Nova teorija životne sredine svemira. Teorije o poreklu svemira. Koliko teorija postoji o nastanku univerzuma? Teorija velikog praska: Postanak svemira. Religijska teorija o poreklu svemira. Kosmologija i kvantna fizika

Predstavljamo vam potpuno novi pogled na nastanak Univerzuma, koji je razvila grupa teoretskih fizičara sa Univerziteta Indijana, a predstavio Nikodim Poplavsky, zaposlenik ovog univerziteta.
Svaka crna rupa sadrži novi univerzum, naš nije izuzetak, on postoji i unutar crne rupe. Ovakva izjava može izgledati čudno, ali upravo ova pretpostavka najbolje objašnjava rađanje Univerzuma i tok svih procesa koje danas promatramo.
Standardna teorija Velikog praska ne uspijeva odgovoriti na mnoga pitanja. To sugerira da je svemir počeo kao "singularnost" beskonačno male tačke koja sadrži beskonačno visoku koncentraciju materije koja proširuje svoju veličinu do stanja koje danas promatramo. Teorija inflacije, super-brze ekspanzije svemira, naravno daje odgovor na mnoga pitanja, poput toga zašto se veliki komadi koncentrisane materije u ranoj fazi razvoja Univerzuma nisu ujedinili u velika nebeska tijela: galaksije i jata galaksija. Ali mnoga pitanja ostaju bez odgovora. Na primjer: šta je počelo nakon Velikog praska? Šta je izazvalo Veliki prasak? Šta je izvor tajanstvene tamne energije koja dolazi izvan granica Univerzuma?
Teorija da je naš svemir u potpunosti unutar crne rupe daje odgovore na ova i mnoga druga pitanja. Isključuje pojam fizički nemogućih karakteristika našeg univerzuma. I oslanja se na dvije centralne teorije fizike.
Prvo, to je opšta teorija relativnosti, moderna teorija gravitacije. Ona opisuje univerzum u velikim razmjerima. Svaki događaj u Univerzumu se smatra tačkom u prostoru, vremenu i prostor-vremenu. Masivni objekti kao što je Sunce izobličuju ili stvaraju "krivulje" prostor-vremena koje se može uporediti sa kuglom za kuglanje koja leži na visećem platnu. Gravitacijski udubljenje od Sunca mijenja kretanje Zemlje i drugih planeta koje kruže oko nje. Privlačenje planeta od strane Sunca nam se čini kao sila gravitacije.
Drugi zakon kvantne mehanike, na kojem se zasniva nova teorija, opisuje Univerzum na najmanjim skalama, kao što su atom i druge elementarne čestice.
Trenutno fizičari nastoje da spoje kvantnu mehaniku i opštu relativnost u jedinstvenu teoriju "kvantne gravitacije" kako bi na adekvatan način opisali najvažnije prirodne pojave, uključujući ponašanje subatomskih čestica u crnim rupama.
Šezdesetih godina prošlog vijeka adaptacija opšte teorije relativnosti da bi se uzeli u obzir efekti kvantne mehanike nazvana je Einstein-Carton-Sciama-Kibble teorija gravitacije. Ne samo da pruža novi korak ka razumijevanju kvantne gravitacije, već stvara i alternativnu sliku svijeta. Ova varijacija opšte relativnosti uključuje važno kvantno svojstvo majke poznato kao SPINOM.
Najmanje čestice, kao što su atomi i elektroni, imaju SPINOM, ili unutrašnji ugaoni moment, sličan rotaciji klizača na ledu. Na ovoj slici, SPIN čestica stupa u interakciju sa prostor-vremenom i daje mu svojstvo zvano "torzija". Da biste razumjeli ovo uvijanje, zamislite prostor ne kao dvodimenzionalno platno, već kao fleksibilnu jednodimenzionalnu šipku. Savijanje štapa odgovara prostorno-vremenskom uvijanju. Ako je štap tanak, možete ga uvrnuti, ali je teško vidjeti da li je uvrnut ili ne.
Izvrtanje prostora trebalo bi da bude primetno, odnosno veoma značajno u ranoj fazi nastanka Univerzuma ili u crnoj rupi. U ovim ekstremnim uslovima, uvijanje prostor-vremena trebalo bi da se manifestuje kao odbojna sila ili gravitacija za najbliže objekte sa zakrivljenosti prostor-vremena.
Kao i kod standardne verzije opšte teorije relativnosti, veoma masivne zvezde na kraju padaju u crne rupe: oblasti svemira iz kojih ništa, čak ni svetlost, ne može da pobegne.
Evo kakvu ulogu može odigrati proces uvijanja u početnom trenutku rođenja svemira:
U početku, gravitaciono privlačenje zakrivljenog prostora omogućiće da se uvijanje pretvori u silu odbijanja, što će dovesti do nestanka materije u manjim delovima prostora. Ali tada proces uvijanja postaje veoma jak, pretvarajući se u tačku beskonačne gustine, dostižući stanje izuzetno velike, ali konačne gustine. Budući da se energija može pretvoriti u masu, vrlo visoka gravitacijska energija u ovom izuzetno gustom stanju može uzrokovati intenzivno stvaranje čestica, što uvelike povećava masu unutar crne rupe.
Sve veći broj čestica sa SPIN-om će dovesti do višeg nivoa prostorno-vremenskog uvijanja. Odbojni moment uvijanja može zaustaviti kolaps materije i stvoriti efekat "velikog odskoka" nalik lopti koja prethodno izleti iz vode, što će dovesti do procesa širenja svemira. Kao rezultat toga, posmatramo procese raspodjele mase, oblika i geometrije svemira koji odgovaraju ovom fenomenu.
Zauzvrat, torzioni mehanizam nudi neverovatan scenario, na osnovu kojeg je svaka crna rupa sposobna da proizvede novi, mladi Univerzum u sebi.
Dakle, naš vlastiti svemir može biti unutar crne rupe smještene u drugom svemiru.
Kao što ne možemo vidjeti šta se dešava unutar crne rupe, tako ni posmatrači u matičnom univerzumu ne mogu vidjeti šta se dešava u našem svijetu.
Kretanje materije kroz granicu crne rupe naziva se "horizont događaja" i događa se samo u jednom smjeru, osiguravajući smjer vremenskog vektora, koji doživljavamo kao kretanje naprijed.
Strelu vremena u našem Univerzumu, naslijedili smo od matičnog Univerzuma, kroz proces uvijanja.
Uvrtanje takođe može objasniti uočenu neravnotežu između materije i antimaterije u svemiru. Konačno, proces uvijanja može biti izvor tamne energije, misteriozne forme energije koja prožima cijeli naš prostor, povećavajući brzinu širenja svemira. Geometrija uvijanja proizvodi "kozmološku konstantu" koja se proteže na vanjske sile i najjednostavniji je način da se objasni postojanje tamne energije. Stoga, uočeno ubrzano širenje svemira može biti najjači dokaz za proces uvijanja.
Twisting stoga pruža teorijsku osnovu za scenario u kojem novi univerzum postoji unutar svake crne rupe. Ovaj scenario također djeluje kao sredstvo za rješavanje nekoliko velikih problema u modernoj teoriji gravitacije i kosmologiji, iako fizičari još uvijek trebaju kombinirati kvantnu mehaniku Einstein-Carton-Sciama-Kibblea sa kvantnom teorijom gravitacije.
U međuvremenu, novo razumijevanje kosmičkih procesa postavlja druga važna pitanja. Na primjer, šta znamo o matičnom univerzumu i crnoj rupi koja sadrži naš svemir? Koliko slojeva matičnog univerzuma imamo? Kako možemo provjeriti da je naš svemir u crnoj rupi?
Potencijalno potonja pitanja se mogu istražiti, budući da se sve zvijezde i crne rupe rotiraju, naš univerzum je trebao naslijediti os rotacije matičnog univerzuma kao "preferirani smjer".
Nedavno istraživanje 15.000 galaksija na jednoj hemisferi svemira pokazalo je da su one "lijevo", odnosno rotiraju u smjeru kazaljke na satu, dok su na drugoj hemisferi galaksije "desne" ili u suprotnom smjeru. Ali ovo otkriće još uvijek zahtijeva razmišljanje. U svakom slučaju, sada je jasno da je proces uvijanja u geometriji prostor-vremena pravi korak ka uspješnoj teoriji kosmologije.

Veličina i raznolikost okolnog svijeta može zadiviti svaku maštu. Svi predmeti i objekti koji okružuju osobu, druge ljude, razne vrste biljaka i životinja, čestice koje se mogu vidjeti samo mikroskopom, kao i neshvatljiva zvjezdana jata: sve ih objedinjuje koncept "Univerzuma".

Teorije o nastanku svemira su ljudi razvijali dugo vremena. Unatoč nepostojanju čak ni početnog koncepta religije ili nauke, u radoznalim umovima starih ljudi postavljala su se pitanja o principima svjetskog poretka i o položaju osobe u prostoru koji ga okružuje. Teško je izbrojati koliko teorija o nastanku Univerzuma danas postoji, neke od njih proučavaju vodeći svjetski poznati naučnici, druge su iskreno fantastične.

Kosmologija i njen predmet

Moderna kosmologija - nauka o strukturi i razvoju svemira - smatra pitanje njegovog nastanka jednom od najzanimljivijih i još uvijek nedovoljno proučavanih misterija. Priroda procesa koji su doprinijeli nastanku zvijezda, galaksija, solarnih sistema i planeta, njihov razvoj, izvor nastanka Univerzuma, kao i njegova veličina i granice: sve je to samo kratka lista proučavanih problema od strane savremenih naučnika.

Potraga za odgovorima na temeljnu zagonetku o formiranju svijeta dovela je do toga da danas postoje različite teorije o nastanku, postojanju, razvoju Univerzuma. Uzbuđenje stručnjaka u potrazi za odgovorima, izgradnjom i testiranjem hipoteza je opravdano, jer će pouzdana teorija o rođenju Univerzuma otkriti cijelom čovječanstvu vjerovatnoću postojanja života u drugim sistemima i planetama.

Teorije o nastanku Univerzuma imaju karakter naučnih koncepata, pojedinačnih hipoteza, religijskih učenja, filozofskih ideja i mitova. Svi su uslovno podijeljeni u dvije glavne kategorije:

1. Teorije prema kojima je svemir stvorio kreator. Drugim riječima, njihova suština je da je proces stvaranja Univerzuma bio svjesno i produhovljeno djelovanje, manifestacija volje
2. Teorije o nastanku Univerzuma, izgrađene na osnovu naučnih faktora. Njihovi postulati kategorički odbacuju i postojanje kreatora i mogućnost svjesnog stvaranja svijeta. Takve hipoteze se često zasnivaju na onome što se naziva principom osrednjosti. Oni ukazuju na vjerovatnoću postojanja života ne samo na našoj planeti, već i na drugima.

Kreacionizam - teorija stvaranja svijeta od strane Stvoritelja

Kao što ime implicira, kreacionizam (kreacija) je religiozna teorija o poreklu svemira. Ovaj pogled na svijet zasniva se na konceptu stvaranja Univerzuma, planete i čovjeka od strane Boga ili Stvoritelja.

Ideja je bila dominantna dugo vremena, sve do kraja 19. veka, kada se ubrzao proces akumulacije znanja u različitim oblastima nauke (biologija, astronomija, fizika), a evoluciona teorija postala široko rasprostranjena. Kreacionizam je postao svojevrsna reakcija kršćana koji se pridržavaju konzervativnih pogleda na otkrića koja se stiču. Dominantna ideja u to vrijeme samo je povećala kontradikcije koje su postojale između religijskih i drugih teorija.

Koja je razlika između naučnih i religijskih teorija

Glavne razlike između teorija različitih kategorija leže prvenstveno u terminima koje koriste njihovi pristaše. Dakle, u naučnim hipotezama, umjesto kreatora - priroda, a umjesto stvaranja - porijeklo. Uz to, postoje pitanja koja su na sličan način pokrivena različitim teorijama ili čak potpuno duplicirana.

Teorije o nastanku svemira, koje pripadaju suprotnim kategorijama, datiraju samu pojavu svemira na različite načine. Na primjer, prema najčešćoj hipotezi (teorija Velikog praska), Univerzum je nastao prije oko 13 milijardi godina.

Nasuprot tome, religiozna teorija o poreklu svemira daje potpuno drugačije figure:

• Prema kršćanskim izvorima, starost svemira koji je stvorio Bog u vrijeme rođenja Isusa Krista bila je 3483-6984 godine.
• Hinduizam sugerira da je naš svijet star otprilike 155 biliona godina.

Kant i njegov kosmološki model

Sve do 20. veka većina naučnika je bila mišljenja da je univerzum beskonačan. Ovaj kvalitet karakteriziraju vrijeme i prostor. Osim toga, po njihovom mišljenju, Univerzum je bio statičan i ujednačen.

Ideju o beskonačnosti svemira u svemiru iznio je Isaac Newton. Razvojem ove pretpostavke bavio se i ko je razvio teoriju o nepostojanju vremenskih ograničenja. Idući dalje, u teorijskim pretpostavkama, Kant je proširio beskonačnost univerzuma na broj mogućih bioloških proizvoda. Ovaj postulat je značio da u uvjetima antičkog i ogromnog svijeta, bez kraja i početka, može postojati bezbroj mogućih opcija, uslijed kojih je pojava bilo koje biološke vrste stvarna.

Na osnovu mogućeg nastanka životnih oblika, Darwinova teorija je kasnije razvijena. Posmatranja zvjezdanog neba i rezultati astronomskih proračuna potvrdili su Kantov kosmološki model.

Ajnštajnove refleksije

Početkom 20. veka Albert Ajnštajn je objavio svoj model univerzuma. Prema njegovoj teoriji relativnosti, u Univerzumu se istovremeno odvijaju dva suprotna procesa: širenje i kontrakcija. Međutim, složio se sa mišljenjem većine naučnika o stacionarnosti Univerzuma, pa je uveo koncept kosmičke odbojne sile. Njegov uticaj je dizajniran da uravnoteži privlačnost zvijezda i zaustavi proces kretanja svih nebeskih tijela kako bi se održala statična priroda Univerzuma.

Model svemira - prema Einsteinu - ima određenu veličinu, ali nema granica. Takva kombinacija je izvodljiva samo kada je prostor zakrivljen na način kao što se javlja u sferi.

Karakteristike prostora ovakvog modela su:

• Trodimenzionalnost.
• Zatvaranje sebe.
• Homogenost (nedostatak centra i ruba), u kojoj su galaksije ravnomjerno raspoređene.

A. A. Fridman: Univerzum se širi

Tvorac revolucionarnog modela svemira koji se širi, A. A. Fridman (SSSR) izgradio je svoju teoriju na osnovu jednačina koje karakterišu opštu teoriju relativnosti. Istina, općeprihvaćeno mišljenje u naučnom svijetu tog vremena bilo je statičnost našeg svijeta, pa se njegovom radu nije poklanjala dužna pažnja.

Nekoliko godina kasnije, astronom Edwin Hubble došao je do otkrića koje je potvrdilo Friedmanove ideje. Otkriveno je uklanjanje galaksija iz obližnjeg Mliječnog puta. Istovremeno, činjenica da je brzina njihovog kretanja proporcionalna udaljenosti između njih i naše galaksije postala je nepobitna.

Ovo otkriće objašnjava konstantno "povlačenje" zvijezda i galaksija jednih u odnosu na druge, što dovodi do zaključka o širenju svemira.

Konačno, Friedmanove zaključke prepoznao je Ajnštajn, koji je naknadno spomenuo zasluge sovjetskog naučnika kao osnivača hipoteze o širenju svemira.

Ne može se reći da postoje kontradikcije između ove teorije i opšte teorije relativnosti, međutim, sa širenjem Univerzuma morao je postojati početni impuls koji je izazvao raspršivanje zvijezda. Po analogiji sa eksplozijom, ideja je nazvana "Veliki prasak".

Stephen Hawking i antropski princip

Rezultat proračuna i otkrića Stephena Hawkinga bila je antropocentrična teorija nastanka svemira. Njegov tvorac tvrdi da postojanje planete tako dobro pripremljene za ljudski život ne može biti slučajno.

Teorija Stivena Hokinga o nastanku Univerzuma takođe predviđa postepeno isparavanje crnih rupa, njihov gubitak energije i emisiju Hokingovog zračenja.

Kao rezultat potrage za dokazima, identifikovano je i provjereno više od 40 karakteristika čije je poštovanje neophodno za razvoj civilizacije. Američki astrofizičar Hugh Ross procijenio je vjerovatnoću takve nenamjerne slučajnosti. Rezultat je bio broj 10 -53.

Naš univerzum sadrži trilion galaksija, od kojih svaka ima 100 milijardi zvijezda. Prema proračunima naučnika, ukupan broj planeta trebao bi biti 10 20. Ova brojka je 33 reda veličine manja od prethodno izračunate. Shodno tome, nijedna planeta u svim galaksijama ne može kombinovati uslove koji bi bili pogodni za spontani nastanak života.

Teorija velikog praska: nastanak svemira iz zanemarljive čestice

Naučnici koji podržavaju teoriju velikog praska dijele hipotezu da je svemir rezultat velikog praska. Glavni postulat teorije je tvrdnja da su prije ovog događaja svi elementi trenutnog Univerzuma bili zatvoreni u česticu koja je imala mikroskopske dimenzije. Dok su bili unutar njega, elementi su bili okarakterisani jedinstvenim stanjem u kojem indikatori kao što su temperatura, gustina i pritisak nisu mogli biti izmereni. One su beskrajne. Na materiju i energiju u ovom stanju ne utiču zakoni fizike.

Ono što se dogodilo prije 15 milijardi godina naziva se nestabilnost koja je nastala unutar čestice. Razbacani najmanji elementi postavili su temelje za svijet koji danas poznajemo.

U početku, Univerzum je bio maglina formirana od sićušnih čestica (manjih od atoma). Zatim su, kada su se spojili, formirali atome, koji su služili kao osnova zvjezdanih galaksija. Odgovaranje na pitanja o tome šta se dogodilo prije eksplozije, kao i šta je izazvalo, najvažniji su zadaci ove teorije o nastanku Univerzuma.

Tabela shematski prikazuje faze formiranja svemira nakon velikog praska.

Kao što slijedi iz gornjih podataka, svemir se nastavlja širiti i hladiti.

Stalno povećanje udaljenosti između galaksija je glavni postulat: ono što razlikuje teoriju velikog praska. Nastanak svemira na ovaj način može se potvrditi pronađenim dokazima. Postoje i razlozi za njegovo pobijanje.

Problemi teorije

S obzirom da teorija velikog praska nije dokazana u praksi, nije iznenađujuće da postoji nekoliko pitanja na koja ona ne može dati odgovor:

1. Singularnost. Ova riječ označava stanje svemira, komprimirano u jednu tačku. Problem teorije velikog praska je nemogućnost opisivanja procesa koji se odvijaju u materiji i prostoru u takvom stanju. Ovdje se ne primjenjuje opći zakon relativnosti, pa je nemoguće napraviti matematički opis i jednačine za modeliranje.
   Fundamentalna nemogućnost dobijanja odgovora na pitanje o početnom stanju Univerzuma diskredituje teoriju od samog početka. Njena nefikcijska izlaganja imaju tendenciju da zataškaju ili samo usput spominju ovu složenost. Međutim, za naučnike koji rade na obezbeđivanju matematičke osnove za teoriju velikog praska, ova poteškoća je prepoznata kao velika prepreka.
2. Astronomija. U ovoj oblasti teorija velikog praska se suočava sa činjenicom da ne može opisati proces nastanka galaksija. Na osnovu modernih verzija teorija, moguće je predvidjeti kako se pojavljuje homogeni oblak plina. Istovremeno, njegova gustina bi do sada trebala biti oko jedan atom po kubnom metru. Da biste dobili nešto više, ne možete bez prilagođavanja početnog stanja Univerzuma. Nedostatak informacija i praktičnog iskustva u ovoj oblasti postaju ozbiljne prepreke daljem modeliranju.

Postoji i neslaganje između izračunate mase naše galaksije i podataka dobijenih proučavanjem brzine njenog privlačenja prema svemu sudeći, težina naše galaksije je deset puta veća nego što se mislilo.

Kosmologija i kvantna fizika

Danas ne postoje kosmološke teorije koje se ne oslanjaju na kvantnu mehaniku. Uostalom, bavi se opisom ponašanja atomske i kvantne fizike.Razlika između kvantne fizike i klasične fizike (koju je izložio Newton) je u tome što druga posmatra i opisuje materijalne objekte, dok prva pretpostavlja isključivo matematički opis samo posmatranje i merenje. Za kvantnu fiziku materijalne vrijednosti ne predstavljaju predmet istraživanja, ovdje sam promatrač djeluje kao dio situacije koja se proučava.

Na osnovu ovih karakteristika, kvantna mehanika ima poteškoća da opiše univerzum, jer je posmatrač deo univerzuma. Međutim, govoreći o nastanku svemira, nemoguće je zamisliti autsajdere. Pokušaji da se razvije model bez učešća spoljnog posmatrača krunisani su kvantnom teorijom porekla Univerzuma J. Wheelera.

Njegova suština je da u svakom trenutku vremena dolazi do cijepanja Univerzuma i formiranja beskonačnog broja kopija. Kao rezultat, svaki od paralelnih Univerzuma se može posmatrati, a posmatrači mogu vidjeti sve kvantne alternative. U isto vrijeme, originalni i novi svijet su stvarni.

model inflacije

Glavni zadatak koji teorija inflacije treba da riješi je traženje odgovora na pitanja koja su ostala neistražena od strane teorije velikog praska i teorije ekspanzije. naime:

1. Zašto se svemir širi?
2. Šta je veliki prasak?

U tu svrhu, inflatorna teorija nastanka svemira predviđa ekstrapolaciju širenja na nultu tačku u vremenu, zaključak cjelokupne mase svemira u jednoj tački i formiranje kosmološke singularnosti, što je često koji se naziva veliki prasak.

Irelevantnost opšte teorije relativnosti, koja se u ovom trenutku ne može primeniti, postaje očigledna. Kao rezultat, samo teorijske metode, proračuni i zaključci mogu se primijeniti za razvoj općenitije teorije (ili "nove fizike") i rješavanje problema kosmološke singularnosti.

Nove alternativne teorije

Uprkos uspjehu modela kosmičke inflacije, postoje naučnici koji mu se protive, nazivajući ga neodrživim. Njihov glavni argument je kritika rješenja predloženih u teoriji. Protivnici tvrde da dobijena rješenja ostavljaju neke detalje izostavljene, drugim riječima, umjesto rješavanja problema početnih vrijednosti, teorija ih samo vješto prekriva.

Alternativa je nekoliko egzotičnih teorija, čija se ideja temelji na formiranju početnih vrijednosti prije velikog praska. Nove teorije o nastanku svemira mogu se ukratko opisati na sljedeći način:

• Teorija struna. Njegovi pristalice predlažu da se, pored uobičajenih četiri dimenzije prostora i vremena, uvedu dodatne dimenzije. Oni bi mogli igrati ulogu u ranim fazama svemira, a trenutno su u zbijenom stanju. Odgovarajući na pitanje o razlogu njihove kompaktifikacije, naučnici nude odgovor da je svojstvo superstruna T-dualnost. Stoga se žice "namotaju" na dodatne dimenzije i njihova veličina je ograničena.
• Brane teorija. Naziva se i M-teorija. U skladu sa svojim postulatima, na početku formiranja Univerzuma postoji hladni statički petodimenzionalni prostor-vreme. Četiri od njih (prostorne) imaju ograničenja, odnosno zidove - trobrane. Naš prostor je jedan od zidova, a drugi je skriven. Treća trobrana se nalazi u četvorodimenzionalnom prostoru, ograničena je sa dve granične brane. Teorija smatra da se treća brana sudara s našom i oslobađa veliku količinu energije. Upravo ovi uslovi postaju povoljni za nastanak velikog praska.

1. Ciklične teorije poriču jedinstvenost Velikog praska, tvrdeći da svemir prelazi iz jednog stanja u drugo. Problem sa takvim teorijama je povećanje entropije, prema drugom zakonu termodinamike. Posljedično, trajanje prethodnih ciklusa bilo je kraće, a temperatura tvari znatno viša nego za vrijeme Velikog praska. Vjerovatnoća za to je izuzetno mala.

Bez obzira koliko teorija o nastanku svemira postoji, samo dvije od njih su izdržale test vremena i prevazišle problem sve veće entropije. Razvili su ih naučnici Steinhardt-Turok i Baum-Frampton.

Ove relativno nove teorije o nastanku svemira iznesene su 80-ih godina prošlog veka. Imaju mnogo sljedbenika koji razvijaju modele zasnovane na tome, traže dokaze o pouzdanosti i rade na otklanjanju kontradikcija.

Teorija struna

Jedna od najpopularnijih među teorijama nastanka svemira - Prije nego što pređemo na opis njegove ideje, potrebno je razumjeti koncepte jednog od najbližih konkurenata, standardnog modela. Pretpostavlja se da se materija i interakcije mogu opisati kao određeni skup čestica, podijeljenih u nekoliko grupa:

• Kvarkovi.
• Leptoni.
• Bozoni.

Ove čestice su, u stvari, građevni blokovi svemira, budući da su toliko male da se ne mogu podijeliti na komponente.

Posebnost teorije struna je tvrdnja da takve cigle nisu čestice, već ultramikroskopske žice koje osciliraju. U ovom slučaju, oscilirajući na različitim frekvencijama, žice postaju analogi različitih čestica opisanih u standardnom modelu.

Da bismo razumjeli teoriju, moramo shvatiti da žice nisu nikakva materija, one su energija. Stoga teorija struna zaključuje da su svi elementi svemira sastavljeni od energije.

Vatra je dobra analogija. Gledajući ga, stiče se utisak njegove materijalnosti, ali se ne može dodirnuti.

Kosmologija za školsku decu

Teorije o nastanku Univerzuma ukratko se izučavaju u školama na časovima astronomije. Studenti se podučavaju osnovnim teorijama o tome kako je nastao naš svijet, šta se sa njim sada dešava i kako će se razvijati u budućnosti.

Svrha nastave je upoznavanje djece sa prirodom formiranja elementarnih čestica, hemijskih elemenata i nebeskih tijela. Teorije o nastanku svemira za djecu svode se na prikaz teorije velikog praska. Nastavnici koriste vizuelni materijal: slajdove, tabele, postere, ilustracije. Njihov glavni zadatak je probuditi interesovanje djece za svijet koji ih okružuje.

Gledajući umjetničko djelo, predivan pejzaž ili dijete, čovjek uvijek osjeti harmoniju bića.

Naučno rečeno, ovaj osjećaj koji nam govori da je sve u svemiru harmonično i međusobno povezano naziva se ne-lokalna koherentnost. Prema Erwinu Laszlu, da bismo objasnili prisustvo značajnog broja čestica u Univerzumu i kontinuiranu, ali nikako jednoličnu i linearnu evoluciju svega što postoji, moramo prepoznati prisustvo faktora koji nije ni materija ni energije.

Značaj ovog faktora danas je prepoznat ne samo u društvenim i humanističkim naukama, već iu fizici i prirodnim naukama. To je informacija – informacija kao realan i efikasan faktor koji postavlja parametre Univerzuma pri njegovom rođenju, a potom kontroliše evoluciju njegovih osnovnih elemenata koji se pretvaraju u složene sisteme.

A sada, oslanjajući se na podatke nove kosmologije, konačno smo se približili ostvarenju sna svakog naučnika – stvaranju holističke teorije svega.

Stvaranje holističke teorije svega

U prvom poglavlju raspravljat ćemo o problemu stvaranja teorije svega. Teorija koja zaslužuje ovo ime mora zaista biti teorija svega – holistička teorija svega što promatramo, doživljavamo i susrećemo, bilo da se radi o fizičkim objektima, živim bićima, društvenim i ekološkim fenomenima ili kreacijama uma i svijesti. Moguće je stvoriti takvu holističku teoriju svega - i to će biti pokazano u ovom i narednim poglavljima.

Postoji mnogo načina da shvatimo svijet: kroz vlastite ideje, mističnu intuiciju, umjetnost i poeziju, kao i kroz sisteme vjerovanja svjetskih religija. Od mnogih metoda koje su nam dostupne, jedna zaslužuje posebnu pažnju, jer je zasnovana na ponovljivom iskustvu, striktno se pridržava metodologije i otvorena je za kritiku i ponovnu procjenu. Ovo je put nauke.

Nauka je bitna. Važno je ne samo zato što je izvor novih tehnologija koje mijenjaju naše živote i svijet oko nas, već i zato što nam daje pouzdan pogled na svijet i nas u ovom svijetu.

Ali pogled na svijet kroz prizmu moderne nauke je dvosmislen. Do nedavno, nauka je oslikavala fragmentiranu sliku svijeta, koja je bila sastavljena od naizgled nezavisnih disciplina. Naučnicima je teško reći šta povezuje fizički univerzum i živi svijet, živi svijet i svijet društva, svijet društva sa sferama uma i svijesti. Sada se situacija mijenja; Na čelu nauke, sve više i više istraživača nastoji da dobije holističkiju, jedinstveniju sliku sveta. Prije svega, ovo se tiče fizičara koji rade na stvaranju ujedinjenih teorija i velikih ujedinjenih teorija. Ove teorije povezuju temeljna polja i sile prirode u koherentan teorijski okvir, sugerirajući da imaju zajedničko porijeklo.

Posebno obećavajući trend pojavio se posljednjih godina u kvantnoj fizici: pokušaj stvaranja teorije svega. Ovaj projekat se zasniva na teorijama struna i superstruna (takozvanih jer ove teorije tretiraju elementarne čestice kao vibrirajuće niti ili strune). Razvijene teorije svega koriste složene matematičke i višedimenzionalne prostore kako bi stvorile jednu glavnu jednačinu koja bi mogla objasniti sve zakone svemira.

Fizičke teorije svega

Teorije svega što trenutno razvijaju teorijski fizičari imaju za cilj da postignu ono što je Ajnštajn jednom nazvao "čitanjem uma Boga". Rekao je da kada bismo mogli da kombinujemo sve zakone fizičke prirode i stvorimo koherentan sistem jednačina, mogli bismo da objasnimo sve karakteristike univerzuma na osnovu ovih jednačina, što bi bilo jednako čitanju uma Boga .

Ajnštajn je napravio sopstveni pokušaj ove vrste u obliku jedinstvene teorije polja. Iako je nastavio svoje napore do svoje smrti 1955. godine, nije otkrio jednostavnu i moćnu jednačinu koja bi mogla objasniti sve fizičke pojave na logičan i koherentan način.

Ajnštajn je išao ka svom cilju, smatrajući sve fizičke pojave rezultatom interakcije polja. Sada znamo da nije uspio jer nije uzeo u obzir polja i sile koje djeluju na mikrofizičkom nivou stvarnosti. Ova polja (slabe i jake nuklearne sile) zauzimaju centralno mjesto u kvantnoj mehanici, ali ne i u teoriji relativnosti.

Danas većina teoretskih fizičara ima drugačiji pristup: oni smatraju da je kvant, diskretni aspekt fizičke stvarnosti, elementarna jedinica. Ali fizička priroda kvanta je revidirana: oni se ne smatraju zasebnim česticama materije i energije, već vibrirajućim jednodimenzionalnim nitima - strunama i superstrunama. Fizičari pokušavaju da predstave sve zakone fizike kao vibracije superstruna u višedimenzionalnom prostoru. Oni svaku česticu vide kao žicu koja stvara sopstvenu "muziku" zajedno sa svim ostalim česticama. Na kosmičkom nivou, cijele zvijezde i galaksije vibriraju zajedno, kao i cijeli univerzumi. Zadatak fizičara je da kreiraju jednačinu koja će pokazati kako je jedna vibracija povezana s drugom, tako da se sve one mogu izraziti u jednoj super jednačini. Ova jednačina bi dešifrovala muziku, koja utjelovljuje najbeskonačniju i fundamentalnu harmoniju kosmosa.

U vrijeme pisanja ovog teksta, teorije svega zasnovane na teoriji struna su još uvijek ambiciozne ideje: niko nikada nije stvorio superjednačinu koja izražava harmoniju fizičkog univerzuma u formuli koja je tako jednostavna kao Einsteinova E = mc2. U stvari, postoji toliko mnogo problema u ovoj oblasti da sve više fizičara sugeriše da će biti potreban novi koncept kako bi se postigao napredak. Jednačine teorije struna zahtijevaju više dimenzija, četverodimenzionalni prostor-vrijeme nije dovoljan.

Teorija je prvobitno zahtijevala 12 dimenzija kako bi sve vibracije povezala u jednu teoriju, ali sada se vjeruje da je dovoljno "samo" 10 ili 11 dimenzija, pod uslovom da se vibracije javljaju u višedimenzionalnijem "hiperprostoru". Štaviše, teorija struna zahtijeva postojanje prostora i vremena za svoje strune, ali ne može pokazati kako su vrijeme i prostor mogli nastati. I, konačno, zbunjujuće je da ova teorija ima toliko mogućih rješenja – oko 10.500 – da postaje potpuno neshvatljivo zašto je naš Univerzum takav kakav jeste (iako svako rješenje vodi u drugačiji Univerzum).

Fizičari koji žele da spasu teoriju struna izneli su različite hipoteze. Na primjer, svi mogući univerzumi koegzistiraju, iako mi živimo samo u jednom od njih. Ili možda naš univerzum ima mnogo aspekata, ali mi percipiramo samo jedan nama poznat. Evo nekoliko hipoteza koje su iznijeli teorijski fizičari koji nastoje pokazati da teorije struna imaju određeni stupanj realizma. Ali nijedan od njih nije zadovoljavajući, a neki kritičari, uključujući Petera Voighta i Leeja Smolina, spremni su zakopati teoriju struna.

Smolin je jedan od osnivača teorije kvantne gravitacije petlje, prema kojoj je prostor mreža ćelija koja povezuje sve tačke. Teorija objašnjava kako su prostor i vrijeme nastali, a također objašnjava i "akciju na daljinu", odnosno čudan "odnos" koji leži u osnovi fenomena poznatog kao nelokalnost. Ovaj fenomen ćemo detaljnije istražiti u poglavlju 3.

Nije poznato da li će fizičari moći stvoriti radnu teoriju svega. Jasno je, međutim, da čak i ako uloženi napori budu uspješni, stvaranje prave teorije svega samo po sebi neće značiti uspjeh. U najboljem slučaju, fizičari će stvoriti fizičku teoriju svega – teoriju koja neće biti teorija svega, već samo teorija svih fizičkih objekata. Prava teorija svega uključivat će više od samo matematičkih formula koje izražavaju fenomene koje proučava ova oblast kvantne fizike. Ne postoje samo vibrirajuće strune i kvantni događaji povezani s njima u Univerzumu. Život, um, kultura i svijest su dio stvarnosti svijeta, a istinska teorija svega će ih također uzeti u obzir.

Ken Wilber, autor The Theory of Everything, se slaže. On govori o "holističkoj viziji" oličenoj u istinskoj teoriji svega. Međutim, on ne nudi takvu teoriju, već uglavnom raspravlja o tome šta bi ona mogla biti i opisuje je u smislu evolucije kulture i svijesti u odnosu na njihove vlastite teorije. Holistička teorija svega što ima naučne temelje tek treba da se stvori.

Pristupi pravoj teoriji svega

Prava teorija svega se može stvoriti. Iako ide dalje od teorija struna i superstruna, u kojima fizičari pokušavaju razviti vlastitu superteoriju, dobro se uklapa u okvire same nauke. Zaista, zadatak stvaranja istinske holističke teorije svega je lakši od zadatka stvaranja fizičke teorije svega. Kao što vidimo, fizičke teorije svega teže da zakone fizike svedu na jednu formulu – sve one zakone koji upravljaju interakcijom čestica i atoma, zvijezda i galaksija; mnogo složenih entiteta sa složenim interakcijama. Lakše je i razumnije tražiti osnovne zakone i procese koji dovode do ovih entiteta i njihovih interakcija.

Računarsko modeliranje složenih struktura pokazuje da je kompleks stvoren i da se može objasniti osnovnim i relativno jednostavnim početnim uslovima. Kao što je pokazala John von Neumannova teorija ćelijskih automata, dovoljno je definisati glavne komponente sistema i postaviti pravila - algoritme - koji upravljaju njihovim ponašanjem (ovo je osnova svih kompjuterskih modela: programeri govore računaru šta da radi u svakoj fazi procesa modeliranja, a kompjuter radi ostalo). Ograničeni i neočekivano jednostavan skup osnovnih elemenata vođen malim brojem algoritama može stvoriti naizgled neshvatljivu složenost ako se dozvoli da se proces odvija tokom vremena. Skup pravila koja nose informacije o elementima pokreće proces koji naređuje i organizira elemente, koji su na taj način u stanju stvoriti sve složenije strukture i odnose.

U pokušaju da stvorimo istinsku holističku teoriju svega, možemo slijediti sličan put. Možemo početi s elementarnim stvarima – stvarima koje stvaraju druge stvari, a da ih one ne generiraju. Zatim moramo definirati jednostavan skup pravila koji će stvoriti nešto složenije. U osnovi, tada bismo trebali biti u stanju objasniti kako je nastala svaka "stvar" na svijetu.

Pored teorija struna i superstruna, u novoj fizici postoje teorije i koncepti, zahvaljujući kojima se ova grandiozna ideja može realizovati. Koristeći otkrića u naprednim poljima teorije čestica i polja, možemo identificirati osnovu koja stvara sve, a da je sama nečim generira. Ova osnova, kao što ćemo vidjeti, je more virtualne energije poznato kao kvantni vakuum. Možemo se pozvati i na skup pravila (zakona prirode) koji nam govore kako se osnovni elementi stvarnosti – čestice poznate kao kvanti – u interakciji sa svojom kosmičkom osnovom pretvaraju u složene stvari.

Međutim, moramo dodati novi element da bismo dobili pravu holističku teoriju svega. Trenutno poznati zakoni prema kojima postojeći objekti svijeta nastaju iz kvantnog vakuuma su zakoni interakcije zasnovani na prijenosu i transformaciji energije. Pokazalo se da su ovi zakoni dovoljni da objasne kako se stvarni objekti - u obliku parova čestica-antičestica - stvaraju i izlaze iz kvantnog vakuuma. Ali oni ne daju objašnjenje zašto je u Velikom prasku stvoreno više čestica nego antičestica; i takođe kako su se, tokom milijardi godina, čestice koje su preživele kombinovale u sve složenije strukture: u galaksije i zvezde, atome i molekule, i (na odgovarajućim planetama) u makromolekule, ćelije, organizme, društva, ekološke niše i čitave biosfere.

Da bismo objasnili prisustvo značajnog broja čestica u Univerzumu („materija” za razliku od „antimaterije”) i kontinuiranu, ali nikako jednoličnu i linearnu evoluciju svega što postoji, moramo prepoznati prisustvo faktora koji nije ni materija ni energija. Značaj ovog faktora danas je prepoznat ne samo u društvenim i humanističkim naukama, već iu fizici i prirodnim naukama. To je informacija – informacija kao realan i efikasan faktor koji postavlja parametre Univerzuma pri njegovom rođenju, a potom kontroliše evoluciju njegovih osnovnih elemenata koji se pretvaraju u složene sisteme.

Većina nas informacije razumije kao podatke ili ono što je poznato osobi. Fizičke i prirodne nauke otkrivaju da informacije nadilaze granice svijesti pojedinca, pa čak i svih ljudi zajedno.

Informacija je sastavni aspekt i fizičke i biološke prirode. Veliki fizičar David Bohm nazvao je informaciju procesom koji utiče na primaoca, "oblikujući" ga. Prihvatićemo ovaj koncept.

Informiranje nije ljudski proizvod, nije nešto što stvaramo kada pišemo, brojimo, govorimo i komuniciramo. Mudraci antike su odavno znali, a savremeni naučnici će to ponovo naučiti, da je informacija prisutna u svetu bez obzira na ljudsku volju i postupke i da je odlučujući faktor u evoluciji svega što ispunjava stvarni svet. Osnova za stvaranje istinske teorije svega je priznanje da je informacija osnovni faktor u prirodi.

O zagonetkama i mitovima

Pokretačke snage za nadolazeću promjenu paradigme u nauci

Započet ćemo našu potragu za istinskom holističkom teorijom svega posmatrajući faktore koji nauku približavaju promjeni paradigme. Ključni faktori su misterije koje se pojavljuju i akumuliraju u toku naučnog istraživanja: anomalije koje trenutna paradigma ne može objasniti. Ovo gura naučnu zajednicu da traga za novim pristupima anomalnim pojavama. Takvi istraživački napori (nazvat ćemo ih "znanstveni mitovi") sadrže mnoge ideje. Neke od ovih ideja mogu sadržavati ključne koncepte koji će naučnike dovesti do nove paradigme – paradigme koja može razjasniti misterije i anomalije i poslužiti kao osnova za pravu holističku teoriju svega.

Vodeći naučnici nastoje proširiti i produbiti svoje razumijevanje proučavanog segmenta stvarnosti. Oni sve više razumiju relevantan dio ili aspekt stvarnosti, ali ne mogu direktno proučavati ovaj dio ili aspekt – mogu ga shvatiti samo kroz koncepte pretvorene u hipoteze i teorije. Koncepti, hipoteze i teorije nisu dovoljno jaki, mogu biti pogrešni. U stvari, obeležje istinski naučne teorije (prema filozofu nauke Sir Karlu Popperu) je pobijanje. Teorije su krivotvorene kada predviđanja iz njih nisu potvrđena opservacijama. U ovom slučaju, zapažanja su anomalna, a teorija koja se razmatra se ili smatra pogrešnom i odbacuje, ili je potrebno revidirati.

Pobijanje teorija je pokretač stvarnog naučnog napretka. Kada sve funkcioniše, može doći do napretka, ali on je delimičan (prečišćavanje postojeće teorije kako bi se uklopila u nova zapažanja). Pravi napredak se dešava kada to nije moguće. Prije ili kasnije dođe trenutak kada, umjesto da pokušaju da revidiraju postojeće teorije, naučnici radije počnu tražiti jednostavniju i objašnjavajuću teoriju. Otvoren je put za fundamentalnu obnovu teorije: promjenu paradigme.

Promjenu paradigme pokreće akumulacija zapažanja koja se ne uklapaju u prihvaćene teorije i ne mogu se uklopiti u njih nakon jednostavnog usavršavanja takvih teorija. Dolazi faza nastanka nove i prihvatljivije naučne paradigme. Izazov je pronaći fundamentalne nove koncepte koji će činiti osnovu nove paradigme.

Postoje strogi zahtjevi za naučnu paradigmu. Teorija zasnovana na njoj trebalo bi da omogući naučnicima da objasne sva otkrića koja je prethodna teorija mogla objasniti, kao i anomalna zapažanja. Trebalo bi objediniti sve relevantne činjenice u jednostavniji i istovremeno potpuniji koncept. To je upravo ono što je Ajnštajn uradio na prelazu iz 20. veka kada je prestao da traga za uzrocima čudnog ponašanja svetlosti u okviru Njutnove fizike i umesto toga stvorio novi koncept fizičke stvarnosti - teoriju relativnosti. Kako je sam rekao, ne možete riješiti problem na istom nivou na kojem je nastao. U neočekivano kratkom vremenu, zajednica fizike je napustila klasičnu fiziku koju je utemeljio Newton, a njeno mjesto je zauzeo Ajnštajnov revolucionarni koncept.

U prvoj deceniji 20. veka nauka je doživela promenu paradigme. Sada, u prvoj deceniji 21. veka, misterije i anomalije se ponovo gomilaju, a naučna zajednica se suočava sa sljedećom promjenom paradigme jednako fundamentalnom i revolucionarnom kao što je tranzicija iz Newtonovog mehaničkog svijeta u Ajnštajnov relativni univerzum.

Moderna promjena paradigme sprema se u vrhunskim akademskim krugovima već neko vrijeme. Naučne revolucije nisu trenutni procesi u kojima nova teorija odmah zauzima svoje mjesto. One mogu biti brze, kao u slučaju Einsteinove teorije, ili produžene u vremenu, kao što je prijelaz sa klasične Darwinove teorije na šire biološke koncepte post-darvinizma.

Prije nego što početne revolucije donesu konačni rezultat, nauke u kojima postoje anomalije prolaze kroz period nestabilnosti. Glavni naučnici brane postojeće teorije, dok slobodoumni naučnici u najsavremenijim oblastima istražuju alternative. Potonji su iznijeli nove ideje koje nude drugačiji pogled na fenomene poznate tradicionalnim naučnicima. Neko vrijeme alternativni koncepti koji u početku postoje u obliku radnih hipoteza izgledaju, ako ne fantastični, onda čudni.

Ponekad liče na mitove koje su izmislili maštoviti istraživači. Međutim, nisu. "Mitovi" ozbiljnih istraživača zasnovani su na pažljivo kalibriranoj logici; kombinuju ono što je već poznato o segmentu svijeta koji određena disciplina istražuje sa onim što je još uvijek zbunjujuće. Ovo nisu obični mitovi, to su "znanstveni mitovi" - razrađene hipoteze koje su otvorene za testiranje i stoga se mogu potvrditi ili opovrgnuti promatranjem i eksperimentom.

Proučavanje anomalija koje se nalaze u opservacijama i eksperimentima, i smišljanje provjerljivih mitova koji ih mogu objasniti, glavne su komponente fundamentalnih naučnih istraživanja. Ako anomalije nastave da postoje uprkos svim naporima naučnika koji se pridržavaju stare paradigme, i ako ovaj ili onaj naučni mit koji iznose slobodoumni naučnici nudi jednostavnije i logičnije objašnjenje, kritična masa naučnika (uglavnom mladih) prestaje da pridržavati se stare paradigme. Ovako počinje promjena paradigme. Koncept, koji je do sada bio mit, počinje se smatrati pouzdanom naučnom teorijom.

U istoriji nauke postoji bezbroj primjera uspješnih i neuspjelih mitova. Potvrđeni mitovi – koji se smatraju pouzdanim, iako ne potpuno istinitim naučnim teorijama – uključuju sugestiju Charlesa Darwina da su sve žive vrste potekle od zajedničkog pretka, te hipotezu Alana Gutha i Andrewa Lindea da je svemir nastao u super-brzoj "širenje" koja je uslijedila nakon njegovog rođenje tokom Velikog praska. Neuspjeli mitovi (oni koji su nudili manje nego tačna ili bolja objašnjenja za relevantne fenomene) uključuju ideju Hansa Driescha da evolucija života slijedi unaprijed određeni plan u procesu vođenom svrhom zvanom entelehija, i Einsteinovu hipotezu da dodatna fizička sila, nazvana kosmološka konstanta, ne dozvoljava da svemir propadne zbog sile gravitacije. (Zanimljivo, kako ćemo saznati, neke od ovih tvrdnji se sada dovode u pitanje: moguće je da će Guthova i Lindeova teorija ekspanzije biti zamijenjena širim konceptom cikličkog univerzuma, a Ajnštajnova kosmološka konstanta još uvijek nije bila pogrešna... )

Primjeri modernih naučnih mitova

Evo tri radne hipoteze – „naučne mitove“ – koje su izneli veoma cenjeni naučnici. Sva tri, iako naizgled nevjerovatna, privukla su ozbiljnu pažnju naučne zajednice.

10100 univerzuma

Godine 1955, fizičar Hugh Everett ponudio je zapanjujuće objašnjenje za kvantni svijet (koji je kasnije postao osnova za jedan od najpopularnijih romana Michaela Crichtona, Time's Arrow). Everettova hipoteza o paralelnom svemiru povezana je s misteriozno otkrićem u kvantnoj fizici: sve dok se čestica ne promatra, izmjeri ili manipulira na bilo koji način, ona je u čudnom stanju, koje je superpozicija svih mogućih stanja. Međutim, kada se čestica promatra, mjeri ili djeluje na nju, ovo stanje superpozicije nestaje: čestica je u jednom stanju, kao i svaki "običan" objekt. Budući da je stanje superpozicije opisano kao složena valna funkcija povezana s imenom Erwina Schrödingera, kada stanje superpozicije nestane, za Schrödingerovu valna funkcija se kaže da kolabira.

Problem je u tome što je nemoguće reći koja će od mnogih mogućih virtuelnih stanja čestica zauzeti. Izbor čestice izgleda nepredvidiv – potpuno nezavisan od uslova koji pokreću kolaps valne funkcije. Prema Everettovoj hipotezi, neodređenost kolapsa valne funkcije ne odražava uslove koji postoje u svijetu. Nema tu neizvjesnosti: svako virtuelno stanje koje je odabrala čestica je izvjesno – jednostavno je samo po sebi prisutno u svijetu!

Evo kako se kolaps dešava: kada se meri kvant, postoji niz mogućnosti, od kojih je svaka povezana sa posmatračem ili mernim uređajem. Uočavamo samo jednu od mogućnosti u naizgled slučajnom procesu selekcije. Ali, prema Everettu, izbor nije slučajan, jer se ovaj izbor ne dešava: sva moguća stanja kvanta se ostvaruju svaki put kada se on izmeri ili posmatra; oni jednostavno
nisu realizovane u jednom svetu. Mnoga moguća kvantna stanja se realizuju u istom broju univerzuma.
Pretpostavimo da kada se mjeri kvant kao što je elektron, postoji 50 posto šanse da će porasti, a jednaka šansa da će se spustiti. Tada nemamo jedan Univerzum u kojem kvant može ići gore ili dolje sa vjerovatnoćom od 50 do 50, već dva paralelna. U jednom od univerzuma, elektron se zapravo kreće gore, au drugom se spušta. U svakom od ovih univerzuma postoji i posmatrač ili mjerni instrument. Dva ishoda postoje istovremeno u dva univerzuma, baš kao posmatrači ili mjerni instrumenti.

Naravno, kada se višestruka stanja superpozicije čestice konvergiraju u jedno, postoje ne samo dva, već više mogućih virtuelnih stanja koje čestica može preuzeti. Dakle, mora postojati mnogo univerzuma, možda oko 10100, u svakom od kojih postoje posmatrači i mjerni instrumenti.

Univerzum koji je stvorio posmatrač

Ako postoji 10100 ili čak 10500 univerzuma (uprkos činjenici da u većini njih život nikada nije mogao nastati), kako to da živimo u takvom Univerzumu u kojem postoje složeni oblici života? Može li ovo biti puka slučajnost? Mnogi naučni mitovi su posvećeni ovom pitanju, uključujući antropski kosmološki princip, koji tvrdi da je naše posmatranje ovog univerzuma povezano sa tako srećnom slučajnošću. Nedavno su Stephen Hawking iz Cambridgea i Thomas Hertog iz CERN-a (Evropske organizacije za nuklearna istraživanja) došli do matematičkog odgovora. Prema njihovoj teoriji univerzuma koju je stvorio posmatrač, odvojeni univerzumi se ne granaju u vremenu i postoje sami (kao što teorija struna sugeriše), već svi mogući univerzumi postoje istovremeno u stanju superpozicije. Naše postojanje u ovom univerzumu bira put koji vodi upravo do takvog univerzuma, između svih drugih puteva koji vode do svih ostalih univerzuma; svi ostali putevi su isključeni. Dakle, u ovoj teoriji, uzročni lanac događaja je obrnut: sadašnjost određuje prošlost. To ne bi bilo moguće da je svemir imao određeno početno stanje, jer bi se iz određenog stanja rodila određena historija. Ali, tvrde Hawking i Hertog, svemir nema početno određeno stanje, nema referentnu tačku - takva granica jednostavno ne postoji.

Holografski univerzum

Ovaj naučni mit tvrdi da je svemir hologram (ili se barem može smatrati takvim). (U hologramu, o kojem ćemo detaljnije govoriti malo kasnije, dvodimenzionalni model stvara sliku u tri dimenzije.) Vjeruje se da se sve informacije koje čine Univerzum nalaze na njegovoj periferiji, tj. dvodimenzionalna površina. Ova dvodimenzionalna informacija potiče iz svemira u tri dimenzije. Univerzum vidimo kao trodimenzionalni, iako je nešto što ga čini onim što jeste dvodimenzionalno polje informacija. Zašto je ova naizgled apsurdna ideja postala tema kontroverzi i istraživanja?

Problem koji teorija holografskog univerzuma eliminiše pripada oblasti termodinamike. Prema njenom čvrsto utvrđenom drugom zakonu, nivo haosa nikada ne može da se smanji u zatvorenom sistemu. To znači da se nivo haosa nikada ne može smanjiti u univerzumu u cjelini jer, ako posmatramo kosmos u njegovoj cjelini, on je zatvoreni sistem (nema spolja i, stoga, ništa ne može postati otvoreno). To što se nivo haosa ne može smanjiti znači da se poredak koji se može predstaviti kao informacija ne može povećati. Prema kvantnoj teoriji, informacija koja stvara ili održava red mora biti konstantna, ne može postati više ili manje.

Ali šta se dešava sa informacijama kada materija nestane u crnim rupama? Može se činiti da crne rupe uništavaju informacije sadržane u materiji. Ovo, međutim, prkosi kvantnoj teoriji. Da bi riješio ovu misteriju, Stephen Hawking je zajedno sa Jacobom Bekensteinom, tada na Univerzitetu Princeton, zaključio da je haos u crnoj rupi proporcionalan njenoj površini. Unutar crne rupe ima mnogo više prostora za red i informacije nego na površini. U jednom kubnom centimetru, na primjer, ima mjesta za 1099 Planckovih volumena i samo 1066 bitova informacija na površini (Plankov volumen je gotovo neshvatljivo mali prostor omeđen stranicama od 10-35 metara). Leonard Susskind sa Stanforda i Gerard 't Hooft sa Univerziteta Utrech su predložili da se informacije unutar crne rupe ne gube, već se holografski pohranjuju na njenoj površini.

Matematika je našla neočekivanu upotrebu za holograme 1998. godine, kada je Huan Maldacena, tada na Univerzitetu Harvard, pokušao da radi sa teorijom struna u kvantnoj gravitaciji. Maldacena je otkrio da je sa žicama lakše raditi u 5D nego u 4D. (Prostor percipiramo u tri dimenzije: dvije ravni duž površine i jedna okomito. Četvrta dimenzija bi bila okomita na ove tri, ali se ne može percipirati. Matematičari mogu dodati bilo koji broj dimenzija, udaljavajući se sve dalje od percipiranog svijeta .) Rješenje se činilo očiglednim: pretpostavimo da je petodimenzionalni prostor unutar crne rupe zapravo hologram četverodimenzionalnog prostora na njenoj površini. Tada je moguće napraviti relativno lake proračune u pet dimenzija, radeći sa četvorodimenzionalnim prostorom.

Da li je metoda smanjenja broja dimenzija prikladna za Univerzum u cjelini? Kao što smo vidjeli, teoretičari struna se bore sa mnogim dodatnim dimenzijama, otkrivajući da trodimenzionalni prostor nije dovoljan da bi izvršili njihov zadatak: da vežu vibracije različitih struna u svemiru u jednu jednačinu. Holografski princip bi mogao pomoći, jer bi se svemir mogao smatrati višedimenzionalnim hologramom pohranjenim u manjem broju dimenzija na svojoj periferiji.

Holografski princip mogao bi olakšati izračunavanje teorije struna, ali on nosi fantastične pretpostavke o prirodi svijeta. Čak ni Gerard 't Hooft, koji je bio jedan od osnivača ovog principa, više ga ne smatra neospornim. Rekao je da u tom kontekstu holografija nije princip, već problem. Možda bi, sugerirao je, kvantna gravitacija mogla biti izvedena iz fundamentalnijeg principa koji ne poštuje zakone kvantne mehanike.

U vremenima naučne revolucije, kada je postojeća paradigma pod pritiskom, iznose se novi naučni mitovi, ali nisu svi potvrđeni. Teoretičari su se ukorijenili u uvjerenju da je, kako je rekao Galileo, "knjiga prirode napisana jezikom matematike" i zaboravili su da ne postoji sve u jeziku matematike u knjizi prirode. Kao rezultat toga, mnogi matematički osmišljeni mitovi ostaju samo mitovi. Drugi, međutim, nose sjeme značajnog naučnog napretka. U početku niko sa sigurnošću ne zna koje će od sjemena proklijati i donijeti plod. Polje je uzavrelo, u stanju je kreativnog haosa.

Ovo je danas stanje u mnogim naučnim disciplinama. Anomalni fenomeni se umnožavaju u fizičkoj kosmologiji, kvantnoj fizici, evolucijskoj i kvantnoj biologiji i novom polju istraživanja svijesti. Oni stvaraju sve veću nesigurnost i tjeraju otvorene naučnike da pomjeraju granice prihvaćenih teorija. Dok konzervativni istraživači inzistiraju da se samo ideje objavljene u poznatim naučnim časopisima i reprodukovane u udžbenicima mogu smatrati naučnim, vrhunski istraživači traže fundamentalno nove koncepte, uključujući i one koji su se pre samo nekoliko godina smatrali izvan okvira njihovih disciplina. .

Sve više naučnih disciplina opisuje svijet na sve nevjerovatnije načine. Kosmologija joj je dodala tamnu materiju, tamnu energiju i višedimenzionalne prostore; kvantna fizika - čestice koje su trenutno povezane u prostor-vreme na dubljim nivoima stvarnosti; biologija - živa materija, koja pokazuje integritet kvanta; a studije svijesti su transpersonalne veze neovisne o prostoru i vremenu. Ovo su samo neke od već potvrđenih naučnih teorija koje se danas smatraju punopravnim.

Nove elementarne čestice se više ne mogu detektovati. Takođe, alternativni scenario omogućava rešavanje problema masovne hijerarhije. Studija je objavljena na arXiv.org.

© Diomedia

Teorija se zove Prirodnost. Definira se na energetskim skalama reda elektroslabe interakcije, nakon razdvajanja elektromagnetne i slabe interakcije. Ovo je bilo oko deset na minus trideset dva - deset na minus dvanaestoj sekundi nakon Velikog praska. Tada je, prema autorima novog koncepta, u Univerzumu postojala hipotetička elementarna čestica - rehiton (ili reheaton, od engleskog reheaton), čiji je raspad doveo do formiranja fizike koja se danas posmatra.

Kako je Univerzum postao hladniji (temperatura materije i radijacije su se smanjili) i ravniji (geometrija prostora se približila Euklidskoj), rehiton se raspao na mnoge druge čestice. Formirali su grupe čestica koje gotovo nisu međusobno djelovale, gotovo identične u pogledu vrsta, ali se razlikuju po masi Higgsovog bozona, a time i po vlastitoj masi.

Broj takvih grupa čestica, koje, prema naučnicima, postoje u modernom Univerzumu, dostiže nekoliko hiljada triliona. Jedna od ovih porodica uključuje i fiziku opisanu standardnim modelom (SM) i čestice i interakcije uočene u eksperimentima na LHC-u. Nova teorija omogućava napuštanje supersimetrije, koja se još uvijek neuspješno traži, i rješava problem hijerarhije čestica.

Konkretno, ako je masa Higgsovog bozona nastalog kao rezultat raspada rehitona mala, tada će masa preostalih čestica biti velika, i obrnuto. To je ono što rješava problem elektroslabe hijerarhije povezane s velikim jazom između eksperimentalno promatranih masa elementarnih čestica i energetskih skala ranog Univerzuma. Na primjer, pitanje zašto je elektron s masom od 0,5 megaelektronvolta skoro 200 puta lakši od miona s istim kvantnim brojevima nestaje samo po sebi - postoje potpuno isti skupovi čestica u Univerzumu gdje ta razlika nije toliko jaka .

Prema novoj teoriji, Higsov bozon uočen u eksperimentima na LHC-u je najlakša čestica ovog tipa, nastala kao rezultat raspada rehitona. Druge grupe još neotkrivenih čestica povezuju se sa težim bozonima - analozima trenutno otkrivenih i dobro proučenih leptona (koji ne učestvuju u jakoj interakciji) i hadrona (koji učestvuju u jakoj interakciji).

© EP Department / CERN

Nova teorija ne poništava, ali čini nepotrebnim uvođenje supersimetrije, koja podrazumijeva udvostručenje (barem) broja poznatih elementarnih čestica zbog prisustva superpartnera. Na primjer, za foton - fotino, kvark - squark, higgs - higgsino, i tako dalje. Spin superpartnera mora se razlikovati za polucijeli broj od spina originalne čestice.

Matematički, čestica i superčestica se kombinuju u jedan sistem (supermultiplet); svi kvantni parametri i mase čestica i njihovih partnera u egzaktnoj supersimetriji se poklapaju. Vjeruje se da je supersimetrija u prirodi narušena, pa stoga masa superpartnera znatno premašuje masu njihovih čestica. Da bi se otkrile supersimetrične čestice, bili su potrebni moćni akceleratori poput LHC-a.

Ako postoji supersimetrija ili bilo koje nove čestice ili interakcije, autori nove studije vjeruju da bi se oni mogli otkriti na skali od deset teraelektronvolti. Ovo je skoro na granici mogućnosti LHC-a, i ako je predložena teorija tačna, otkriće novih čestica tamo je krajnje malo vjerovatno.

© arXiv.org

Signal blizu 750 gigaelektronvolta, koji bi mogao ukazivati ​​na raspad teške čestice na dva gama fotona, kako su naučnici iz saradnje CMS (Compact Muon Solenoid) i ATLAS (A Toroidal LHC ApparatuS) koji rade na LHC-u izvijestili u decembru 2015. i martu 2016. , prepoznaje se kao statistički šum. Od 2012. godine, kada je postalo poznato otkriće Higgsovog bozona u CERN-u, nisu identificirane nove fundamentalne čestice predviđene SM ekstenzijama.

Kanadski i američki naučnik iranskog porijekla Nima Arkani-Hamed, koji je predložio novu teoriju, dobio je nagradu za osnovnu fiziku 2012. godine. Nagradu je iste godine ustanovio ruski biznismen Jurij Milner.

Stoga se očekuje pojava teorija u kojima nestaje potreba za supersimetrijom. "Postoji mnogo teoretičara, uključujući i mene, koji vjeruju da je ovo potpuno jedinstveno vrijeme kada rješavamo važna i sistemska pitanja, a ne o detaljima bilo koje sljedeće elementarne čestice", rekao je glavni autor nove studije, fizičar sa Univerziteta Princeton (SAD).

Ne dijele svi njegov optimizam. Dakle, fizičar Matt Strassler sa Univerziteta Harvard vjeruje da je matematičko opravdanje nove teorije nategnuto. U međuvremenu, Paddy Fox iz Enrico Fermi National Accelerator Laboratory u Bataviji (SAD) vjeruje da će nova teorija biti testirana u narednih deset godina. Po njegovom mišljenju, čestice formirane u grupi sa bilo kojim teškim Higsovim bozonom trebale bi ostaviti svoje tragove na CMB - drevnom mikrotalasnom zračenju predviđenom teorijom Velikog praska.

Kognitivna ekologija: Naučnici sa Univerziteta u Sautemptonu napravili su veliki iskorak u svom pokušaju da razotkriju misterije našeg univerzuma. Jedno od najnovijih dostignuća teorijske fizike je holografski princip.

Naučnici sa Univerziteta Sautempton napravili su značajan napredak u pokušaju da razotkriju misterije našeg univerzuma. Jedno od najnovijih dostignuća teorijske fizike je holografski princip. Prema njemu, naš univerzum se smatra hologramom, a mi formulišemo zakone fizike za takav holografski univerzum.

Najnoviji rad prof. Skenderisa i dr. Marca Caldarellija sa Univerziteta u Southamptonu, dr. Joan Camps sa Univerziteta Cambridge i dr. Blaisea Gutera sa Nordijskog instituta za teorijsku fiziku Švedske objavljen je u časopisu Physical Review D i posvećen je ujedinjenju negativno zakrivljenog prostor-vremena i ravnog prostor-vremena. U radu se objašnjava kako se, pozivajući se na Gregory-Laflamméovu nestabilnost, neke vrste crnih rupa razbijaju na manje ako su poremećene - kao što se mlaz vode raspada u kapljice kada je dodirnete prstom. Ovaj fenomen crnih rupa je ranije dokazan u okviru kompjuterskih simulacija, a sadašnji rad još dublje opisuje njegovu teorijsku osnovu.

Prostor-vrijeme je obično pokušaj da se opiše postojanje prostora u tri dimenzije, gdje vrijeme djeluje kao četvrta dimenzija, a sve četiri se spajaju kako bi formirale kontinuum ili stanje u kojem se četiri elementa ne mogu razdvojiti.

Ravni prostor-vrijeme i negativni prostor-vrijeme opisuju okruženje u kojem Univerzum nije kompaktan, prostor se širi beskonačno, stalno u vremenu, u bilo kojem smjeru. Gravitacijske sile, poput onih koje stvara zvijezda, najbolje se opisuju ravnim prostor-vrijemeom. Negativno zakrivljeni prostor-vrijeme opisuje univerzum ispunjen negativnom energijom vakuuma. Matematiku holografije najbolje je razumjeti u smislu negativno zakrivljenog modela prostor-vreme.

Profesor Skenderis je razvio matematički model u kojem postoje nevjerovatne sličnosti između ravnog prostor-vremena i negativno zakrivljenog prostor-vremena, ali je ovo drugo formulirano s negativnim brojem dimenzija izvan naše percepcije.

„Prema holografiji, na fundamentalnom nivou, univerzum ima jednu dimenziju manje nego što smo navikli u svakodnevnom životu i poštuje zakone slične elektromagnetizmu“, kaže Skenderis. “Ova ideja je u skladu s onim kako vidimo običan hologram, kada se slika s tri dimenzije reflektira na dvodimenzionalnoj ravni, poput holograma na kreditnoj kartici, ali zamislite cijeli svemir kodiran na ovaj način.”
“Naše istraživanje se nastavlja i nadamo se da ćemo pronaći više veza između ravnog prostor-vremena, negativno zakrivljenog prostor-vremena i holografije. Tradicionalne teorije o tome kako naš svemir funkcionira svedene su na individualni opis njegove same prirode, ali svaka od njih se u nekom trenutku urušava. Naš krajnji cilj je pronaći novo kombinovano razumijevanje svemira koje će funkcionirati u svim smjerovima.”
Profesor Skenderis je u oktobru 2012. godine ušao u prvih dvadeset najistaknutijih naučnika svijeta. Za razmatranje pitanja "Da li su prostor i vrijeme imali početak?" dobio je nagradu od 175.000 dolara. Možda će nam holografski model svemira omogućiti da saznamo šta je bilo prije Velikog praska? objavljeno