Limiete van fisika en fisiese eksperiment

Honderd jaar gelede was die situasie in fisika presies die teenoorgestelde van vandag. In die hande van wetenskaplikes was die resultate van bewese eksperimente wat baie keer herhaal is, wat egter dikwels nie met behulp van bestaande fisiese teorieë verklaar kon word nie. Ervaring het teorie duidelik voorafgegaan. Teoretici moes aan die werk kom.

Tans leun die balans na teoretici wie se modelle baie verskil van wat gesien word uit moontlike eksperimente soos snaarteorie. En dit blyk dat daar al hoe meer onopgeloste probleme in fisika is (1).

1. Die belangrikste moderne tendense en probleme in fisika - visualisering

Die bekende Poolse fisikus, prof. Andrzej Staruszkiewicz tydens die "Limits of Knowledge in Physics"-debat in Junie 2010 by die Ignatianum Akademie in Krakow het gesê: “Die kennisveld het oor die afgelope eeu geweldig gegroei, maar die veld van onkunde het selfs meer gegroei. (...) Die ontdekking van algemene relatiwiteit en kwantummeganika is monumentale prestasies van menslike denke, vergelykbaar met dié van Newton, maar dit lei tot die vraag na die verhouding tussen die twee strukture, 'n vraag waarvan die skaal van kompleksiteit eenvoudig skokkend is. In hierdie situasie ontstaan ​​natuurlik vrae: kan ons dit doen? Sal ons vasberadenheid en wil om tot die bodem van die waarheid te kom in ooreenstemming wees met die probleme wat ons in die gesig staar?”

Eksperimentele dooiepunt

Vir 'n paar maande is die wêreld van fisika nou besiger as gewoonlik met meer kontroversie. In die joernaal Nature het George Ellis en Joseph Silk 'n artikel gepubliseer ter verdediging van die integriteit van fisika, waarin hulle diegene kritiseer wat toenemend gereed is om eksperimente uit te stel om die nuutste kosmologiese teorieë te toets tot 'n onbepaalde "môre". Hulle moet gekenmerk word deur "voldoende elegansie" en verduidelikende waarde. "Dit breek die eeue-oue wetenskaplike tradisie dat wetenskaplike kennis empiries bewese kennis is," donder wetenskaplikes. Die feite toon duidelik die "eksperimentele impasse" in moderne fisika.

Die jongste teorieë oor die aard en struktuur van die wêreld en die Heelal kan as 'n reël nie geverifieer word deur eksperimente wat vir die mensdom beskikbaar is nie.

Deur die Higgs-boson te ontdek, het wetenskaplikes die Standaardmodel "voltooi". Die wêreld van fisika is egter nog lank nie tevrede nie. Ons weet van al die kwarks en leptone, maar ons het geen idee hoe om dit met Einstein se swaartekragteorie te versoen nie. Ons weet nie hoe om kwantummeganika met swaartekrag te kombineer om 'n hipotetiese teorie van kwantumswaartekrag te skep nie. Ons weet ook nie wat die Oerknal is nie (of dit werklik gebeur het nie!) (2).

Op die oomblik, kom ons noem dit klassieke fisici, is die volgende stap na die Standaardmodel supersimmetrie, wat voorspel dat elke elementêre deeltjie wat aan ons bekend is, 'n "vennoot" het.

Dit verdubbel die totale aantal boustene van materie, maar die teorie pas perfek in die wiskundige vergelykings en, belangriker, bied 'n kans om die raaisel van kosmiese donker materie te ontrafel. Dit bly net om te wag vir die resultate van eksperimente by die Large Hadron Collider, wat die bestaan ​​van supersimmetriese deeltjies sal bevestig.

Geen sulke ontdekkings is egter nog van Genève gehoor nie. Dit is natuurlik net die begin van 'n nuwe weergawe van die LHC, met twee keer die impakenergie (na 'n onlangse herstel en opgradering). Oor 'n paar maande skiet hulle dalk sjampanjeproppe ter viering van supersimmetrie. As dit egter nie gebeur het nie, glo baie fisici dat supersimmetriese teorieë geleidelik teruggetrek sal moet word, asook die superstring, wat op supersimmetrie gebaseer is. Want as die Large Collider nie hierdie teorieë bevestig nie, wat dan?

Daar is egter sommige wetenskaplikes wat nie so dink nie. Omdat die teorie van supersimmetrie te "mooi is om verkeerd te wees."

Daarom beoog hulle om hul vergelykings te herevalueer om te bewys dat die massas supersimmetriese deeltjies bloot buite die omvang van die LHC is. Die teoretici is baie reg. Hul modelle is goed om verskynsels te verduidelik wat eksperimenteel gemeet en geverifieer kan word. 'n Mens kan dus vra hoekom ons die ontwikkeling van daardie teorieë moet uitsluit wat ons (nog) nie empiries kan ken nie. Is dit 'n redelike en wetenskaplike benadering?

heelal uit niks

Die natuurwetenskappe, veral fisika, is gebaseer op naturalisme, dit wil sê op die oortuiging dat ons alles kan verklaar deur die kragte van die natuur te gebruik. Die taak van die wetenskap word gereduseer tot die oorweging van die verband tussen verskeie hoeveelhede wat verskynsels beskryf of sommige strukture wat in die natuur bestaan. Fisika handel nie oor probleme wat nie wiskundig beskryf kan word nie, wat nie herhaal kan word nie. Dit is onder meer die rede vir die sukses daarvan. Die wiskundige beskrywing wat gebruik word om natuurlike verskynsels te modelleer, het geblyk uiters doeltreffend te wees. Natuurwetenskaplike prestasies het gelei tot hul filosofiese veralgemenings. Aanwysings soos meganistiese filosofie of wetenskaplike materialisme is geskep, wat die resultate van die natuurwetenskappe, verkry voor die einde van die XNUMXste eeu, na die veld van filosofie oorgedra het.

Dit het gelyk of ons die hele wêreld kon ken, dat daar volledige determinisme in die natuur is, want ons kan bepaal hoe die planete oor miljoene jare sal beweeg, of hoe hulle miljoene jare gelede beweeg het. Hierdie prestasies het aanleiding gegee tot 'n trots wat die menslike verstand verabsoluteer het. Metodologiese naturalisme stimuleer tot 'n beslissende mate die ontwikkeling van natuurwetenskap selfs vandag. Daar is egter 'n paar afsnypunte wat blykbaar 'n aanduiding is van die beperkings van naturalistiese metodologie.

As die Heelal in volume beperk is en "uit niks" ontstaan ​​het (3), sonder om die wette van behoud van energie te oortree, byvoorbeeld as 'n fluktuasie, dan behoort daar geen veranderinge daarin te wees nie. Intussen hou ons hulle dop. Om hierdie probleem aan die hand van kwantumfisika te probeer oplos, kom ons tot die gevolgtrekking dat slegs 'n bewuste waarnemer die moontlikheid van die bestaan ​​van so 'n wêreld aktualiseer. Daarom wonder ons hoekom die spesifieke een waarin ons woon uit baie verskillende heelalle geskep is. Ons kom dus tot die gevolgtrekking dat slegs wanneer 'n persoon op aarde verskyn het, die wêreld - soos ons waarneem - regtig "word" ...

Hoe beïnvloed metings gebeure wat 'n miljard jaar gelede gebeur het?

4. Wheeler-eksperiment - visualisering

Een van die moderne fisici, John Archibald Wheeler, het 'n ruimteweergawe van die beroemde dubbelspleet-eksperiment voorgestel. In sy verstandelike ontwerp beweeg lig van 'n kwasar, 'n biljoen ligjare van ons af, langs twee teenoorgestelde kante van die sterrestelsel (4). As waarnemers elkeen van hierdie paaie afsonderlik waarneem, sal hulle fotone sien. As albei gelyktydig, sal hulle die golf sien. So die einste daad van waarneming verander die aard van die lig wat die kwasar 'n miljard jaar gelede verlaat het!

Vir Wheeler bewys bogenoemde dat die heelal nie in 'n fisiese sin kan bestaan ​​nie, ten minste in die sin waarin ons gewoond is om "'n fisiese toestand" te verstaan. Dit kan ook nie in die verlede gebeur het nie, totdat ... ons 'n meting geneem het. Dus, ons huidige dimensie beïnvloed die verlede. Met ons waarnemings, bespeurings en metings vorm ons die gebeure van die verlede, diep in tyd, tot ... die begin van die Heelal!

Neil Turk van die Perimeter Institute in Waterloo, Kanada, het in die Julie-uitgawe van New Scientist gesê dat “ons nie kan verstaan ​​wat ons vind nie. Die teorie word al hoe meer kompleks en gesofistikeerd. Ons gooi onsself in ’n probleem met opeenvolgende velde, afmetings en simmetrieë, selfs met ’n moersleutel, maar ons kan nie die eenvoudigste feite verduidelik nie.” Baie fisici is natuurlik geïrriteerd deur die feit dat moderne teoretici se verstandelike reise, soos bogenoemde oorwegings of superstringteorie, niks te doen het met eksperimente wat tans in laboratoriums uitgevoer word nie, en daar is geen manier om dit eksperimenteel te toets nie.

In die kwantumwêreld moet jy wyer kyk

Soos die Nobelpryswenner Richard Feynman eenkeer gesê het, niemand verstaan ​​regtig die kwantumwêreld nie. Anders as die goeie ou Newtoniaanse wêreld, waarin die interaksies van twee liggame met sekere massas deur vergelykings bereken word, het ons in kwantummeganika vergelykings waaruit hulle nie soseer volg nie, maar die resultaat is van vreemde gedrag wat in eksperimente waargeneem is. Die voorwerpe van kwantumfisika hoef nie met enigiets "fisies" geassosieer te word nie, en hul gedrag is 'n domein van 'n abstrakte multidimensionele ruimte genaamd Hilbert-ruimte.

Daar is veranderinge wat deur die Schrödinger-vergelyking beskryf word, maar hoekom presies is onbekend. Kan dit verander word? Is dit selfs moontlik om kwantumwette uit die beginsels van fisika af te lei, aangesien tientalle wette en beginsels, byvoorbeeld oor die beweging van liggame in die buitenste ruimte, van Newton se beginsels afgelei is? Wetenskaplikes van die Universiteit van Pavia in Italië Giacomo Mauro D'Ariano, Giulio Ciribella en Paolo Perinotti voer aan dat selfs kwantumverskynsels wat duidelik in stryd is met gesonde verstand in meetbare eksperimente opgespoor kan word. Al wat jy nodig het is die regte perspektief - Miskien is die misverstand van kwantumeffekte te wyte aan 'n onvoldoende breë siening daarvan. Volgens die voorgenoemde wetenskaplikes in New Scientist moet betekenisvolle en meetbare eksperimente in kwantummeganika aan verskeie voorwaardes voldoen. Hierdie:

• kousaliteit - toekomstige gebeure kan nie vorige gebeure beïnvloed nie;
• onderskeibaarheid - stel ons as apart van mekaar moet kan skei;
• samestelling - as ons al die stadiums van die proses ken, ken ons die hele proses;
• kompressie – daar is maniere om belangrike inligting oor die skyfie oor te dra sonder om die hele skyfie oor te dra;
• tomografie – as ons 'n stelsel het wat uit baie dele bestaan, is die statistieke van metings volgens dele voldoende om die toestand van die hele stelsel te openbaar.

Die Italianers wil hul beginsels van suiwering, breër perspektief en sinvolle eksperimente uitbrei om ook die onomkeerbaarheid van termodinamiese verskynsels en die beginsel van entropiegroei in te sluit, wat fisici nie beïndruk nie. Miskien ook hier word waarnemings en metings beïnvloed deur artefakte van 'n perspektief wat te eng is om die hele sisteem te begryp. "Die fundamentele waarheid van kwantumteorie is dat raserige, onomkeerbare veranderinge omkeerbaar gemaak kan word deur 'n nuwe uitleg by die beskrywing te voeg," sê die Italiaanse wetenskaplike Giulio Ciribella in 'n onderhoud met New Scientist.

Ongelukkig, sê skeptici, kan die "skoonmaak" van eksperimente en 'n breër metingsperspektief lei tot 'n veelwêreldse hipotese waarin enige uitkoms moontlik is en waarin wetenskaplikes, wat dink dat hulle die korrekte verloop van gebeure meet, eenvoudig 'n "kies" sekere kontinuum deur hulle te meet.

5. Tydwysers in die vorm van klokwysers

Geen tyd nie?

Die konsep van die sogenaamde Arrows of time (5) is in 1927 deur die Britse astrofisikus Arthur Eddington bekendgestel. Hierdie pyltjie dui tyd aan, wat altyd in een rigting vloei, dit wil sê van die verlede na die toekoms, en hierdie proses kan nie omgekeer word nie. Stephen Hawking het in sy A Brief History of Time geskryf dat wanorde met tyd toeneem omdat ons tyd meet in die rigting waarin wanorde toeneem. Dit sou beteken dat ons 'n keuse het - ons kan byvoorbeeld eers die stukkies gebreekte glas sien wat op die vloer gestrooi is, dan die oomblik wanneer die glas op die vloer val, dan die glas in die lug, en uiteindelik in die hand van die persoon wat dit vashou. Daar is geen wetenskaplike reël dat die "sielkundige pyl van tyd" in dieselfde rigting as die termodinamiese pyl moet gaan nie, en die entropie van die sisteem neem toe. Baie wetenskaplikes glo egter dat dit so is omdat energieke veranderinge in die menslike brein plaasvind, soortgelyk aan dié wat ons in die natuur waarneem. Die brein het die energie om op te tree, waar te neem en te redeneer, want die menslike "enjin" verbrand brandstof-voedsel en, soos in 'n binnebrandenjin, is hierdie proses onomkeerbaar.

Daar is egter gevalle wanneer, terwyl dieselfde rigting van die sielkundige pyl van tyd gehandhaaf word, entropie beide toeneem en afneem in verskillende stelsels. Byvoorbeeld, wanneer data in rekenaargeheue gestoor word. Die geheuemodules in die masjien gaan van ongeordende toestand na skyfskryfvolgorde. Dus word die entropie in die rekenaar verminder. Enige fisikus sal egter sê dat uit die oogpunt van die heelal as geheel - dit groei, want dit neem energie om na 'n skyf te skryf, en hierdie energie word verdryf in die vorm van hitte wat deur 'n masjien gegenereer word. Daar is dus 'n klein "sielkundige" weerstand teen die gevestigde wette van fisika. Dit is vir ons moeilik om in ag te neem dat dit wat met die geraas van die waaier uitkom belangriker is as die opneem van 'n werk of ander waarde in die geheue. Wat as iemand 'n argument op hul rekenaar skryf wat moderne fisika, verenigde kragteorie of die teorie van alles sal omverwerp? Dit sou vir ons moeilik wees om die idee te aanvaar dat, ten spyte hiervan, die algemene wanorde in die heelal toegeneem het.

Terug in 1967 het die Wheeler-DeWitt-vergelyking verskyn, waaruit dit gevolg het dat tyd as sodanig nie bestaan ​​nie. Dit was 'n poging om die idees van kwantummeganika en algemene relatiwiteit wiskundig te kombineer, 'n stap in die rigting van die teorie van kwantumswaartekrag, m.a.w. die teorie van alles wat deur alle wetenskaplikes verlang word. Dit was eers in 1983 dat fisici Don Page en William Wutters 'n verduideliking gegee het dat die tydprobleem omseil kan word deur die konsep van kwantumverstrengeling te gebruik. Volgens hul konsep kan slegs die eienskappe van 'n reeds gedefinieerde sisteem gemeet word. Uit 'n wiskundige oogpunt het hierdie voorstel beteken dat die horlosie nie in isolasie van die stelsel werk nie en eers begin wanneer dit met 'n sekere heelal verstrengel is. As iemand egter uit 'n ander heelal na ons kyk, sou hulle ons as statiese voorwerpe sien, en slegs hul aankoms na ons sou kwantumverstrengeling veroorsaak en ons letterlik die verloop van tyd laat voel.

Hierdie hipotese het die basis gevorm van die werk van wetenskaplikes van 'n navorsingsinstituut in Turyn, Italië. Fisikus Marco Genovese het besluit om 'n model te bou wat die besonderhede van kwantumverstrengeling in ag neem. Dit was moontlik om 'n fisiese effek te herskep wat die korrektheid van hierdie redenasie aandui. ’n Model van die Heelal is geskep wat uit twee fotone bestaan.

Een paar was georiënteerd - vertikaal gepolariseer, en die ander horisontaal. Hul kwantumtoestand, en dus hul polarisasie, word dan deur 'n reeks detektors opgespoor. Dit blyk dat totdat die waarneming wat uiteindelik die verwysingsraamwerk bepaal bereik is, fotone in 'n klassieke kwantumsuperposisie is, m.a.w. hulle was beide vertikaal en horisontaal georiënteer. Dit beteken dat die waarnemer wat die horlosie lees, die kwantumverstrengeling bepaal wat die heelal beïnvloed waarvan hy deel word. So 'n waarnemer is dan in staat om die polarisasie van opeenvolgende fotone op grond van kwantumwaarskynlikheid waar te neem.

Hierdie konsep is baie aanloklik omdat dit baie probleme verduidelik, maar dit lei natuurlik tot die behoefte aan 'n "superwaarnemer" wat bo alle determinismes sal wees en alles as 'n geheel sal beheer.

6. Multiverse - Visualisering

Wat ons waarneem en wat ons subjektief as "tyd" beskou, is in werklikheid die produk van meetbare globale veranderinge in die wêreld om ons. Soos ons dieper in die wêreld van atome, protone en fotone delf, besef ons dat die konsep van tyd al hoe minder belangrik word. Volgens wetenskaplikes meet die horlosie wat ons elke dag vergesel, vanuit 'n fisiese oogpunt, nie sy gang nie, maar help dit ons om ons lewens te organiseer. Vir diegene wat gewoond is aan die Newtoniaanse konsepte van universele en allesomvattende tyd, is hierdie konsepte skokkend. Maar nie net wetenskaplike tradisionaliste aanvaar hulle nie. Vooraanstaande teoretiese fisikus Lee Smolin, wat voorheen deur ons genoem is as een van die moontlike wenners van vanjaar se Nobelprys, glo dat tyd bestaan ​​en redelik werklik is. Op 'n keer - soos baie fisici - het hy aangevoer dat tyd 'n subjektiewe illusie is.

Nou, in sy boek Reborn Time, neem hy ’n heeltemal ander siening van fisika in en kritiseer hy die gewilde snaarteorie in die wetenskaplike gemeenskap. Volgens hom bestaan ​​die multiversum nie (6) omdat ons in dieselfde heelal en op dieselfde tyd leef. Hy glo dat tyd van die uiterste belang is en dat ons ervaring van die realiteit van die huidige oomblik nie 'n illusie is nie, maar die sleutel tot die verstaan ​​van die fundamentele aard van die werklikheid.

Entropie nul

Sandu Popescu, Tony Short, Noah Linden (7) en Andreas Winter het hul bevindinge in 2009 in die joernaal Physical Review E beskryf, wat getoon het dat voorwerpe ewewig bereik, dit wil sê 'n toestand van eenvormige verspreiding van energie, deur toestande van kwantumverstrengeling met hul omgewing. In 2012 het Tony Short bewys dat verstrengeling eindige tydsgelykheid veroorsaak. Wanneer 'n voorwerp met die omgewing in wisselwerking tree, soos wanneer deeltjies in 'n koppie koffie met lug bots, "lek" inligting oor hul eienskappe na buite en word "vervaag" regdeur die omgewing. Die verlies aan inligting laat die toestand van die koffie stagneer, selfs al bly die toestand van netheid van die hele kamer verander. Volgens Popescu hou haar toestand op om mettertyd te verander.

7. Noah Linden, Sandu Popescu en Tony Short

Soos die skoonheidstoestand van die kamer verander, kan die koffie skielik ophou om met die lug te meng en sy eie suiwer toestand in te gaan. Daar is egter baie meer toestande gemeng met die omgewing as wat suiwer toestande vir koffie beskikbaar is, en kom dus byna nooit voor nie. Hierdie statistiese onwaarskynlikheid wek die indruk dat die pyl van tyd onomkeerbaar is. Die probleem van die tydspyl word deur kwantummeganika vervaag, wat dit moeilik maak om die natuur te bepaal.

'n Elementêre deeltjie het nie presiese fisiese eienskappe nie en word slegs bepaal deur die waarskynlikheid om in verskillende toestande te wees. Byvoorbeeld, op enige gegewe tydstip kan 'n deeltjie 'n 50 persent kans hê om kloksgewys te draai en 'n 50 persent kans om in die teenoorgestelde rigting te draai. Die stelling, versterk deur die ervaring van fisikus John Bell, stel dat die ware toestand van die deeltjie nie bestaan ​​nie en dat hulle gelaat word om deur waarskynlikheid gelei te word.

Dan lei kwantumonsekerheid tot verwarring. Wanneer twee deeltjies interaksie het, kan hulle nie eens op hul eie gedefinieer word nie, en onafhanklik ontwikkel waarskynlikhede bekend as 'n suiwer toestand. In plaas daarvan word hulle verstrengelde komponente van 'n meer komplekse waarskynlikheidsverdeling wat beide deeltjies saam beskryf. Hierdie verspreiding kan byvoorbeeld besluit of die deeltjies in die teenoorgestelde rigting sal draai. Die stelsel as geheel is in 'n suiwer toestand, maar die toestand van individuele deeltjies word met 'n ander deeltjie geassosieer.

Beide kan dus baie ligjare uitmekaar beweeg, en die rotasie van elkeen sal met die ander gekorreleer bly.

Die nuwe teorie van die pyl van tyd beskryf dit as 'n verlies aan inligting as gevolg van kwantumverstrengeling, wat 'n koppie koffie in balans met die omliggende kamer stuur. Uiteindelik bereik die kamer ewewig met sy omgewing, en dit nader op sy beurt stadig ewewig met die res van die heelal. Die ou wetenskaplikes wat termodinamika bestudeer het, het hierdie proses beskou as 'n geleidelike verspreiding van energie, wat die entropie van die heelal verhoog.

Vandag glo fisici dat inligting meer en meer verstrooi raak, maar nooit heeltemal verdwyn nie. Alhoewel entropie plaaslik toeneem, glo hulle dat die totale entropie van die heelal konstant op nul bly. Een aspek van die pyl van tyd bly egter onopgelos. Wetenskaplikes argumenteer dat die vermoë van 'n persoon om die verlede te onthou, maar nie die toekoms nie, ook verstaan ​​kan word as die vorming van verhoudings tussen interaktiewe deeltjies. Wanneer ons 'n boodskap op 'n stuk papier lees, kommunikeer die brein daarmee deur fotone wat die oë bereik.

Eers van nou af kan ons onthou wat hierdie boodskap vir ons sê. Popescu meen die nuwe teorie verduidelik nie hoekom die aanvanklike toestand van die heelal ver van ewewig was nie, en voeg by dat die aard van die Oerknal verduidelik moet word. Sommige navorsers het twyfel uitgespreek oor hierdie nuwe benadering, maar die ontwikkeling van hierdie konsep en 'n nuwe wiskundige formalisme help nou om die teoretiese probleme van termodinamika op te los.

Reik na die korrels van ruimte-tyd

Swartgatfisika dui blykbaar aan, soos sommige wiskundige modelle suggereer, dat ons heelal glad nie driedimensioneel is nie. Ten spyte van wat ons sintuie vir ons sê, kan die werklikheid rondom ons 'n hologram wees - 'n projeksie van 'n verre vlak wat eintlik tweedimensioneel is. As hierdie prentjie van die heelal korrek is, kan die illusie van die driedimensionele aard van ruimtetyd verdryf word sodra die navorsingsinstrumente tot ons beskikking voldoende sensitief word. Craig Hogan, 'n professor in fisika aan Fermilab wat jare lank die fundamentele struktuur van die heelal bestudeer het, stel voor dat hierdie vlak pas bereik is.

8. GEO600 Gravitasiegolfdetektor

As die heelal 'n hologram is, dan het ons dalk net die grense van werklikheidsresolusie bereik. Sommige fisici bevorder die intrigerende hipotese dat die ruimte-tyd waarin ons leef nie uiteindelik aaneenlopend is nie, maar, soos 'n digitale foto, op sy mees basiese vlak uit sekere "korrels" of "pixels" bestaan. Indien wel, moet ons werklikheid 'n soort finale "resolusie" hê. Dit is hoe sommige navorsers die "geraas" wat in die resultate van die GEO600 gravitasiegolfdetektor (8) verskyn het, geïnterpreteer het.

Om hierdie buitengewone hipotese te toets, het Craig Hogan, ’n gravitasiegolffisikus, en sy span die wêreld se akkuraatste interferometer ontwikkel, genaamd die Hogan-holometer, wat ontwerp is om die mees basiese essensie van ruimte-tyd op die mees akkurate manier moontlik te meet. Die eksperiment, met die kodenaam Fermilab E-990, is nie een van vele ander nie. Hierdie een het ten doel om die kwantum aard van die ruimte self en die teenwoordigheid van wat wetenskaplikes noem "holografiese geraas" te demonstreer.

Die holometer bestaan ​​uit twee interferometers wat langs mekaar geplaas is. Hulle rig laserstrale van een kilowatt na ’n toestel wat hulle in twee loodregte strale van 40 meter lank verdeel, wat weerkaats en na die splitpunt teruggekeer word, wat fluktuasies in die helderheid van die ligstrale skep (9). As hulle 'n sekere beweging in die verdelingstoestel veroorsaak, sal dit 'n bewys wees van die vibrasie van die ruimte self.

9. Grafiese voorstelling van die holografiese eksperiment

Die grootste uitdaging vir Hogan se span is om te bewys dat die effekte wat hulle ontdek het nie net versteurings is wat veroorsaak word deur faktore buite die eksperimentele opstelling nie, maar die gevolg van ruimte-tyd vibrasies. Daarom sal die spieëls wat in die interferometer gebruik word, gesinchroniseer word met die frekwensies van al die kleinste geluide wat van buite die toestel kom en deur spesiale sensors opgevang word.

Antropiese heelal

Om die wêreld en die mens daarin te laat bestaan, moet die wette van fisika 'n baie spesifieke vorm hê, en fisiese konstantes moet presies geselekteerde waardes hê ... en dit is! Hoekom?

Kom ons begin met die feit dat daar vier tipes interaksies in die Heelal is: gravitasie (val, planete, sterrestelsels), elektromagnetiese (atome, deeltjies, wrywing, elastisiteit, lig), swak kern (bron van sterenergie) en sterk kern ( bind protone en neutrone tot atoomkerne). Swaartekrag is 1039 keer swakker as elektromagnetisme. As dit 'n bietjie swakker was, sou die sterre ligter as die Son wees, sou supernovas nie ontplof nie, swaar elemente sou nie vorm nie. As dit selfs 'n bietjie sterker was, sou wesens groter as bakterieë verpletter word, en sterre sou dikwels bots, planete vernietig en hulself te vinnig verbrand.

Die digtheid van die Heelal is naby aan die kritieke digtheid, dit wil sê, waaronder materie vinnig sou verdwyn sonder die vorming van sterrestelsels of sterre, en waarbo die Heelal te lank sou geleef het. Vir die voorkoms van sulke toestande, moes die akkuraatheid van ooreenstemming met die parameters van die Oerknal binne ±10-60 gewees het. Die aanvanklike inhomogeniteite van die jong Heelal was op 'n skaal van 10-5. As hulle kleiner was, sou sterrestelsels nie gevorm word nie. As hulle groter was, sou groot swart gate in plaas van sterrestelsels vorm.

Die simmetrie van deeltjies en teendeeltjies in die heelal is gebreek. En vir elke barion (proton, neutron) is daar 109 fotone. As daar meer was, kon sterrestelsels nie vorm nie. As daar minder van hulle was, sou daar geen sterre wees nie. Die aantal dimensies waarin ons leef blyk ook "korrek" te wees. Komplekse strukture kan nie in twee dimensies ontstaan ​​nie. Met meer as vier (drie dimensies plus tyd), word die bestaan ​​van stabiele planetêre bane en energievlakke van elektrone in atome problematies.

10. Die mens as die middelpunt van die heelal

Die konsep van die antropiese beginsel is in 1973 deur Brandon Carter bekendgestel by 'n konferensie in Krakow gewy aan die 500ste herdenking van die geboorte van Copernicus. In algemene terme kan dit so geformuleer word dat die waarneembare Heelal moet voldoen aan die voorwaardes waaraan dit voldoen om deur ons waargeneem te word. Tot nou toe is daar verskillende weergawes daarvan. Die swak antropiese beginsel stel dat ons slegs kan bestaan ​​in 'n heelal wat ons bestaan ​​moontlik maak. As die waardes van die konstantes anders was, sou ons dit nooit sien nie, want ons sou nie daar wees nie. Die sterk antropiese beginsel (opsetlike verduideliking) sê dat die heelal so is dat ons kan bestaan (10).

Uit die oogpunt van kwantumfisika kon enige aantal heelalle sonder rede ontstaan ​​het. Ons het in 'n spesifieke heelal beland, wat aan 'n aantal subtiele voorwaardes moes voldoen vir 'n persoon om daarin te lewe. Dan praat ons van die antropiese wêreld. Vir 'n gelowige is byvoorbeeld een antropiese heelal wat deur God geskep is, genoeg. Die materialistiese wêreldbeskouing aanvaar dit nie en neem aan dat daar baie heelalle is of dat die huidige heelal slegs 'n stadium in die oneindige evolusie van die multiversum is.

Die skrywer van die moderne weergawe van die hipotese van die heelal as 'n simulasie is die teoretikus Niklas Boström. Volgens hom is die werklikheid wat ons waarneem net 'n simulasie waarvan ons nie bewus is nie. Die wetenskaplike het voorgestel dat as dit moontlik is om 'n betroubare simulasie van 'n hele beskawing of selfs die hele heelal te skep deur 'n kragtige genoeg rekenaar te gebruik, en die gesimuleerde mense kan bewussyn ervaar, dan is dit baie waarskynlik dat gevorderde beskawings net 'n groot aantal geskep het. van sulke simulasies, en ons leef in een van hulle in iets soortgelyk aan The Matrix (11).

Hier is die woorde "God" en "Matrix" gespreek. Hier kom ons by die grens om oor wetenskap te praat. Baie, insluitend wetenskaplikes, glo dat dit juis as gevolg van die hulpeloosheid van eksperimentele fisika is dat die wetenskap gebiede begin betree wat strydig is met realisme, wat na metafisika en wetenskapfiksie ruik. Daar moet nog gehoop word dat fisika sy empiriese krisis sal oorkom en weer 'n manier sal vind om as 'n eksperimenteel verifieerbare wetenskap te juig.