Jsme dostatečně inteligentní, abychom pochopili vesmír?

Pozorovatelný vesmír lze někdy naservírovat na talíř, jak to nedávno udělal hudebník Pablo Carlos Budassi, když spojil logaritmické mapy Princetonské univerzity a NASA do jednoho barevného disku. Toto je geocentrický model - Země je ve středu desky a plazma velkého třesku je na okrajích.

Vizualizace je stejně dobrá jako kterákoli jiná a dokonce lepší než ostatní, protože je blízká lidskému pohledu. Existuje mnoho teorií o struktuře, dynamice a osudu vesmíru a zdá se, že kosmologické paradigma, které bylo přijímané po desetiletí, se v poslední době trochu hroutí. Stále častěji se například ozývají hlasy, které popírají teorii velkého třesku.

Vesmír je zahrada podivností, namalovaná v průběhu let v „mainstreamu“ fyziky a kosmologie, plná bizarních jevů, jako je např. obří kvasary letí od nás závratnou rychlostí, temná hmotakterou nikdo neobjevil a která nevykazuje známky urychlovačů, ale je "nutná" k vysvětlení příliš rychlé rotace galaxie, a konečně Velký třeskkterý odsuzuje celou fyziku k boji s nevysvětlitelným, alespoň prozatím, Vlastnosti.

nebyl žádný ohňostroj

Originalita Velkého třesku vyplývá přímo a nevyhnutelně z matematiky obecné teorie relativity. Někteří vědci to však vidí jako problematický jev, protože matematika dokáže vysvětlit pouze to, co se stalo bezprostředně po ... - ale neví, co se stalo v onen velmi zvláštní okamžik, před velkým ohňostrojem (2).

Mnoho vědců se této funkci vyhýbá. Už jen proto, jak se nedávno vyjádřil Ali Ahmed Farah z univerzity v Benu v Egyptě „tam přestávají fungovat fyzikální zákony“. Farag s kolegou Saurya Dasem z University of Lethbridge v Kanadě, prezentovaný v článku publikovaném v roce 2015 v Physics Letters B, model, ve kterém vesmír nemá začátek ani konec, a tedy ani singularitu.

Oba fyzici se jejich prací inspirovali. David Bohm od 50. let. Uvažoval o možnosti nahradit geodetické čáry známé z obecné teorie relativity (nejkratší čáry spojující dva body) kvantovými trajektoriemi. Ve svém článku Farag a Das aplikovali tyto Bohmovy trajektorie na rovnici vyvinutou v roce 1950 fyzikem Amala Kumara Raychaudhurye z Kalkatské univerzity. Raychaudhuri byl také Dasovým učitelem, když mu bylo 90. Pomocí Raychaudhuriho rovnice získali Ali a Das kvantovou korekci Friedmanova rovnicekterý zase popisuje vývoj vesmíru (včetně velkého třesku) v kontextu obecné teorie relativity. Ačkoli tento model není skutečnou teorií kvantové gravitace, zahrnuje prvky jak kvantové teorie, tak obecné teorie relativity. Farag a Das také očekávají, že jejich výsledky budou platit, i když bude konečně formulována kompletní teorie kvantové gravitace.

Farag-Dasova teorie nepředpovídá ani Velký třesk, ani skvělá havárie návrat k singularitě. Kvantové trajektorie používané Faragem a Dasem se nikdy nespojí, a proto nikdy netvoří singulární bod. Z kosmologického hlediska, vysvětlují vědci, lze na kvantové korekce pohlížet jako na kosmologickou konstantu a temnou energii není třeba představovat. Kosmologická konstanta vede k tomu, že řešením Einsteinových rovnic může být svět konečné velikosti a nekonečného věku.

Toto není jediná teorie v poslední době, která podkopává koncept velkého třesku. Existují například hypotézy, že když se objevil čas a prostor, vznikl a druhý vesmírve kterém čas plyne pozpátku. Tuto vizi představuje mezinárodní skupina fyziků, která se skládá z: Tim Kozlowski z University of New Brunswick, Flavio trhy Obvod Ústavu teoretické fyziky a Julian Barbour. Dva vesmíry vzniklé během Velkého třesku by podle této teorie měly být jejich zrcadlovými obrazy (3), takže mají jiné fyzikální zákony a jiný smysl pro tok času. Možná pronikají navzájem. To, zda čas plyne dopředu nebo dozadu, určuje kontrast mezi vysokou a nízkou entropií.

Na oplátku autor dalšího nového návrhu na modelu všeho, Wun-Ji Shu z National Taiwan University, popisuje čas a prostor ne jako samostatné věci, ale jako úzce související věci, které se mohou proměnit jedna v druhou. Ani rychlost světla, ani gravitační konstanta nejsou v tomto modelu neměnné, ale jsou faktory při transformaci času a hmoty na velikost a prostor, jak se vesmír rozpíná. Na teorii Shu, stejně jako na mnoho dalších konceptů v akademickém světě, lze samozřejmě pohlížet jako na fantazii, ale problematický je také model rozpínajícího se vesmíru s 68 % temné energie, který expanzi způsobuje. Někteří poznamenávají, že s pomocí této teorie vědci „vyměnili pod koberec“ fyzikální zákon zachování energie. Tchajwanská teorie neporušuje principy zachování energie, ale zase má problém s mikrovlnným zářením na pozadí, které je považováno za pozůstatek velkého třesku. Něco za něco.

Nemůžeš vidět tmu a tak

Čestní kandidáti temná hmota Hodně. Slabě interagující masivní částice, silně interagující masivní částice, sterilní neutrina, neutrina, axiony – to jsou jen některá z dosavadních teoretiků navržená řešení záhady „neviditelné“ hmoty ve Vesmíru.

Po desetiletí byli nejoblíbenější kandidáti hypotetičtí, těžcí (desetkrát těžší než proton), slabě interagující částice zvané WIMP. Předpokládalo se, že byly aktivní v počáteční fázi existence Vesmíru, ale jak chladlo a částice se rozptýlily, jejich interakce se vytrácela. Výpočty ukázaly, že celková hmotnost WIMP by měla být pětkrát větší než hmotnost běžné hmoty, což je přesně tolik, kolik se odhadovalo temné hmoty.

Nebyly však nalezeny žádné stopy WIMP. Takže teď je populárnější mluvit o hledání sterilní neutrina, hypotetické částice temné hmoty s nulovým elektrickým nábojem a velmi malou hmotností. Někdy jsou sterilní neutrina považována za čtvrtou generaci neutrin (spolu s elektronovými, mionovými a tau neutriny). Jeho charakteristickým rysem je, že interaguje s hmotou pouze pod vlivem gravitace. Označuje se symbolem ν_s.

Oscilace neutrin by teoreticky mohly učinit mionová neutrina sterilními, což by snížilo jejich počet v detektoru. To je zvláště pravděpodobné poté, co paprsek neutrin prošel oblastí hmoty s vysokou hustotou, jako je zemské jádro. Proto byl detektor IceCube na jižním pólu použit k pozorování neutrin přicházejících ze severní polokoule v energetickém rozsahu od 320 GeV do 20 TeV, kde byl očekáván silný signál v přítomnosti sterilních neutrin. Bohužel analýza dat pozorovaných událostí umožnila vyloučit existenci sterilních neutrin v dostupné oblasti parametrického prostoru, tzv. 99% úroveň spolehlivosti.

V červenci 2016, po dvaceti měsících experimentování s detektorem Large Underground Xenon (LUX), neměli vědci co říci, kromě toho, že... nic nenašli. Podobně o temné hmotě nic neříkají ani vědci z laboratoře Mezinárodní vesmírné stanice a fyzici z CERNu, kteří počítali s produkcí temné hmoty ve druhé části Velkého hadronového urychlovače.

Musíme tedy hledat dál. Vědci říkají, že temná hmota je možná něco úplně jiného než WIMP a neutrina nebo cokoli jiného, ​​a staví LUX-ZEPLIN, nový detektor, který by měl být sedmdesátkrát citlivější než ten současný.

Věda pochybuje, zda existuje něco jako temná hmota, a přesto astronomové nedávno pozorovali galaxii, která, přestože má hmotnost podobnou Mléčné dráze, tvoří z 99,99 % temnou hmotu. Informaci o objevu poskytla observatoř V.M. Keka. Toto je o galaxie Vážka 44 (Vážka 44). Jeho existence byla potvrzena teprve v loňském roce, kdy vážka Telephoto Array pozorovala kousek oblohy v souhvězdí Bereniky Spit. Ukázalo se, že galaxie obsahuje mnohem více, než se na první pohled zdá. Jelikož je v ní málo hvězd, rychle by se rozpadla, kdyby nějaká záhadná věc nepomohla držet pohromadě předměty, které ji tvoří. Temná hmota?

Modelování?

Hypotéza Vesmír jako hologrampřestože se jí věnují lidé s vážnými vědeckými tituly, stále se s ní zachází jako s mlžnou oblastí na hranici vědy. Možná proto, že i vědci jsou lidé a těžko se v tomto ohledu smiřují s duševními důsledky výzkumu. Juan Maldasenapočínaje teorií strun nastínil vizi vesmíru, ve kterém struny vibrující v devítirozměrném prostoru vytvářejí naši realitu, která je pouhým hologramem – projekcí plochého světa bez gravitace..

Výsledky studie rakouských vědců zveřejněné v roce 2015 naznačují, že vesmír potřebuje méně dimenzí, než se očekávalo. XNUMXD vesmír může být jen XNUMXD informační strukturou na kosmologickém horizontu. Vědci to přirovnávají k hologramům na kreditních kartách – jsou ve skutečnosti dvourozměrné, i když je vidíme jako trojrozměrné. Podle Daniela Grumillera z Vídeňské technické univerzity je náš vesmír docela plochý a má pozitivní zakřivení. Grumiller ve Physical Review Letters vysvětlil, že pokud lze kvantovou gravitaci v plochém prostoru holograficky popsat standardní kvantovou teorií, pak musí existovat také fyzikální veličiny, které lze vypočítat v obou teoriích, a výsledky se musí shodovat. Zejména jeden klíčový rys kvantové mechaniky, kvantové provázání, by se měl projevit v teorii gravitace.

Někteří jdou dále, nemluví o holografické projekci, ale dokonce o počítačové modelování. Před dvěma lety slavný astrofyzik, nositel Nobelovy ceny, George Smoot, předložil argumenty, že lidstvo žije uvnitř takové počítačové simulace. Tvrdí, že je to možné například díky vývoji počítačových her, které teoreticky tvoří jádro virtuální reality. Vytvoří někdy lidé realistické simulace? Odpověď je ano,“ řekl v rozhovoru. „Je zřejmé, že v této otázce bylo dosaženo významného pokroku. Stačí se podívat na první "Pong" a hry vyrobené dnes. Kolem roku 2045 budeme moci velmi brzy přenést své myšlenky do počítačů.“

Vesmír jako holografická projekce

Vzhledem k tomu, že již můžeme mapovat určité neurony v mozku pomocí zobrazování magnetickou rezonancí, použití této technologie pro jiné účely by neměl být problém. Pak může fungovat virtuální realita, která umožňuje kontakt s tisíci lidmi a poskytuje určitou formu mozkové stimulace. To se mohlo stát v minulosti, říká Smoot, a náš svět je pokročilá síť virtuálních simulací. Navíc se to může stát nekonečněkrát! Takže můžeme žít v simulaci, která je v jiné simulaci, obsažená v jiné simulaci, která je... a tak dále do nekonečna.

Svět, a tím spíše Vesmír, nám bohužel není dán na talíř. Spíše jsme my sami součástí, velmi malí, jídel, která, jak ukazují některé hypotézy, pro nás možná nebyla připravena.

Pozná ta malá část vesmíru, kterou - alespoň v materialistickém smyslu - někdy budeme znát celou strukturu? Jsme dostatečně inteligentní, abychom pochopili a pochopili tajemství vesmíru? Pravděpodobně ne. Pokud bychom se však někdy rozhodli, že nakonec selžeme, bylo by těžké si nevšimnout, že by to byl v jistém smyslu také jakýsi konečný vhled do podstaty všech věcí...