Теории од работ. Во зоолошката градина на науката

Граничната наука се разбира на најмалку два начина. Прво, како здрава наука, но надвор од мејнстримот и парадигмата. Второ, како и сите теории и хипотези кои имаат малку допирни точки со науката.

Теоријата на Биг Бенг, исто така, некогаш припаѓала на полето на малата наука. Тој беше првиот што ги кажа своите зборови во 40-тите. Фред Хојл, основач на теоријата за ѕвездената еволуција. Тоа го направи во радио пренос (1), но со потсмев, со намера да го исмее целиот концепт. А оваа се роди кога беше откриено дека галаксиите „бегаат“ една од друга. Ова ги наведе истражувачите до идејата дека ако универзумот се шири, тогаш во одреден момент треба да започне. Ова верување ја формираше основата на моментално доминантната и универзално непобитна теорија на Биг Бенг. Механизмот на проширување, пак, е објаснет со друг, исто така моментално неспорен од повеќето научници. теорија на инфлација. Во Оксфордскиот речник за астрономија можеме да прочитаме дека теоријата на Биг Бенг е: „Најшироко прифатената теорија за објаснување на потеклото и еволуцијата на универзумот. Според теоријата на Биг Бенг, Универзумот, кој настанал од сингуларитет (почетна состојба на висока температура и густина), се шири од оваа точка.

Против „научното исклучување“

Сепак, не сите, дури и во научната заедница, се задоволни од ваквата состојба. Во писмото потпишано пред неколку години од повеќе од XNUMX научници од целиот свет, вклучително и Полска, читаме, особено, дека „Биг Бенг се заснова“ на постојано растечки број хипотетички ентитети: космолошка инфлација, не -поларна материја. (темната материја) и темната енергија. (...) Противречностите помеѓу набљудувањата и предвидувањата на теоријата на Биг Бенг се решаваат со додавање на такви ентитети. Суштества кои не можат или не биле забележани. … Во која било друга гранка на науката, повторливата потреба за такви предмети барем би покренала сериозни прашања за валидноста на основната теорија - доколку таа теорија пропадне поради нејзината несовршеност. »

„Оваа теорија“, пишуваат научниците, „потребно е прекршување на два добро воспоставени закони на физиката: принципот на зачувување на енергијата и зачувување на барионскиот број (се наведува дека еднакви количини материја и антиматерија се составени од енергија). “

Заклучок? „(…) Теоријата на Биг Бенг не е единствената достапна основа за опишување на историјата на универзумот. Постојат и алтернативни објаснувања за основните појави во вселената., вклучувајќи ги: изобилството на светлосни елементи, формирањето на џиновски структури, објаснувањето на зрачењето на позадината и врската Хабл. До денес не може слободно да се разговара и тестира за вакви прашања и алтернативни решенија. Отворената размена на идеи е она што најмногу недостасува на големите конференции. … Ова го одразува растечкиот догматизам на мислата, туѓ на духот на слободното научно истражување. Ова не може да биде здрава ситуација“.

Можеби тогаш теориите кои фрлаат сомнеж врз Големата експлозија, иако се префрлени во периферната зона, треба, од сериозни научни причини, да бидат заштитени од „научно исклучување“.

Она што физичарите го пребришаа под тепих

Сите космолошки теории кои ја исклучуваат Големата експлозија обично го елиминираат мачниот проблем на темната енергија, ги трансформираат константите како брзината на светлината и времето во променливи и се обидуваат да ги обединат интеракциите на времето и просторот. Типичен пример за последните години е предлогот на физичари од Тајван. Во нивниот модел, ова е прилично проблематично од гледна точка на многу истражувачи. темната енергија исчезнува. Затоа, за жал, треба да се претпостави дека Универзумот нема ниту почеток ниту крај. Главниот автор на овој модел, Вун-Џи Шу од Националниот тајвански универзитет, ги опишува времето и просторот не како посебни, туку како тесно поврзани елементи кои можат да се заменат едни со други. Ниту брзината на светлината ниту гравитациската константа во овој модел не се константни, туку се фактори во трансформацијата на времето и масата во големина и простор како што се шири универзумот.

Теоријата на Шу може да се смета за фантазија, но моделот на универзум кој се шири со вишок на темна енергија што предизвикува негово проширување предизвикува сериозни проблеми. Некои забележуваат дека со помош на оваа теорија, научниците го „заменија под тепих“ физичкиот закон за зачувување на енергијата. Тајванскиот концепт не ги нарушува принципите на зачувување на енергијата, но за возврат има проблем со микробрановата позадинска радијација, која се смета за остаток од Големата експлозија.

Минатата година стана познат говорот на двајца физичари од Египет и Канада, кои врз основа на нови пресметки развија уште една, многу интересна теорија. Според нив Универзумот отсекогаш постоел - Немаше Биг Бенг. Заснована на квантната физика, оваа теорија изгледа уште попривлечна бидејќи го решава проблемот со темната материја и темната енергија со еден удар.

2. Визуелизација на квантна течност

Ахмед Фараг Али од градот за наука и технологија Зеваил и Саурја Дас од Универзитетот во Летбриџ го испробаа. комбинираат квантна механика со општата релативност. Тие користеа равенка развиена од проф. Амал Кумар Рајчаудхури од Универзитетот во Калкута, што овозможува да се предвиди развојот на сингуларитети во општата релативност. Меѓутоа, по неколку корекции, тие забележале дека всушност опишува „течност“, составена од безброј ситни честички, кои, како да се каже, го исполнуваат целиот простор. Долго време, обидите да се реши проблемот со гравитацијата нè водат до хипотетичкото гравитони се честичките кои ја генерираат оваа интеракција. Според Дас и Али, токму овие честички можат да ја формираат оваа квантна „течност“ (2). Со помош на нивната равенка, физичарите го следеа патот на „течноста“ во минатото и се покажа дека навистина не постоела сингуларност што била проблематична за физиката пред 13,8 милиони години, но Се чини дека универзумот постои засекогаш. Во минатото, мора да се признае дека бил помал, но никогаш не бил компресиран на претходно предложената бесконечно мала точка во вселената..

Новиот модел може да го објасни и постоењето на темна енергија, која се очекува да го поттикне ширењето на универзумот преку создавање негативен притисок во него. Овде, самата „течност“ создава мала сила која го проширува просторот, насочен кон надвор, во Универзумот. И ова не е крајот, бидејќи определувањето на масата на гравитонот во овој модел ни овозможи да објасниме уште една мистерија - темната материја - која се претпоставува дека има гравитациски ефект врз целиот универзум, додека останува невидлива. Едноставно кажано, самата „квантна течност“ е темна материја.

3. Слика на космичко заднинско зрачење од WMAP

Имаме огромен број на модели

Во втората половина на минатата деценија, филозофот Михал Темпчик со гадење изјави дека „Емпириската содржина на космолошките теории е ретка, тие предвидуваат малку факти и се засноваат на мала количина на набљудувачки податоци.. Секој космолошки модел е емпириски еквивалентен, односно врз основа на истите податоци. Критериумот мора да биде теоретски. Сега имаме повеќе набљудувачки податоци отколку порано, но космолошката информативна база не е драстично зголемена - овде можеме да цитираме податоци од сателитот WMAP (3) и сателитот Планк (4).

Хауард Робертсон и Џефри Вокер се формираа независно метрика за универзум што се шири. Решенијата на Фридмановата равенка, заедно со метриката Робертсон-Вокер, го формираат таканаречениот модел FLRW (метрика на Фридман-Лемаитре-Робертсон-Вокер). Изменет со текот на времето и дополнет, има статус на стандарден модел на космологија. Овој модел се покажа најдобро со последователните емпириски податоци.

Се разбира, создадени се уште многу модели. Во 30-тите беше создаден Космолошкиот модел на Артур Милн, врз основа на неговата кинематичка теорија на релативноста. Требаше да се натпреварува со Ајнштајновата општата теорија за релативност и релативистичката космологија, но предвидувањата на Милн се покажаа дека се сведени на едно од решенијата на равенките на полето на Ајнштајн (EFE).

4 Вселенски телескоп Планк

Исто така во тоа време, Ричард Толман, основачот на релативистичката термодинамика, го претстави својот модел на универзумот - подоцна неговиот пристап беше генерализиран и т.н. LTB модел (Леметр-Толман-Бонди). Тоа беше нехомоген модел со голем број на степени на слобода и затоа низок степен на симетрија.

Силна конкуренција за моделот FLRW, а сега и за негово проширување, Модел ZhKM, која ја вклучува и ламбда, таканаречената космолошка константа одговорна за забрзување на ширењето на универзумот и за студената темна материја. Тоа е еден вид не-Њутнова космологија која е ставена во мирување поради неможноста да се справи со откривањето на космичкото позадинско зрачење (CBR) и квазарите. Појавувањето на материјата од ништо, предложено од овој модел, исто така беше спротивставено, иако имаше математички убедливо оправдување.

Можеби најпознатиот модел на квантната космологија е Моделот на бесконечниот универзум на Хокинг и Хартл. Ова вклучуваше третирање на целиот космос како нешто што може да се опише со бранова функција. Со раст теорија на супержици беа направени обиди да се изгради космолошки модел врз негова основа. Најпознатите модели беа базирани на поопшта верзија на теоријата на струни, т.н Моите теории. На пример, можете да замените модел Рандал-Сандрум.

5. Мултиверзална визија

мултиверзум

Друг пример во долгата серија на теории за граници е концептот на Мултиверзумот (5), заснован на судирот на универзуми од трици. Се вели дека овој судир резултира со експлозија и трансформација на енергијата на експлозијата во топло зрачење. Вклучувањето на темната енергија во овој модел, што исто така се користеше некое време во теоријата на инфлација, овозможи да се конструира цикличен модел (6), чии идеи, на пример, во форма на пулсирачки универзум, беа постојано одбивани претходно.

6. Визуелизација на осцилирачкиот цикличен универзум

Авторите на оваа теорија, позната и како модел на космички оган или експиротски модел (од грчкиот ekpyrosis - „светски пожар“), или теоријата на големиот краш, се научници од универзитетите во Кембриџ и Принстон - Пол Штајнхард и Нил Турок. . Според нив, на почетокот просторот бил празно и студено место. Немаше време, енергија, без разлика. Само судирот на два рамни универзуми лоцирани еден до друг го иницираше „големиот пожар“. Енергијата што потоа се појави ја предизвика Големата експлозија. Авторите на оваа теорија го објаснуваат и сегашното ширење на универзумот. Теоријата за Големиот пад сугерира дека универзумот ја должи својата сегашна форма на судирот на таканаречениот на кој се наоѓа, со другиот, и трансформацијата на енергијата на судирот во материја. Како резултат на судирот на соседниот двојник со нашиот настана материјата која ни е позната и нашиот Универзум почна да се шири.. Можеби циклусот на вакви судири е бесконечен.

Теоријата за големиот пад е поддржана од група реномирани космолози, вклучувајќи ги Стивен Хокинг и Џим Пиблс, еден од откривачите на CMB. Резултатите од мисијата Планк се конзистентни со некои од предвидувањата на цикличниот модел.

Иако таквите концепти веќе постоеле во антиката, терминот „Мултиверзум“ кој најчесто се користи денес бил измислен во декември 1960 година од Енди Нимо, тогашен потпретседател на шкотското поглавје на Британското меѓупланетарно друштво. Терминот се користи и правилно и неправилно неколку години. Во доцните 60-ти, писателот на научна фантастика Мајкл Муркок ја нарече збирка на сите светови. Откако прочитал еден од неговите романи, физичарот Дејвид Дојч го употребил во оваа смисла во својата научна работа (вклучувајќи го и развојот на квантната теорија на многу светови од Хју Еверет) која се занимава со севкупноста на сите можни универзуми - спротивно на оригиналната дефиниција на Енди Нимо. Откако беше објавено ова дело, веста се прошири меѓу другите научници. Така, сега „универзум“ значи еден свет кој е управуван од одредени закони, а „мултиверзум“ е хипотетичка збирка на сите универзуми.

7. Хипотетичкиот број на универзуми присутни во мултиверзумот.

Универзумите на овој „квантен мултиверзум“ може да имаат сосема различни закони на физиката. Астрофизичарите космолози од Универзитетот Стенфорд во Калифорнија пресметале дека би можело да има 1010 такви универзуми, при што моќта на 10 е подигната на моќта од 10, што пак е подигната на моќта од 7 (7). И овој број не може да се напише во децимална форма поради бројот на нули кои го надминуваат бројот на атоми во набљудуваниот универзум, проценет на 1080.

Вакуум што се распаѓа

Во почетокот на 80-тите, т.н инфлаторна космологија Алан Гут, американски физичар, специјалист во областа на елементарните честички. За да објасни некои од опсервациските потешкотии во моделот FLRW, таа воведе дополнителен период на брзо проширување во Стандардниот модел по преминувањето на прагот на Планк (10-33 секунди по Големата експлозија). Гут во 1979 година, додека работел на равенките кои го опишуваат раното постоење на универзумот, забележал нешто чудно - лажен вакуум. Се разликуваше од нашето знаење за вакуумот по тоа што, на пример, не беше празен. Наместо тоа, тоа беше материјална, моќна сила способна да го запали целиот универзум.

Замислете тркалезно парче сирење. Нека биде наше лажен вакуум пред големата експлозија. Има неверојатна особина на она што го нарекуваме „одбивна гравитација“. Тоа е сила толку моќна што вакуумот може да се прошири од големината на атом до големината на галаксијата за дел од секундата. Од друга страна, може да се распаѓа како радиоактивен материјал. Кога дел од вакуумот се распаѓа, тој создава меур кој се шири, малку како дупки во швајцарското сирење. Во таков меур-дупка се создава лажен вакуум - екстремно топли и густо спакувани честички. Потоа тие експлодираат, што е Биг Бенг што го создава нашиот универзум.

Важното нешто што физичарот со руско потекло Александар Виленкин го сфати во раните 80-ти е дека нема празнина што е предмет на распаѓањето. „Овие меурчиња се шират многу брзо“, вели Виленкин, „но просторот меѓу нив се шири уште побрзо, создавајќи простор за нови меурчиња“. Тоа значи дека Штом ќе започне космичката инфлација, таа никогаш не престанува, а секој следен меур содржи суровина за следниот Биг Бенг. Така, нашиот универзум можеби е само еден од бесконечен број универзуми кои постојано се појавуваат во постојано проширување на лажен вакуум.. Со други зборови, тоа би можело да биде реално земјотрес на вселената.

Пред неколку месеци, вселенскиот телескоп Планк на ЕСА забележа „на работ на универзумот“ мистериозни посветли точки за кои некои научници веруваат дека би можеле да бидат траги од нашата интеракција со друг универзум. На пример, вели Ранга-Рам Чари, еден од истражувачите кои ги анализираат податоците што доаѓаат од опсерваторијата во центарот во Калифорнија. Тој забележал чудни светли точки во светлината на космичката позадина (CMB) мапирана од телескопот Планк. Теоријата е дека постои мултиверзум во кој рапидно растат „меурчиња“ од универзуми, поттикнати од инфлацијата. Ако меурчињата од семето се соседни, тогаш на почетокот на нивното проширување можна е интеракција, хипотетички „судири“, чии последици треба да ги видиме во трагите на космичкото микробранова позадинско зрачење на раниот универзум.

Чари мисли дека нашол такви отпечатоци. Преку внимателна и долга анализа, тој откри региони во CMB кои се 4500 пати посветли отколку што сугерира теоријата на заднинско зрачење. Едно можно објаснување за овој вишок на протони и електрони е контакт со друг универзум. Се разбира, оваа хипотеза сè уште не е потврдена. Научниците се внимателни.

Има само агли

Друга ставка во нашата програма за посета на еден вид вселенска зоолошка градина, полна со теории и размислувања за создавањето на Универзумот, ќе биде хипотезата на извонредниот британски физичар, математичар и филозоф Роџер Пенроуз. Строго кажано, ова не е квантна теорија, но има некои од нејзините елементи. Самото име на теоријата конформална циклична космологија () - ги содржи главните компоненти на квантот. Тие вклучуваат конформална геометрија, која функционира исклучиво со концептот на агол, отфрлајќи го прашањето за растојание. Големите и малите триаголници не се разликуваат во овој систем ако имаат исти агли меѓу страните. Правите линии не се разликуваат од круговите.

Во четиридимензионалниот простор-време на Ајнштајн, покрај трите димензии, има и време. Конформалната геометрија дури и ја отфрла. И ова совршено се вклопува со квантната теорија дека времето и просторот можат да бидат илузија на нашите сетила. Значи имаме само агли, поточно светли конуси, т.е. површини на кои се шири радијацијата. Прецизно е одредена и брзината на светлината, бидејќи станува збор за фотони. Математички, оваа ограничена геометрија е доволна за опишување на физиката, освен ако не се занимава со масовни објекти. А Универзумот по Големата експлозија се состоеше само од честички со висока енергија, кои всушност беа зрачење. Скоро 100% од нивната маса била претворена во енергија во согласност со основната формула на Ајнштајн E = mc².

Значи, занемарувајќи ја масата, со помош на конформална геометрија, можеме да го прикажеме самиот процес на создавање на Универзумот, па дури и некој период пред ова создавање. Треба само да се земе предвид гравитацијата што се јавува во состојба на минимална ентропија, т.е. до висок степен на ред. Тогаш карактеристиката на Биг Бенг исчезнува, а почетокот на Универзумот се појавува едноставно како редовна граница на одреден простор-време.

8. Визија на хипотетичка бела дупка

Од дупка до дупка, или космички метаболизам

Егзотичните теории предвидуваат постоење на егзотични предмети, т.е. бели дупки (8) се хипотетички спротивности на црните дупки. Првиот проблем беше спомнат на почетокот на книгата на Фред Хојл. Теоријата е дека белата дупка мора да биде област каде што енергијата и материјата течат од сингуларитет. Претходните студии не го потврдија постоењето на бели дупки, иако некои истражувачи веруваат дека примерот на појавата на универзумот, односно Големата експлозија, всушност може да биде пример за токму таков феномен.

По дефиниција, белата дупка го исфрла она што црната дупка го апсорбира. Единствениот услов би бил црно-белите дупки да се доближат една до друга и да се создаде тунел меѓу нив. Постоењето на таков тунел се претпоставувало уште во 1921 година. Се викаше мост, па се викаше Мостот Ајнштајн-Розен, именуван по научниците кои ги извршиле математичките пресметки кои го опишуваат ова хипотетичко создавање. Во подоцнежните години бил наречен црвја дупка, познат на англиски по почудно име „црвена дупка“.

По откривањето на квазарите, се сугерираше дека насилната емисија на енергија поврзана со овие објекти може да биде резултат на бела дупка. И покрај многуте теоретски размислувања, повеќето астрономи не ја сфатија сериозно оваа теорија. Главниот недостаток на сите досега развиени модели на бели дупки е тоа што мора да има некаква формација околу нив. многу силно гравитационо поле. Пресметките покажуваат дека кога нешто ќе падне во бела дупка, треба да добие моќно ослободување на енергија.

Сепак, остроумните пресметки на научниците тврдат дека дури и да постоеле бели дупки, а со тоа и црви, тие би биле многу нестабилни. Строго кажано, материјата не би можела да помине низ оваа „црвена дупка“, бидејќи брзо би се распаднала. И дури и кога телото би можело да влезе во друг, паралелен универзум, ќе влезе во него во форма на честички, кои, можеби, би можеле да станат материјал за нов, поинаков свет. Некои научници дури тврдат дека Големата експлозија, која требаше да го роди нашиот Универзум, е токму резултат на откривањето на белата дупка.

квантни холограми

Нуди многу егзотика во теориите и хипотезите. квантната физика. Од своето основање, таа обезбеди голем број алтернативни толкувања на таканаречената Копенхагенска школа. Идеите за пилот бран или вакуум како активна енергетско-информативна матрица на реалноста, оставени настрана пред многу години, функционираа на периферијата на науката, а понекогаш и малку подалеку. Сепак, во последно време тие добија многу виталност.

На пример, градите алтернативни сценарија за развој на универзумот, претпоставувајќи променлива брзина на светлината, вредноста на Планковата константа или создавате варијации на темата на гравитацијата. Законот за универзална гравитација се револуционизира, на пример, поради сомневањата дека Њутновите равенки не функционираат на големи растојанија, а бројот на димензиите мора да зависи од моменталната големина на универзумот (и да се зголемува со неговиот раст). Реалноста во некои концепти го негира времето, а во други мултидимензионалниот простор.

Најпознатите квантни алтернативи се Концепти од Дејвид Бом (девет). Неговата теорија претпоставува дека состојбата на физичкиот систем зависи од брановата функција дадена во конфигурацискиот простор на системот, а самиот систем во секое време е во една од можните конфигурации (кои се позициите на сите честички во системот или состојбите на сите физички полиња). Последната претпоставка не постои во стандардното толкување на квантната механика, која претпоставува дека до моментот на мерење состојбата на системот е дадена само со брановата функција, што доведува до парадокс (т.н. Шредингеровиот мачкин парадокс) . Еволуцијата на конфигурацијата на системот зависи од брановата функција преку таканаречената равенка на пилот бранови. Теоријата беше развиена од Луис де Брољи, а потоа повторно откриена и подобрена од Бом. Теоријата на Де Брољ-Бом е искрено не-локална бидејќи равенката на пилот бранот покажува дека брзината на секоја честичка сепак зависи од положбата на сите честички во универзумот. Бидејќи другите познати закони на физиката се локални, а нелокалните интеракции во комбинација со релативноста доведуваат до причински парадокси, многу физичари сметаат дека ова е неприфатливо.

10. Вселенски холограм

Во 1970 година, Бом воведе далекусежни визија на универзумот-холограм (10), според кој, како во холограм, секој дел содржи информации за целината. Според овој концепт, вакуумот не е само резервоар на енергија, туку и исклучително сложен информациски систем кој содржи холографски запис на материјалниот свет.

Во 1998 година, Харолд Путоф, заедно со Бернард Хајш и Алфонс Руеда, претставија конкурент на квантната електродинамика - стохастичка електродинамика (СЕД). Вакуумот во овој концепт е резервоар на турбулентна енергија, кој генерира виртуелни честички кои постојано се појавуваат и исчезнуваат. Тие се судираат со реални честички, враќајќи им енергија, што пак предизвикува постојани промени во нивната положба и енергија, кои се перципираат како квантна несигурност.

Интерпретацијата на брановите беше формулирана уште во 1957 година од веќе споменатиот Еверет. Во ова толкување, има смисла да се зборува државниот вектор за целиот универзум. Овој вектор никогаш не пропаѓа, така што реалноста останува строго детерминистичка. Сепак, ова не е реалноста за која обично размислуваме, туку состав од многу светови. Векторот на состојбата е поделен на збир на состојби кои претставуваат взаемно незабележливи универзуми, при што секој свет има специфична димензија и статистички закон.

Главните претпоставки на почетната точка на ова толкување се како што следува:

• постулат за математичката природа на светот – реалниот свет или кој било изолиран дел од него може да биде претставен со збир на математички објекти;
• постулат за распаѓањето на светот – светот може да се смета како систем плус апарат.

Треба да се додаде дека придавката „квантум“ веќе некое време се појавува во литературата на Њу Ејџ и модерниот мистицизам.. На пример, познатиот лекар Дипак Чопра (11) промовираше концепт што го нарекува квантно исцелување, сугерирајќи дека со доволно ментална сила можеме да ги излечиме сите болести.

Според Чопра, овој длабок заклучок може да се извлече од квантната физика, за која вели дека покажала дека физичкиот свет, вклучувајќи ги и нашите тела, е реакција на набљудувачот. Ние ги создаваме нашите тела на ист начин како што го создаваме искуството на нашиот свет. Чопра, исто така, наведува дека „верувањата, мислите и емоциите предизвикуваат хемиски реакции кои го одржуваат животот во секоја клетка“ и дека „светот во кој живееме, вклучувајќи го и искуството на нашите тела, е целосно определен од тоа како учиме да го перципираме“. Значи, болеста и стареењето се само илузија. Преку чистата моќ на свеста, можеме да го постигнеме она што Чопра го нарекува „вечно младо тело, засекогаш млад ум“.

Сепак, сè уште нема убедлив аргумент или доказ дека квантната механика игра централна улога во човечката свест или дека обезбедува директни, холистички врски низ универзумот. Модерната физика, вклучувајќи ја и квантната механика, останува целосно материјалистичка и редукционистичка, а во исто време компатибилна со сите научни опсервации.