Sme dostatočne inteligentní, aby sme pochopili vesmír?

Pozorovateľný vesmír možno niekedy naservírovať na tanier, ako to nedávno urobil hudobník Pablo Carlos Budassi, keď spojil logaritmické mapy Princetonskej univerzity a NASA do jedného farebného disku. Toto je geocentrický model - Zem je v strede dosky a plazma Veľkého tresku je na okrajoch.

Vizualizácia je taká dobrá ako ktorákoľvek iná a dokonca lepšia ako ostatné, pretože je blízka ľudskému pohľadu. Existuje mnoho teórií o štruktúre, dynamike a osude vesmíru a zdá sa, že kozmologická paradigma, ktorá bola akceptovaná už desaťročia, sa v poslednom čase trochu rúca. Čoraz častejšie sa napríklad ozývajú hlasy popierajúce teóriu veľkého tresku.

Vesmír je záhrada podivností, namaľovaná rokmi v „mainstreame“ fyziky a kozmológie, plná bizarných javov ako napr. obrie kvasary letí od nás závratnou rýchlosťou, temná hmotaktorú nikto neobjavil a ktorá nejaví známky urýchľovačov, ale je „potrebná“ na vysvetlenie príliš rýchlej rotácie galaxie a napokon, Veľký treskčo odsudzuje celú fyziku na boj s nevysvetliteľným, aspoň na chvíľu, vlastnosť.

nebol ohňostroj

Originalita Veľkého tresku priamo a nevyhnutne vyplýva z matematiky všeobecnej teórie relativity. Niektorí vedci to však vidia ako problematický jav, pretože matematika dokáže vysvetliť len to, čo sa stalo bezprostredne po... - no nevie, čo sa stalo v tom veľmi zvláštnom okamihu, pred veľkým ohňostrojom (2).

Mnohí vedci sa tejto funkcii vyhýbajú. Keby len preto, ako sa nedávno vyjadril Ale Ahmed Farah z univerzity v Bene v Egypte „prestávajú tam fungovať fyzikálne zákony“. Farag s kolegom Saurya Dasem z University of Lethbridge v Kanade, prezentovaný v článku publikovanom v roku 2015 v Physics Letters B, model, v ktorom vesmír nemá začiatok ani koniec, a teda ani singularitu.

Obaja fyzici sa inšpirovali svojou prácou. David Bohm od 50-tych rokov. Uvažoval o možnosti nahradiť geodetické čiary známe zo všeobecnej teórie relativity (najkratšie čiary spájajúce dva body) kvantovými trajektóriami. Farag a Das vo svojom článku aplikovali tieto Bohmove trajektórie na rovnicu vyvinutú v roku 1950 fyzikom. Amala Kumara Raychaudhury z Kalkatskej univerzity. Raychaudhuri bol tiež Dasovým učiteľom, keď mal 90 rokov. Pomocou Raychaudhuriho rovnice Ali a Das získali kvantovú korekciu Friedmanova rovnicaktorý zase popisuje vývoj vesmíru (vrátane Veľkého tresku) v kontexte všeobecnej teórie relativity. Hoci tento model nie je skutočnou teóriou kvantovej gravitácie, obsahuje prvky kvantovej teórie aj všeobecnej teórie relativity. Farag a Das tiež očakávajú, že ich výsledky budú platiť aj vtedy, keď bude konečne sformulovaná kompletná teória kvantovej gravitácie.

Farag-Dasova teória nepredpovedá ani Veľký tresk, ani veľký krach návrat k singularite. Kvantové trajektórie používané Faragom a Dasom sa nikdy nespájajú, a preto nikdy netvoria singulárny bod. Vedci vysvetľujú, že z kozmologického hľadiska možno kvantové korekcie považovať za kozmologickú konštantu a nie je potrebné zavádzať temnú energiu. Kozmologická konštanta vedie k tomu, že riešením Einsteinových rovníc môže byť svet konečnej veľkosti a nekonečného veku.

Toto nie je jediná teória v poslednej dobe, ktorá podkopáva koncept veľkého tresku. Existujú napríklad hypotézy, že keď sa objavil čas a priestor, vznikol a druhý vesmírv ktorom čas plynie dozadu. Túto víziu predstavuje medzinárodná skupina fyzikov, ktorá pozostáva z: Tim Kozlovský z University of New Brunswick, Flavio trhy Obvod Ústavu teoretickej fyziky a Julian Barbour. Dva vesmíry vytvorené počas Veľkého tresku by podľa tejto teórie mali byť zrkadlovými obrazmi samých seba (3), takže majú iné fyzikálne zákony a iný zmysel pre tok času. Možno sa navzájom prenikajú. Či čas plynie dopredu alebo dozadu, určuje kontrast medzi vysokou a nízkou entropiou.

Autor ďalšieho nového návrhu na modeli všetkého, Wong Tzu Shu z National Taiwan University, popisuje čas a priestor nie ako oddelené veci, ale ako úzko súvisiace veci, ktoré sa môžu navzájom premeniť. Ani rýchlosť svetla, ani gravitačná konštanta nie sú v tomto modeli nemenné, ale sú faktormi pri transformácii času a hmoty na veľkosť a priestor, keď sa vesmír rozpína. Na teóriu Shu, podobne ako na mnohé iné koncepty v akademickom svete, sa samozrejme môžeme pozerať ako na fantáziu, ale problematický je aj model rozpínajúceho sa vesmíru so 68 % temnej energie, ktorý expanziu spôsobuje. Niektorí poznamenávajú, že pomocou tejto teórie vedci „nahradili pod koberec“ fyzikálny zákon zachovania energie. Taiwanská teória neporušuje princípy zachovania energie, ale zase má problém s mikrovlnným žiarením pozadia, ktoré je považované za pozostatok po veľkom tresku. Niečo za niečo.

Nevidíš tmu a tak

Čestní nominanti temná hmota Veľa. Slabo interagujúce masívne častice, silne interagujúce masívne častice, sterilné neutrína, neutrína, axióny – to sú len niektoré riešenia záhady „neviditeľnej“ hmoty vo Vesmíre, ktoré doteraz navrhli teoretici.

Po celé desaťročia boli najobľúbenejší kandidáti hypotetickí, ťažkí (desaťkrát ťažší ako protón) so slabou interakciou. častice nazývané WIMP. Predpokladalo sa, že boli aktívne v počiatočnej fáze existencie Vesmíru, ale keď sa ochladzovalo a častice sa rozptýlili, ich interakcia sa vytratila. Výpočty ukázali, že celková hmotnosť WIMP by mala byť päťkrát väčšia ako hmotnosť bežnej hmoty, čo je presne toľko, koľko sa odhadovalo tmavej hmoty.

Nenašli sa však žiadne stopy po WIMP. Takže teraz je populárnejšie hovoriť o vyhľadávaní sterilné neutrína, hypotetické častice tmavej hmoty s nulovým elektrickým nábojom a veľmi malou hmotnosťou. Niekedy sa sterilné neutrína považujú za štvrtú generáciu neutrín (spolu s elektrónovými, miónovými a tau neutrínami). Jeho charakteristickým znakom je, že s hmotou interaguje iba pôsobením gravitácie. Označuje sa symbolom ν_s.

Oscilácie neutrín by teoreticky mohli urobiť miónové neutrína sterilnými, čo by znížilo ich počet v detektore. Je to obzvlášť pravdepodobné po prechode neutrínového lúča cez oblasť hmoty s vysokou hustotou, ako je napríklad zemské jadro. Preto bol detektor IceCube na južnom póle použitý na pozorovanie neutrín prichádzajúcich zo severnej pologule v energetickom rozsahu od 320 GeV do 20 TeV, kde sa očakával silný signál v prítomnosti sterilných neutrín. Žiaľ, analýza údajov pozorovaných udalostí umožnila vylúčiť existenciu sterilných neutrín v dostupnej oblasti parametrického priestoru, tzv. 99% úroveň spoľahlivosti.

V júli 2016, po dvadsiatich mesiacoch experimentovania s detektorom Large Underground Xenon (LUX), vedci nemali čo povedať okrem toho, že... nič nenašli. Podobne o temnej hmote nič nehovoria ani vedci z laboratória Medzinárodnej vesmírnej stanice a fyzici z CERN-u, ktorí rátali s produkciou tmavej hmoty v druhej časti Veľkého hadrónového urýchľovača.

Musíme teda hľadať ďalej. Vedci tvrdia, že temná hmota je možno niečo úplne iné ako WIMP a neutrína alebo čokoľvek iné, a stavajú LUX-ZEPLIN, nový detektor, ktorý by mal byť sedemdesiatkrát citlivejší ako ten súčasný.

Veda pochybuje o tom, či existuje niečo ako temná hmota, a predsa astronómovia nedávno pozorovali galaxiu, ktorá napriek tomu, že má hmotnosť podobnú Mliečnej dráhe, tvorí z 99,99 % tmavú hmotu. Informácie o objave poskytlo observatórium V.M. Keka. Toto je o galaxia vážka 44 (Vážka 44). Jeho existencia bola potvrdená len minulý rok, keď teleobjektív Dragonfly spozoroval kúsok oblohy v súhvezdí Bereniky Spit. Ukázalo sa, že galaxia obsahuje oveľa viac, ako sa na prvý pohľad zdá. Keďže je v ňom málo hviezd, rýchlo by sa rozpadol, keby nejaká záhadná vec nepomohla držať pohromade predmety, ktoré ho tvoria. Temná hmota?

Modeling?

Hypotéza Vesmír ako hologramnapriek tomu, že sa jej venujú ľudia s vážnymi vedeckými hodnosťami, stále sa s ňou zaobchádza ako s hmlistou oblasťou na hranici vedy. Možno preto, že aj vedci sú ľudia a je pre nich ťažké vyrovnať sa s mentálnymi následkami výskumu v tomto smere. Juan Maldasenapočnúc teóriou strún načrtol víziu vesmíru, v ktorom struny vibrujúce v deväťrozmernom priestore vytvárajú našu realitu, ktorá je len hologramom – projekciou plochého sveta bez gravitácie..

Výsledky štúdie rakúskych vedcov zverejnenej v roku 2015 naznačujú, že vesmír potrebuje menej rozmerov, ako sa očakávalo. XNUMXD vesmír môže byť len XNUMXD informačnou štruktúrou na kozmologickom horizonte. Vedci to prirovnávajú k hologramom, ktoré sa nachádzajú na kreditných kartách – v skutočnosti sú dvojrozmerné, hoci ich vidíme ako trojrozmerné. Podľa Daniela Grumillerová z Viedenskej technickej univerzity je náš vesmír celkom plochý a má pozitívne zakrivenie. Grumiller vo Physical Review Letters vysvetlil, že ak kvantovú gravitáciu v plochom priestore možno holograficky opísať štandardnou kvantovou teóriou, potom musia existovať aj fyzikálne veličiny, ktoré sa dajú vypočítať v oboch teóriách a výsledky sa musia zhodovať. Najmä jedna kľúčová črta kvantovej mechaniky, kvantové zapletenie, by sa mala prejaviť v teórii gravitácie.

Niektorí idú ďalej, nehovoria o holografickej projekcii, ale dokonca o počítačové modelovanie. Pred dvoma rokmi slávny astrofyzik, nositeľ Nobelovej ceny, George Smoot, predložil argumenty, že ľudstvo žije vo vnútri takejto počítačovej simulácie. Tvrdí, že je to možné napríklad vďaka vývoju počítačových hier, ktoré teoreticky tvoria jadro virtuálnej reality. Vytvoria niekedy ľudia realistické simulácie? Odpoveď je áno,“ povedal v rozhovore. „Je zrejmé, že v tejto otázke sa dosiahol významný pokrok. Stačí sa pozrieť na prvý "Pong" a hry vyrobené dnes. Okolo roku 2045 budeme môcť veľmi skoro preniesť svoje myšlienky do počítačov.“

Vesmír ako holografická projekcia

Vzhľadom na to, že už vieme mapovať určité neuróny v mozgu pomocou zobrazovania magnetickou rezonanciou, použitie tejto technológie na iné účely by nemalo byť problémom. Potom môže fungovať virtuálna realita, ktorá umožňuje kontakt s tisíckami ľudí a poskytuje formu stimulácie mozgu. To sa mohlo stať v minulosti, hovorí Smoot, a náš svet je pokročilá sieť virtuálnych simulácií. Navyše sa to môže stať nekonečne veľakrát! Takže môžeme žiť v simulácii, ktorá je v inej simulácii, obsiahnutá v inej simulácii, ktorá je... a tak ďalej do nekonečna.

Svet, a ešte viac Vesmír, nám, žiaľ, nie je daný na tanier. Skôr my sami sme súčasťou, veľmi malým, jedál, ktoré, ako ukazujú niektoré hypotézy, pre nás možno neboli pripravené.

Pozná tá malá časť vesmíru, ktorú – aspoň v materialistickom zmysle – niekedy celá štruktúra? Sme dostatočne inteligentní, aby sme pochopili a pochopili záhadu vesmíru? Pravdepodobne nie. Ak by sme sa však niekedy rozhodli, že nakoniec zlyháme, ťažko by sme si nevšimli, že to bude v istom zmysle aj akýsi konečný náhľad do podstaty všetkých vecí...