Endi kita salah?

Fisika wis ketemu dhewe ing buntu karu. Sanajan nduweni Model Standar dhewe, sing bubar ditambah karo partikel Higgs, kabeh kemajuan kasebut ora bisa nerangake misteri modern sing gedhe, energi peteng, materi peteng, gravitasi, asimetri materi-antimateri, lan malah osilasi neutrino.

Roberto Unger lan Lee Smolin

Lee Smolin, fisikawan kondhang sing wis disebutake pirang-pirang taun minangka salah sawijining calon serius kanggo Bebungah Nobel, bubar diterbitake karo filsuf Roberto Unggerem, buku "The Singular Universe and the Reality of Time". Ing kono, penulis nganalisa, saben saka sudut pandang disiplin, kahanan bingung fisika modern. "Ilmu gagal nalika ninggalake wilayah verifikasi eksperimen lan kemungkinan nolak," tulise. Dheweke ngajak para ahli fisika bali ing wektu lan golek wiwitan anyar.

Penawarane cukup spesifik. Smolin lan Unger, contone, pengin kita bali menyang konsep Semesta siji. Alasan prasaja - kita ngalami mung siji alam semesta, lan salah siji saka wong-wong mau bisa diselidiki ilmiah, nalika claims saka orane pluralitas sing empiris unverifiable.. Panyangka liyane sing diusulake Smolin lan Unger kanggo ditampa yaiku kaya ing ngisor iki. kasunyatan wektuora menehi kesempatan kanggo para ahli teori kanggo nyingkirake inti saka kasunyatan lan transformasi. Lan, pungkasane, para penulis nggusah kanggo ngendhaleni passion kanggo matematika, sing, ing model "ayu" lan elegan, ngilangi saka donya sing pancene ngalami lan bisa. mriksa eksperimen.

Sapa ngerti "ayu matematika" teori string, sing terakhir gampang ngenali kritik ing postulat ndhuwur. Nanging, masalah luwih umum. Akeh pernyataan lan publikasi saiki percaya yen fisika wis tekan buntu. Kita kudu nggawe kesalahan ing endi wae, akeh peneliti ngakoni.

Dadi Smolin lan Unger ora piyambak. Sawetara sasi kepungkur ing "Nature" George Ellis i Joseph Silk nerbitake artikel babagan nglindhungi integritas fisikakanthi menehi kritik marang wong-wong sing luwih seneng nundha eksperimen "sesuk" sing ora ditemtokake kanggo nguji macem-macem teori kosmologis "modis". Dheweke kudu ditondoi kanthi "keanggunan sing cukup" lan nilai panjelasan. "Iki ngilangi tradhisi ilmiah sing wis pirang-pirang abad yen kawruh ilmiah minangka kawruh. dikonfirmasi kanthi empirisilmuwan ngelingake. Kasunyatan kasebut kanthi jelas nuduhake "kebuntuan eksperimen" fisika modern.. Teori paling anyar babagan alam lan struktur donya lan Semesta, minangka aturan, ora bisa diverifikasi dening eksperimen sing kasedhiya kanggo manungsa.

Analog Partikel Supersymmetric - Visualisasi

Kanthi nemokake boson Higgs, para ilmuwan wis "ngrambah" Model standar. Nanging, donya fisika adoh saka wareg. Kita ngerti babagan kabeh quark lan lepton, nanging kita ora ngerti carane nyelarasake iki karo teori gravitasi Einstein. Kita ora ngerti carane nggabungake mekanika kuantum karo gravitasi kanggo nggawe teori gravitasi kuantum sing koheren. Kita uga ora ngerti apa Big Bang (utawa yen ana tenan).

Saiki, ayo diarani fisikawan mainstream, dheweke ndeleng langkah sabanjure sawise Model Standar ing supersimetri (SUSY), sing prédhiksi manawa saben partikel dhasar sing kita kenal duwe "mitra" sing simetris. Iki tikel kaping pindho pamblokiran bangunan kanggo prakara, nanging teori pas sampurna menyang pepadhan matématika lan, Jahwéh, menehi kasempatan kanggo unravel misteri saka materi peteng kosmik. Mung tetep ngenteni asil eksperimen ing Large Hadron Collider, sing bakal ngonfirmasi anané partikel supersymmetric.

Nanging, durung ana panemuan kaya ngono saka Jenewa. Yen ora ana sing anyar sing isih metu saka eksperimen ing LHC, akeh fisikawan percaya yen teori supersymmetric kudu ditarik kanthi tenang, uga superstringkang adhedhasar supersymmetry. Ana ilmuwan sing siap kanggo mbela, sanajan ora nemokake konfirmasi eksperimen, amarga téori SUSA "banget ayu kanggo palsu." Yen perlu, dheweke arep ngevaluasi maneh persamaan kanggo mbuktekake manawa massa partikel supersimetris mung ana ing njaba kisaran LHC.

Anomali pagan anomali

Kesan - iku gampang ngomong! Nanging, nalika, contone, fisikawan kasil nglebokake muon ing orbit ngubengi proton, lan proton "swells", banjur bab aneh wiwit kelakon fisika dikenal kanggo kita. Versi luwih abot saka atom hidrogen digawe lan dadi metu sing inti, i.e. proton ing atom kuwi luwih gedhe (yaiku radius luwih gedhe) tinimbang proton "biasa".

Fisika sing kita ngerti ora bisa nerangake fenomena iki. Muon, lepton sing ngganti elektron ing atom, kudu tumindak kaya elektron - lan ya, nanging kenapa owah-owahan iki mengaruhi ukuran proton? Fisikawan ora ngerti iki. Mungkin dheweke bisa ngatasi, nanging ... ngenteni menit. Ukuran proton ana hubungane karo teori fisika saiki, utamane Model Standar. Para ahli teori wiwit ngeculake interaksi sing ora bisa diterangake iki jinis anyar saka interaksi dhasar. Nanging, iki mung spekulasi nganti saiki. Sadawane dalan, eksperimen ditindakake kanthi atom deuterium, percaya yen neutron ing inti bisa mengaruhi efek kasebut. Proton malah luwih gedhe kanthi muon tinimbang karo elektron.

Keanehan fisik liyane sing relatif anyar yaiku anane sing muncul minangka asil riset para ilmuwan saka Trinity College Dublin. wangun anyar cahya. Salah sawijining ciri cahya sing diukur yaiku momentum sudut. Nganti saiki, dipercaya manawa ing pirang-pirang wujud cahya, momentum sudut minangka pirang-pirang konstanta Planck. Sauntara kuwi, Dr. Kyle Ballantyne lan profesor Paul Eastham i John Donegan nemokake wujud cahya kang momentum sudut saben foton iku setengah konstanta Planck.

Panemuan sing luar biasa iki nuduhake manawa sifat dhasar cahya sing kita pikir tetep bisa diganti. Iki bakal duwe pengaruh nyata kanggo sinau babagan sifat cahya lan bakal nemokake aplikasi praktis, contone, ing komunikasi optik sing aman. Wiwit taun 80-an, para ahli fisika kepingin weruh carane partikel obah mung ing rong dimensi ruang telung dimensi. Dheweke nemokake manawa kita bakal ngadhepi pirang-pirang fenomena sing ora biasa, kalebu partikel sing nilai kuantum bakal dadi pecahan. Saiki wis kabukten kanggo cahya. Iki menarik banget, nanging tegese akeh teori sing isih kudu dianyari. Lan iki mung wiwitan sambungan karo panemuan anyar sing nggawa fermentasi menyang fisika.

Setaun kepungkur, informasi muncul ing media sing dikonfirmasi dening fisikawan saka Universitas Cornell ing eksperimen kasebut. Efek kuantum Zeno - kamungkinan kanggo mungkasi sistem kuantum mung kanthi nindakake pengamatan terus-terusan. Iki dijenengi miturut filsuf Yunani kuno sing ngaku yen gerakan minangka ilusi sing ora mungkin ing kasunyatan. Sambungan pamikiran kuno karo fisika modern yaiku karya Baidyanatha Misri i George Sudarshan saka Universitas Texas, sing nerangake paradoks iki ing taun 1977. David Wineland, fisikawan Amerika lan pamenang Bebungah Nobel ing fisika, sing diomongake karo MT ing November 2012, nggawe pengamatan eksperimen pisanan babagan efek Zeno, nanging para ilmuwan ora setuju manawa eksperimen kasebut ngonfirmasi anane fenomena kasebut.

Visualisasi eksperimen Wheeler

Taun kepungkur dheweke nggawe panemuan anyar Mukund Vengalattoresing, bebarengan karo tim riset, nindakake eksperimen ing laboratorium ultracold ing Universitas Cornell. Para ilmuwan nyipta lan ngedhunake gas kira-kira siji milyar atom rubidium ing ruang vakum lan nggantungake massa ing antarane sinar laser. Atom-atom kasebut ngatur dhewe lan mbentuk sistem kisi - padha tumindak kaya-kaya ana ing awak kristal. Ing cuaca sing adhem banget, dheweke bisa pindhah saka papan menyang papan kanthi kacepetan sing sithik. Para ahli fisika ngamati dheweke ing mikroskop lan madhangi nganggo sistem pencitraan laser supaya bisa ndeleng. Nalika laser dipateni utawa ing kakiyatan kurang, atom tunneled bebas, nanging minangka sinar laser dadi padhang lan pangukuran padha digawe luwih kerep, tingkat seng nembus mudhun banget.

Vengalattore ngringkes eksperimen kasebut kaya mangkene: "Saiki kita duwe kesempatan unik kanggo ngontrol dinamika kuantum mung liwat pengamatan." Apa pemikir "idealistis", saka Zeno nganti Berkeley, dipoyoki ing "umur akal", apa bener yen obyek mung ana amarga kita ndeleng?

Bubar, macem-macem anomali lan inconsistencies karo (ketoke) teori sing wis stabil ing taun wis kerep katon. Conto liyane asale saka pengamatan astronomi - sawetara sasi kepungkur ternyata alam semesta berkembang luwih cepet tinimbang model fisik sing dikenal. Miturut artikel Nature April 2016, pangukuran dening ilmuwan Universitas Johns Hopkins 8% luwih dhuwur tinimbang sing diarepake dening fisika modern. Ilmuwan nggunakake cara anyar analisis sing disebut lilin standar, i.e. sumber cahya dianggep stabil. Maneh, komentar saka komunitas ilmiah nyatakake asil kasebut nuduhake masalah serius karo teori saiki.

Salah sawijining fisikawan modern sing pinunjul, John Archibald Wheeler, ngajokaken versi spasi saka eksperimen pindho irisan dikenal ing wektu. Ing desain mental, cahya saka quasar, siji milyar taun cahya, liwat loro sisih ngelawan saka galaksi. Yen pengamat mirsani saben jalur kasebut kanthi kapisah, dheweke bakal weruh foton. Yen loro bebarengan, padha bakal weruh ombak. Akibate Sam tumindak ngamati ngganti alam cahyasing ninggalake quasar milyar taun kepungkur.

Miturut Wheeler, ing ndhuwur mbuktekaken yen alam semesta ora bisa ana ing pangertèn fisik, paling ora ing pangertèn sing kita wis biasa kanggo ngerti "kahanan fisik". Ora bisa kedadeyan ing jaman kepungkur, nganti ... kita wis ngukur. Mangkono, dimensi kita saiki mengaruhi kepungkur. Dadi, kanthi pengamatan, deteksi lan pangukuran, kita mbentuk acara-acara kepungkur, bali ing wektu, nganti ... wiwitan Semesta!

Resolusi Hologram rampung

Fisika black hole misale jek nuduhake, minangka paling ora sawetara model matématika nyaranake, yen alam semesta kita ora kaya sing dicritakake dening indra kita, yaiku, telung dimensi (dimensi kaping papat, wektu, dilaporake dening pikiran). Kasunyatan sing ngubengi kita bisa uga hologram minangka proyeksi saka rong dimensi, bidang adoh. Yen gambar alam semesta iki bener, ilusi saka alam telung dimensi saka spacetime bisa dibuwang sanalika piranti riset ing pembuangan kita dadi cukup sensitif. Craig Hogan, profesor fisika ing Fermilab sing wis ngentekake pirang-pirang taun kanggo nyinaoni struktur dhasar alam semesta, nyaranake yen tingkat iki wis rampung. Yen alam semesta minangka hologram, mbok menawa kita wis tekan watesan resolusi realita. Sawetara ahli fisika ngusulake hipotesis sing nyenengake manawa ruang-wektu sing kita urip ing pungkasane ora terus-terusan, nanging, kaya gambar ing foto digital, ing tingkat paling dhasar dumadi saka sawetara jinis "gandum" utawa "piksel". Yen mangkono, kasunyatan kita kudu duwe "resolusi" pungkasan. Iki carane sawetara peneliti napsirake "gangguan" sing katon ing asil detektor gelombang gravitasi Geo600 sawetara taun kepungkur.

Kanggo nguji hipotesis sing ora biasa iki, Craig Hogan lan timnya ngembangake interferometer paling akurat ing donya, sing diarani Holometer Hogansing kudu menehi pangukuran sing paling akurat babagan inti saka ruang-wektu. Eksperimen kasebut, kanthi jeneng Fermilab E-990, dudu salah siji saka akeh liyane. Tujuane kanggo nduduhake sifat kuantum ruang kasebut lan anane apa sing diarani para ilmuwan "gangguan holografik". Holometer kasusun saka rong interferometer sisih-sisih sing ngirim sinar laser siji kilowatt menyang piranti sing dibagi dadi rong balok 40 meter sing jejeg. Padha dibayangke lan bali menyang titik pamisahan, nggawe fluktuasi ing padhange sinar cahya. Yen nyebabake gerakan tartamtu ing piranti divisi, mula iki bakal dadi bukti saka getaran ruang kasebut.

Saka sudut pandang fisika kuantum, bisa muncul tanpa alesan. sembarang nomer universes. We rampung munggah ing tartamtu iki, kang kudu ketemu sawetara kahanan subtle kanggo wong manggon ing. Kita banjur ngomong babagan donya antropik. Kanggo wong sing percaya, siji jagad antropik sing diciptakake dening Gusti Allah wis cukup. Pandangan dunia materialistik ora nampa iki lan nganggep manawa ana akeh alam semesta utawa alam semesta saiki mung minangka tahap evolusi tanpa wates saka multiverse.

Pengarang versi modern Hipotesis Universe minangka simulasi (konsep sing gegandhengan karo hologram) yaiku ahli teori Niklas Bostrum. Iku nyatakake yen kasunyatan sing kita weruh mung simulasi sing kita ora weruh. Ilmuwan kasebut nyaranake yen bisa nggawe simulasi sing bisa dipercaya saka kabeh peradaban utawa malah kabeh jagad kanthi nggunakake komputer sing cukup kuat, lan wong sing disimulasi bisa ngalami kesadaran, kemungkinan bakal ana akeh makhluk kasebut. . simulasi digawe dening peradaban maju - lan kita manggon ing salah siji saka wong-wong mau, ing soko padha "Matrix".

Wektu iku ora tanpa wates

Dadi, mungkin iki wektu kanggo ngilangi paradigma? Debunking dheweke ora ana sing anyar ing sejarah ilmu pengetahuan lan fisika. Sawise kabeh, iku bisa kanggo subvert geocentrism, pemanggih saka papan minangka tataran ora aktif lan wektu universal, saka kapercayan sing Universe iku statis, saka kapercayan ing kejem pangukuran ...

paradigma lokal iku ora maneh supaya uga informed, nanging uga wis mati. Erwin Schrödinger lan pencipta mekanika kuantum liyane weruh yen sadurunge tumindak pangukuran, foton kita, kaya kucing sing misuwur sing diselehake ing kothak, durung ana ing kahanan tartamtu, polarisasi vertikal lan horisontal ing wektu sing padha. Apa sing bisa kedadeyan yen kita nyelehake foton loro sing adoh banget lan mriksa negarane kanthi kapisah? Saiki kita ngerti yen foton A polarisasi horisontal, banjur foton B kudu polarisasi vertikal, sanajan kita sijine iku milyar taun cahya sadurungé. Kaloro partikel kasebut ora duwe kahanan sing tepat sadurunge pangukuran, nanging sawise mbukak salah sawijining kothak, sing liyane langsung "ngerti" properti apa sing kudu ditindakake. Nerangake sawetara komunikasi sing luar biasa sing kedadeyan ing njaba wektu lan papan. Miturut teori entanglement anyar, lokalitas ora dadi kepastian maneh, lan rong partikel sing katon kapisah bisa tumindak minangka kerangka referensi, ora nggatekake rincian kayata jarak.

Amarga ilmu babagan paradigma sing beda-beda, kenapa ora bisa ngilangi pandangan sing tetep ana ing pikiran para fisikawan lan diulang maneh ing kalangan riset? Mungkin bakal dadi supersymmetry sing kasebut ing ndhuwur, bisa uga percaya anane energi peteng lan materi, utawa bisa uga ide Big Bang lan ekspansi Semesta?

Nganti saiki, panemu sing umum yaiku jagad iki nggedhekake kanthi tingkat sing terus saya tambah lan bisa uga bakal terus ditindakake tanpa wates. Nanging, ana sawetara fisikawan sing nyathet yen teori ekspansi langgeng alam semesta, lan utamane kesimpulan yen wektu iku tanpa wates, menehi masalah kanggo ngitung kemungkinan kedadeyan. Sawetara ilmuwan argue yen ing 5 milyar taun sabanjuré, wektu mbokmenawa bakal entek amarga sawetara jinis malapetaka.

fisika Raphael Busso saka Universitas California lan kanca-kancane nerbitake artikel ing arXiv.org sing nerangake manawa ing alam semesta sing langgeng, malah kedadeyan sing paling luar biasa bakal kedadeyan cepet utawa mengko - lan uga bakal kedadeyan. kaping tanpa wates. Wiwit kemungkinan ditetepake ing syarat-syarat nomer relatif saka acara, iku ndadekake ora pangertèn kanggo negara sembarang kemungkinan ing kalanggengan, wiwit saben acara bakal merata kamungkinan. "Inflasi terus-terusan duwe akibat sing penting," tulis Busso. "Kedadeyan apa wae sing duwe kemungkinan ora nol bakal kedadeyan tanpa wates, paling asring ing wilayah terpencil sing durung tau sesambungan." Iki ngrusak basis prediksi probabilistik ing eksperimen lokal: yen jumlah pengamat sing ora ana watese ing saindenging jagad menang lotre, banjur ing basis apa sampeyan bisa ngomong yen menang lotre ora mungkin? Mesthi, ana uga tanpa wates akeh non-pemenang, nanging ing pangertèn apa ana liyane saka wong-wong mau?

Salah sawijining solusi kanggo masalah iki, ahli fisika nerangake, yaiku nganggep yen wektu bakal entek. Banjur bakal ana sawetara acara sing winates, lan acara sing ora mungkin bakal kedadeyan luwih jarang tinimbang sing mungkin.

Wayahe "motong" iki nemtokake sakumpulan acara tartamtu sing diidini. Dadi ahli fisika nyoba ngetung kemungkinan wektu bakal entek. Lima cara pungkasan wektu sing beda diwenehi. Ing rong skenario kasebut, ana kemungkinan 50 persen sing bakal kedadeyan ing 3,7 milyar taun. Loro liyane duwe 50% kasempatan ing 3,3 milyar taun. Wektu isih sithik ing skenario kaping lima (wektu Planck). Kanthi kemungkinan sing dhuwur, dheweke bisa uga ana ing ... detik sabanjure.

Apa ora bisa?

Untunge, kalkulasi kasebut prédhiksi manawa umume pengamat yaiku bocah-bocah Boltzmann, sing muncul saka kekacauan fluktuasi kuantum ing alam semesta awal. Amarga umume kita ora, para fisikawan nolak skenario iki.

"Batesan bisa dideleng minangka obyek kanthi atribut fisik, kalebu suhu," panulis nulis ing kertas kasebut. "Sawise ketemu pungkasan wektu, materi bakal tekan keseimbangan termodinamika karo cakrawala. Iki padha karo katrangan babagan materi sing tiba ing bolongan ireng, digawe dening pengamat ing njaba."

Inflasi kosmik lan multiverse

Asumsi pisanan yaiku Alam semesta terus berkembang nganti tanpa watessing minangka akibat saka teori relativitas umum lan dikonfirmasi kanthi data eksperimen. Asumsi kapindho yaiku kemungkinan adhedhasar frekuensi acara relatif. Pungkasan, asumsi kaping telu yaiku yen spacetime pancen tanpa wates, mula siji-sijine cara kanggo nemtokake kemungkinan kedadeyan yaiku mbatesi perhatian sampeyan. subset winates saka multiverse tanpa wates.

Iku bakal nggawe raos?

Argumentasi Smolin lan Unger, sing dadi basis artikel iki, nuduhake yen kita mung bisa njelajah alam semesta kita kanthi eksperimen, nolak gagasan multiverse. Sauntara kuwi, analisis data sing diklumpukake dening teleskop ruang angkasa Planck Eropa wis ngungkapake anane anomali sing bisa nuduhake interaksi sing wis suwe antarane alam semesta kita lan liyane. Dadi, pengamatan lan eksperimen mung nuduhake alam semesta liyane.

Anomali ditemokake dening Observatorium Planck

Sawetara ahli fisika saiki spekulasi yen ana makhluk sing diarani Multiverse, lan kabeh alam semesta sing ana ing siji Big Bang, mula bisa kedadeyan ing antarane. tawuran. Miturut riset dening tim Observatorium Planck, tabrakan iki meh padha karo tabrakan rong gelembung sabun, ninggalake jejak ing permukaan njaba alam semesta sing kanthi teori bisa didaftar minangka anomali ing distribusi radiasi latar mburi gelombang mikro. Sing nggumunake, sinyal sing direkam dening teleskop Planck koyone nyaranake manawa sawetara jinis Semesta sing cedhak karo kita beda banget karo kita, amarga bedane antarane jumlah partikel subatomik (baryon) lan foton ing jerone bisa uga kaping sepuluh luwih gedhe tinimbang " kene". . Iki tegese prinsip fisik sing ndasari bisa beda karo sing kita kenal.

Sinyal sing dideteksi kemungkinan asale saka jaman awal alam semesta - sing diarani rekombinasinalika proton lan èlèktron wiwit nggabung dadi siji kanggo mbentuk atom hidrogen (kamungkinan sinyal saka sumber sing cedhak kira-kira 30%). Anane sinyal kasebut bisa nunjukake intensifikasi proses rekombinasi sawise tabrakan Semesta kita karo liyane, kanthi kapadhetan materi baryonic sing luwih dhuwur.

Ing kahanan sing kontradiktif lan paling asring konjektur teoretis, sawetara ilmuwan katon kelangan sabar. Iki dibuktekake kanthi pratelan kethul dening Neil Turok saka Perimeter Institute ing Waterloo, Kanada, sing, ing wawancara 2015 karo NewScientist, pegel amarga "kita ora bisa ngerteni apa sing kita temokake." Dheweke nambahake: "Teori dadi luwih rumit lan canggih. Kita mbuwang lapangan, pangukuran lan simetri sing berturut-turut ing masalah kasebut, sanajan nganggo kunci, nanging kita ora bisa nerangake fakta sing paling gampang. Akeh fisikawan sing jelas keganggu amarga kasunyatan manawa perjalanan mental para ahli teori modern, kayata pertimbangan ing ndhuwur utawa teori superstring, ora ana hubungane karo eksperimen sing saiki ditindakake ing laboratorium, lan ora ana bukti sing bisa diuji. kanthi eksperimen. .

Iku pancene buntu lan iku perlu kanggo njaluk metu saka iku, minangka disaranake dening Smolin lan kanca filsuf? Utawa mungkin kita ngomong babagan kebingungan lan kebingungan sadurunge sawetara panemuan nggawe jaman sing bakal ngenteni kita?

Diundang sampeyan kanggo familiarize dhewe karo Topik masalah ing.