, из веровања да је Универзум статичан, из вере у немилосрдност мерења...

локална парадигма више није тако добро обавештен, али је и он мртав. Ервин Шредингер и други творци квантне механике приметили су да пре чина мерења наш фотон, попут чувене мачке смештене у кутију, још није у одређеном стању, истовремено поларизован вертикално и хоризонтално. Шта би се могло догодити ако поставимо два заплетена фотона веома удаљена и испитамо њихово стање одвојено? Сада знамо да ако је фотон А хоризонтално поларизован, онда фотон Б мора бити вертикално поларизован, чак и ако смо га поставили милијарду светлосних година раније. Обе честице немају тачно стање пре мерења, али након отварања једне кутије, друга одмах „зна” које својство треба да поприми. Долази до неке изванредне комуникације која се одвија ван времена и простора. Према новој теорији уплетености, локалност више није извесна, а две наизглед одвојене честице могу се понашати као референтни оквир, занемарујући детаље као што је удаљеност.

Пошто се наука бави различитим парадигмама, зашто не би разбила устаљена гледишта која опстају у главама физичара и која се понављају у истраживачким круговима? Можда ће то бити поменута суперсиметрија, можда вера у постојање тамне енергије и материје, или можда идеја Великог праска и ширења Универзума?

До сада је преовладавало гледиште да се универзум шири све већом брзином и да ће се вероватно наставити тако неограничено. Међутим, постоје неки физичари који су приметили да теорија о вечној експанзији универзума, а посебно њен закључак да је време бесконачно, представља проблем у израчунавању вероватноће да ће се догађај десити. Неки научници тврде да ће у наредних 5 милијарди година време вероватно истећи због неке врсте катастрофе.

Физичар Рафаел Буссо са Универзитета у Калифорнији и колеге објавили су чланак на арКсив.орг у којем објашњавају да ће се у вечном универзуму чак и најневероватнији догађаји десити пре или касније – и поред тога, десиће се бесконачан број пута. Пошто је вероватноћа дефинисана у смислу релативног броја догађаја, нема смисла наводити било какву вероватноћу у вечности, пошто ће сваки догађај бити подједнако вероватан. „Вечна инфлација има дубоке последице“, пише Бусо. „Сваки догађај за који је вероватноћа различита од нуле десиће се бесконачно много пута, најчешће у удаљеним регионима који никада нису били у контакту. Ово подрива основу вероватноћа предвиђања у локалним експериментима: ако бесконачан број посматрача широм универзума добије на лутрији, на основу чега онда можете рећи да је добитак на лутрији мало вероватан? Наравно, и непобедника је бесконачно много, али у ком смислу их је више?

Једно решење за овај проблем, објашњавају физичари, јесте претпоставка да ће време истећи. Тада ће постојати коначан број догађаја, а мало вероватни догађаји ће се дешавати ређе од вероватних.

Овај „пресечени“ моменат дефинише скуп одређених дозвољених догађаја. Тако су физичари покушали да израчунају вероватноћу да ће време истећи. Дато је пет различитих метода завршетка времена. У два сценарија, постоји 50 одсто шансе да се то догоди за 3,7 милијарди година. Друга два имају 50% шансе у року од 3,3 милијарде година. Остало је врло мало времена у петом сценарију (Планково време). Са великим степеном вероватноће, он може чак бити у ... следећој секунди.

Зар није успело?

На срећу, ови прорачуни предвиђају да су већина посматрача такозвана Болцманова деца, која су настала из хаоса квантних флуктуација у раном универзуму. Пошто већина нас није, физичари су одбацили овај сценарио.

„Граница се може посматрати као објекат са физичким атрибутима, укључујући температуру“, пишу аутори у свом раду. „Када дође крај времена, материја ће достићи термодинамичку равнотежу са хоризонтом. Ово је слично опису пада материје у црну рупу, који је направио спољни посматрач.

Космичка инфлација и мултиверзум

Прва претпоставка је да Универзум се непрестано шири до бесконачностишто је последица опште теорије релативности и добро је потврђено експерименталним подацима. Друга претпоставка је да се вероватноћа заснива на релативна учесталост догађаја. Коначно, трећа претпоставка је да ако је простор-време заиста бесконачно, онда је једини начин да се утврди вероватноћа догађаја ограничавање ваше пажње коначан подскуп бесконачног мултиверзума.

Хоће ли то имати смисла?

Аргументи Смолина и Унгера, који чине основу овог чланка, сугеришу да наш универзум можемо истраживати само експериментално, одбацујући појам мултиверзума. У међувремену, анализа података прикупљених европским свемирским телескопом Планк открила је присуство аномалија које могу указивати на дугогодишњу интеракцију између нашег универзума и другог. Дакле, само посматрање и експеримент упућују на друге универзуме.

Аномалије које је открила Опсерваторија Планк

Неки физичари сада спекулишу да ако постоји биће које се зове Мултиверзум и сви његови саставни универзуми су настали у једном Великом праску, онда се то могло догодити између њих. сукоби. Према истраживању тима Опсерваторије Планк, ови судари би били донекле слични судару два мехурића од сапунице, остављајући трагове на спољној површини универзума, који би теоретски могли да се региструју као аномалије у дистрибуцији микроталасног позадинског зрачења. Занимљиво је да сигнали које је снимио телескоп Планк сугеришу да се нека врста Универзума који нам је блиска веома разликује од нашег, јер разлика између броја субатомских честица (бариона) и фотона у њему може бити чак десет пута већа од " овде". . То би значило да се основни физички принципи могу разликовати од онога што знамо.

Откривени сигнали вероватно долазе из ране ере универзума – тзв рекомбинацијакада су протони и електрони први пут почели да се спајају и формирају атоме водоника (вероватноћа сигнала из релативно оближњих извора је око 30%). Присуство ових сигнала може указивати на интензивирање процеса рекомбинације након судара нашег Универзума са другим, са већом густином барионске материје.

У ситуацији када се гомилају контрадикторне и најчешће чисто теоријске претпоставке, неки научници приметно губе стрпљење. О томе сведочи снажна изјава Нила Турока са Института Периметар у Ватерлоу у Канади, који је у интервјуу за НевСциентист 2015. био изнервиран што „нисмо у стању да схватимо оно што налазимо“. Додао је: „Теорија постаје све сложенија и софистициранија. Бацамо узастопна поља, мере и симетрије на проблем, чак и помоћу кључа, али не можемо да објаснимо најједноставније чињенице. Многе физичаре очигледно нервира чињеница да ментална путовања модерних теоретичара, као што су резоновање изнад или теорија суперструна, немају никакве везе са експериментима који се тренутно изводе у лабораторијама, и нема доказа да се могу тестирати. експериментално. .

Да ли је то заиста ћорсокак и из њега је потребно изаћи, како сугеришу Смолин и његов пријатељ филозоф? Или је можда реч о конфузији и конфузији пред некаквим епохалним открићем које ће нас ускоро сачекати?

Позивамо вас да се упознате са темом броја у.