Isang bagong teorya ng kapaligiran ng uniberso. Mga teorya ng pinagmulan ng sansinukob. Ilang teorya ang mayroon tungkol sa pinagmulan ng sansinukob? Ang Big Bang Theory: Pinagmulan ng Uniberso. Teorya ng relihiyon ng pinagmulan ng sansinukob. Cosmology at quantum physics

Ipinakita namin sa iyo ang isang ganap na bagong pananaw sa pinagmulan ng Uniberso, na binuo ng isang grupo ng mga teoretikal na pisiko mula sa Unibersidad ng Indiana at ipinakita ni Nikodim Poplavsky, isang empleyado ng unibersidad na ito.
Ang bawat black hole ay naglalaman ng isang bagong uniberso, ang atin ay walang pagbubukod, ito ay umiiral din sa loob ng isang black hole. Ang ganitong pahayag ay maaaring mukhang kakaiba, ngunit ang pagpapalagay na ito ang pinakamahusay na nagpapaliwanag sa kapanganakan ng Uniberso at ang takbo ng lahat ng mga proseso na ating naobserbahan ngayon.
Nabigo ang karaniwang teorya ng Big Bang na sumagot sa maraming tanong. Iminumungkahi nito na ang sansinukob ay nagsimula bilang isang "singularity" ng isang infinitesimal point na naglalaman ng isang walang katapusang mataas na konsentrasyon ng mga bagay na nagpapalawak ng laki nito sa estado na nakikita natin ngayon. Ang teorya ng implasyon, ang napakabilis na pagpapalawak ng kalawakan, siyempre ay sumasagot sa maraming katanungan, tulad ng kung bakit hindi malalaking piraso ng puro bagay sa maagang yugto ng pag-unlad ng Uniberso na nagkaisa sa malalaking celestial na katawan: mga kalawakan at kumpol. ng mga kalawakan. Ngunit maraming katanungan ang hindi pa nasasagot. Halimbawa: ano ang nagsimula pagkatapos ng Big Bang? Ano ang sanhi ng Big Bang? Ano ang pinagmulan ng mahiwagang madilim na enerhiya na nagmumula sa labas ng mga hangganan ng uniberso?
Ang teorya na ang ating uniberso ay ganap na nasa loob ng isang itim na butas ay nagbibigay ng mga sagot sa mga ito at sa maraming iba pang mga katanungan. Ibinubukod nito ang paniwala ng mga pisikal na imposibleng katangian ng ating uniberso. At umaasa ito sa dalawang sentral na teorya ng pisika.
Una, ito ay ang pangkalahatang teorya ng relativity, ang modernong teorya ng grabidad. Inilalarawan nito ang uniberso sa isang malaking sukat. Anumang kaganapan sa Uniberso ay itinuturing na isang punto sa espasyo, at oras, at espasyo-oras. Ang mga malalaking bagay tulad ng Araw ay pumipihit o gumagawa ng "mga kurba" ng espasyo-oras na maihahambing sa isang bowling ball na nakapatong sa isang nasuspinde na canvas. Ang gravitational dent mula sa Araw ay nagbabago sa paggalaw ng Earth at iba pang mga planeta na umiikot dito. Ang pagkahumaling ng mga planeta sa Araw ay lumilitaw sa atin bilang isang puwersa ng grabidad.
Ang ikalawang batas ng quantum mechanics, kung saan nakabatay ang bagong teorya, ay naglalarawan sa Uniberso sa pinakamaliit na sukat, tulad ng isang atom at iba pang elementarya na mga particle.
Sa kasalukuyan, ang mga physicist ay nagsusumikap na pagsamahin ang quantum mechanics at general relativity sa iisang teorya ng "quantum gravity" upang sapat na mailarawan ang pinakamahalagang natural phenomena, kabilang ang pag-uugali ng mga subatomic na particle sa mga black hole.
Noong 1960s, isang adaptasyon ng pangkalahatang relativity upang isaalang-alang ang mga epekto ng quantum mechanics ay tinawag na Einstein-Carton-Sciama-Kibble theory of gravity. Hindi lamang ito nagbibigay ng bagong hakbang patungo sa pag-unawa sa quantum gravity, ngunit lumilikha din ng alternatibong larawan ng mundo. Kasama sa pagkakaiba-iba na ito ng pangkalahatang relativity ang isang mahalagang quantum property ng ina na kilala bilang SPINOM.
Ang pinakamaliit na particle, tulad ng mga atomo at electron, ay mayroong SPINOM, o internal na angular momentum, na katulad ng pag-ikot ng isang skater sa yelo. Sa larawang ito, ang SPIN ng mga particle ay nakikipag-ugnayan sa space-time at binibigyan ito ng isang ari-arian na tinatawag na "torsion". Upang maunawaan ang pag-twist na ito, isipin ang espasyo hindi bilang isang dalawang-dimensional na canvas, ngunit bilang isang nababaluktot na one-dimensional na baras. Ang baluktot ng baras ay tumutugma sa spatio-temporal twisting. Kung manipis ang pamalo, maaari mong pilipitin ito, ngunit mahirap makita kung ito ay baluktot o hindi.
Ang pag-twist ng espasyo ay dapat na kapansin-pansin, o sa halip, napakahalaga sa isang maagang yugto ng pinagmulan ng Uniberso o sa isang black hole. Sa ilalim ng matinding mga kondisyong ito, ang pag-ikot ng space-time ay dapat na magpakita ng sarili bilang isang salungat na puwersa o gravity para sa pinakamalapit na mga bagay mula sa curvature ng space-time.
Tulad ng karaniwang bersyon ng pangkalahatang relativity, ang napakalaking mga bituin ay napupunta sa mga itim na butas: mga rehiyon ng kalawakan kung saan wala, kahit liwanag, ay maaaring makatakas.
Narito kung ano ang papel na maaaring gampanan ng proseso ng pag-twist sa unang sandali ng pagsilang ng uniberso:
Sa una, ang gravitational attraction ng curved space ay magbibigay-daan sa twisting na maging isang repulsive force, na humahantong sa pagkawala ng matter sa mas maliliit na rehiyon ng espasyo. Ngunit pagkatapos ay ang proseso ng pag-twist ay nagiging napakalakas, nagiging isang punto ng walang katapusang density, na umaabot sa isang estado na napakalaki, ngunit may hangganan na density. Dahil ang enerhiya ay maaaring ma-convert sa masa, ang napakataas na gravitational energy sa sobrang siksik na estado na ito ay maaaring maging sanhi ng matinding paglikha ng particle, na lubhang nagpapataas ng masa sa loob ng black hole.
Ang pagtaas ng bilang ng mga particle na may SPIN ay hahantong sa mas mataas na antas ng spatiotemporal twisting. Ang nakakasuklam na sandali ng pag-twist ay maaaring huminto sa pagbagsak ng bagay at lumikha ng epekto ng isang "malaking bounce" na kahawig ng isang bola na lumilipad mula sa tubig bago pa man, na hahantong sa proseso ng isang lumalawak na uniberso. Bilang resulta nito, naobserbahan natin ang mga proseso ng pamamahagi ng masa, hugis at geometry ng uniberso na naaayon sa hindi pangkaraniwang bagay na ito.
Sa turn, ang mekanismo ng pamamaluktot ay nag-aalok ng isang kamangha-manghang senaryo, batay sa kung saan ang bawat black hole ay may kakayahang gumawa ng bago, batang Uniberso sa loob mismo.
Kaya, ang sarili nating uniberso ay maaaring nasa loob ng black hole na matatagpuan sa ibang uniberso.
Kung paanong hindi natin nakikita kung ano ang nangyayari sa loob ng black hole, hindi makikita ng sinumang tagamasid sa parent universe kung ano ang nangyayari sa ating mundo.
Ang paggalaw ng bagay sa hangganan ng isang black hole ay tinatawag na "horizon ng kaganapan" at nangyayari sa isang direksyon lamang, na nagbibigay ng direksyon ng vector ng oras, na nakikita natin bilang pasulong na paggalaw.
Ang arrow ng oras sa ating Uniberso, minana natin mula sa magulang na Uniberso, sa pamamagitan ng proseso ng pag-twist.
Ang pag-twist ay maaari ding ipaliwanag ang naobserbahang kawalan ng timbang sa pagitan ng matter at antimatter sa uniberso. Sa wakas, ang proseso ng pag-twist ay maaaring ang pinagmulan ng madilim na enerhiya, isang misteryosong anyo ng enerhiya na lumaganap sa lahat ng ating espasyo, na nagpapataas ng bilis ng pagpapalawak ng uniberso. Ang twisting geometry ay gumagawa ng "cosmological constant" na umaabot sa mga panlabas na pwersa at ito ang pinakasimpleng paraan upang ipaliwanag ang pagkakaroon ng dark energy. Kaya, ang naobserbahang bumibilis na paglawak ng uniberso ay maaaring ang pinakamatibay na ebidensya para sa isang proseso ng pag-twist.
Ang twisting samakatuwid ay nagbibigay ng teoretikal na batayan para sa isang senaryo kung saan mayroong isang bagong uniberso sa loob ng bawat black hole. Ang sitwasyong ito ay gumaganap din bilang isang paraan ng paglutas ng ilang malalaking problema sa modernong teorya ng gravity at kosmolohiya, bagaman kailangan pa ring pagsamahin ng mga physicist ang quantum mechanics ng Einstein-Carton-Sciama-Kibble sa quantum theory of gravity.
Samantala, ang bagong pag-unawa sa mga proseso ng kosmiko ay nagtataas ng iba pang mahahalagang katanungan. Halimbawa, ano ang alam natin tungkol sa parent universe at sa black hole na naglalaman ng sarili nating uniberso? Ilang layers ng parent universe mayroon tayo? Paano natin malalaman na ang ating uniberso ay nasa isang black hole?
Posibleng ma-explore ang mga huling tanong, dahil umiikot ang lahat ng bituin at black hole, minana dapat ng ating uniberso ang axis of rotation ng parent universe bilang "ginustong direksyon."
Ang isang kamakailang survey ng 15,000 mga kalawakan sa isang hemisphere ng uniberso ay natagpuan na ang mga ito ay "kaliwa", iyon ay, umiikot pakanan, habang sa kabilang hemisphere, ang mga kalawakan ay "kanan" o counterclockwise. Ngunit ang pagtuklas na ito ay nangangailangan pa rin ng pagmuni-muni. Sa anumang kaso, malinaw na ngayon na ang proseso ng pag-twist sa geometry ng space-time ay ang tamang hakbang patungo sa matagumpay na teorya ng kosmolohiya.

Ang kadakilaan at pagkakaiba-iba ng nakapaligid na mundo ay maaaring humanga sa anumang imahinasyon. Ang lahat ng mga bagay at bagay na nakapalibot sa isang tao, ibang tao, iba't ibang uri ng halaman at hayop, mga particle na makikita lamang sa pamamagitan ng mikroskopyo, pati na rin ang hindi maintindihan na mga kumpol ng bituin: lahat sila ay pinagsama ng konsepto ng "Universe".

Ang mga teorya ng pinagmulan ng sansinukob ay binuo ng tao sa mahabang panahon. Sa kabila ng kawalan ng kahit na ang paunang konsepto ng relihiyon o agham, sa mga matanong na isipan ng mga sinaunang tao ay lumitaw ang mga tanong tungkol sa mga prinsipyo ng kaayusan ng mundo at tungkol sa posisyon ng isang tao sa espasyo na nakapaligid sa kanya. Mahirap bilangin kung gaano karaming mga teorya ng pinagmulan ng Uniberso ang umiiral ngayon, ang ilan sa mga ito ay pinag-aaralan ng mga nangungunang bantog na siyentipiko sa mundo, ang iba ay lantaran na hindi kapani-paniwala.

Kosmolohiya at ang paksa nito

Ang modernong kosmolohiya - ang agham ng istraktura at pag-unlad ng uniberso - ay isinasaalang-alang ang tanong ng pinagmulan nito bilang isa sa mga pinaka-kawili-wili at hindi pa rin sapat na pinag-aralan na mga misteryo. Ang likas na katangian ng mga proseso na nag-ambag sa paglitaw ng mga bituin, kalawakan, solar system at planeta, ang kanilang pag-unlad, ang pinagmulan ng paglitaw ng Uniberso, pati na rin ang laki at mga hangganan nito: ang lahat ng ito ay isang maikling listahan lamang ng mga isyu na pinag-aralan. ng mga modernong siyentipiko.

Ang paghahanap ng mga sagot sa pangunahing bugtong tungkol sa pagbuo ng mundo ay humantong sa katotohanan na ngayon ay may iba't ibang mga teorya ng pinagmulan, pag-iral, pag-unlad ng Uniberso. Ang kaguluhan ng mga espesyalista na naghahanap ng mga sagot, pagbuo at pagsubok ng mga hypotheses ay makatwiran, dahil ang isang maaasahang teorya ng kapanganakan ng Uniberso ay magbubunyag sa lahat ng sangkatauhan ng posibilidad ng pagkakaroon ng buhay sa ibang mga sistema at planeta.

Ang mga teorya ng pinagmulan ng Uniberso ay may katangian ng mga konseptong pang-agham, mga indibidwal na hypotheses, mga turo sa relihiyon, mga ideyang pilosopikal at mga alamat. Lahat sila ay may kondisyong nahahati sa dalawang pangunahing kategorya:

1. Mga teorya ayon sa kung saan ang sansinukob ay nilikha ng isang lumikha. Sa madaling salita, ang kanilang kakanyahan ay ang proseso ng paglikha ng Uniberso ay isang mulat at espiritwal na aksyon, isang pagpapakita ng kalooban.
2. Mga teorya ng pinagmulan ng Uniberso, na binuo batay sa mga kadahilanang pang-agham. Ang kanilang mga postulate ay tiyak na tinatanggihan ang pagkakaroon ng isang lumikha at ang posibilidad ng isang mulat na paglikha ng mundo. Ang mga ganitong hypotheses ay kadalasang nakabatay sa tinatawag na prinsipyo ng mediocrity. Iminumungkahi nila ang posibilidad ng buhay hindi lamang sa ating planeta, kundi pati na rin sa iba.

Creationism - ang teorya ng paglikha ng mundo ng Lumikha

Gaya ng ipinahihiwatig ng pangalan, ang creationism (paglikha) ay isang relihiyosong teorya ng pinagmulan ng sansinukob. Ang pananaw sa daigdig na ito ay batay sa konsepto ng paglikha ng Uniberso, planeta at tao ng Diyos o ng Lumikha.

Ang ideya ay nangingibabaw sa mahabang panahon, hanggang sa katapusan ng ika-19 na siglo, nang ang proseso ng pag-iipon ng kaalaman sa iba't ibang larangan ng agham (biology, astronomy, physics) ay bumilis, at ang teorya ng ebolusyon ay naging laganap. Ang Creationism ay naging isang uri ng reaksyon ng mga Kristiyano na sumunod sa mga konserbatibong pananaw sa mga natuklasan na ginawa. Ang nangingibabaw na ideya noong panahong iyon ay nagpapataas lamang ng mga kontradiksyon na umiral sa pagitan ng relihiyon at iba pang mga teorya.

Ano ang pagkakaiba ng mga teoryang siyentipiko at relihiyon

Ang pangunahing pagkakaiba sa pagitan ng mga teorya ng iba't ibang kategorya ay pangunahin sa mga terminong ginamit ng kanilang mga tagasunod. Kaya, sa mga siyentipikong hypotheses, sa halip na ang lumikha - kalikasan, at sa halip na paglikha - pinagmulan. Kasama nito, may mga tanong na katulad na sinasaklaw ng iba't ibang mga teorya o kahit na ganap na nadoble.

Ang mga teorya ng pinagmulan ng sansinukob, na kabilang sa magkasalungat na kategorya, ay may petsa ng mismong hitsura nito sa iba't ibang paraan. Halimbawa, ayon sa pinakakaraniwang hypothesis (ang teorya ng Big Bang), ang Uniberso ay nabuo mga 13 bilyong taon na ang nakalilipas.

Sa kaibahan, ang relihiyosong teorya ng pinagmulan ng sansinukob ay nagbibigay ng ganap na magkakaibang mga pigura:

• Ayon sa mga mapagkukunang Kristiyano, ang edad ng uniberso na nilikha ng Diyos sa oras ng kapanganakan ni Jesu-Kristo ay 3483-6984 taon.
• Iminumungkahi ng Hinduismo na ang ating mundo ay humigit-kumulang 155 trilyong taong gulang.

Kant at ang kanyang modelong kosmolohiya

Hanggang sa ika-20 siglo, karamihan sa mga siyentipiko ay naniniwala na ang uniberso ay walang katapusan. Ang kalidad na ito ay nailalarawan nila sa oras at espasyo. Bilang karagdagan, sa kanilang opinyon, ang Uniberso ay static at pare-pareho.

Ang ideya ng kawalang-hanggan ng uniberso sa kalawakan ay iniharap ni Isaac Newton. Ang pagbuo ng palagay na ito ay nakatuon sa kung sino ang bumuo ng teorya tungkol sa kawalan din ng mga limitasyon sa oras. Sa paglipat ng higit pa, sa mga teoretikal na pagpapalagay, pinalawak ni Kant ang kawalang-hanggan ng uniberso sa bilang ng mga posibleng biological na produkto. Ang postulate na ito ay nangangahulugan na sa mga kondisyon ng sinaunang at malawak na mundo, nang walang katapusan at simula, maaaring mayroong isang hindi mabilang na bilang ng mga posibleng pagpipilian, bilang isang resulta kung saan ang paglitaw ng anumang biological species ay totoo.

Batay sa posibleng paglitaw ng mga anyo ng buhay, ang teorya ni Darwin ay nabuo sa kalaunan. Ang mga obserbasyon sa mabituing kalangitan at ang mga resulta ng mga kalkulasyon ng mga astronomo ay nagpapatunay sa modelong kosmolohiya ni Kant.

Ang mga pagmuni-muni ni Einstein

Sa simula ng ika-20 siglo, inilathala ni Albert Einstein ang kanyang sariling modelo ng uniberso. Ayon sa kanyang teorya ng relativity, dalawang magkasalungat na proseso ang nagaganap nang sabay-sabay sa Uniberso: expansion at contraction. Gayunpaman, sumang-ayon siya sa opinyon ng karamihan sa mga siyentipiko tungkol sa pagkatigil ng Uniberso, kaya ipinakilala niya ang konsepto ng cosmic repulsive force. Ang epekto nito ay idinisenyo upang balansehin ang pagkahumaling ng mga bituin at itigil ang proseso ng paggalaw ng lahat ng celestial na katawan upang mapanatili ang static na kalikasan ng Uniberso.

Ang modelo ng Uniberso - ayon kay Einstein - ay may isang tiyak na sukat, ngunit walang mga hangganan. Ang ganitong kumbinasyon ay magagawa lamang kapag ang espasyo ay nakakurba sa paraang ito ay nangyayari sa isang globo.

Ang mga katangian ng espasyo ng naturang modelo ay:

• Three-dimensionality.
• Isinasara ang sarili.
• Homogeneity (kakulangan ng gitna at gilid), kung saan ang mga kalawakan ay pantay na ipinamamahagi.

A. A. Fridman: Lumalawak ang Uniberso

Ang lumikha ng rebolusyonaryong lumalawak na modelo ng Uniberso, si A. A. Fridman (USSR) ay nagtayo ng kanyang teorya batay sa mga equation na nagpapakilala sa pangkalahatang teorya ng relativity. Totoo, ang pangkalahatang tinatanggap na opinyon sa siyentipikong mundo noong panahong iyon ay ang static na kalikasan ng ating mundo, samakatuwid, ang nararapat na pansin ay hindi binayaran sa kanyang trabaho.

Pagkalipas ng ilang taon, ang astronomer na si Edwin Hubble ay nakagawa ng isang pagtuklas na nagpapatunay sa mga ideya ni Friedman. Ang pag-alis ng mga kalawakan mula sa kalapit na Milky Way ay natuklasan. Kasabay nito, ang katotohanan na ang bilis ng kanilang paggalaw ay proporsyonal sa distansya sa pagitan nila at ng ating kalawakan ay naging hindi maikakaila.

Ipinapaliwanag ng pagtuklas na ito ang patuloy na "pag-urong" ng mga bituin at kalawakan na may kaugnayan sa isa't isa, na humahantong sa konklusyon tungkol sa pagpapalawak ng uniberso.

Sa huli, ang mga konklusyon ni Friedman ay kinilala ni Einstein, na kasunod na binanggit ang mga merito ng siyentipikong Sobyet bilang tagapagtatag ng hypothesis ng pagpapalawak ng Uniberso.

Hindi masasabi na may mga kontradiksyon sa pagitan ng teoryang ito at ng pangkalahatang teorya ng relativity, gayunpaman, sa pagpapalawak ng Uniberso, dapat na mayroong isang paunang salpok na nagbunsod sa pagkalat ng mga bituin. Sa pamamagitan ng pagkakatulad sa pagsabog, ang ideya ay tinawag na "Big Bang".

Stephen Hawking at ang Anthropic Principle

Ang resulta ng mga kalkulasyon at pagtuklas ni Stephen Hawking ay ang anthropocentric na teorya ng pinagmulan ng uniberso. Sinasabi ng lumikha nito na ang pagkakaroon ng isang planeta na napakahusay na inihanda para sa buhay ng tao ay hindi maaaring aksidente.

Ang teorya ni Stephen Hawking ng pinagmulan ng Uniberso ay nagbibigay din ng unti-unting pagsingaw ng mga black hole, ang pagkawala ng enerhiya nito at ang paglabas ng radiation ng Hawking.

Bilang resulta ng paghahanap para sa ebidensya, higit sa 40 mga katangian ang natukoy at napatunayan, ang pagsunod sa kung saan ay kinakailangan para sa pag-unlad ng sibilisasyon. Tinantya ng American astrophysicist na si Hugh Ross ang posibilidad ng gayong hindi sinasadyang pagkakataon. Ang resulta ay ang bilang na 10 -53.

Ang ating uniberso ay naglalaman ng isang trilyong galaxy, bawat isa ay may 100 bilyong bituin. Ayon sa mga kalkulasyon ng mga siyentipiko, ang kabuuang bilang ng mga planeta ay dapat na 10 20. Ang figure na ito ay 33 order ng magnitude na mas maliit kaysa sa naunang nakalkula. Dahil dito, wala sa mga planeta sa lahat ng mga kalawakan ang maaaring pagsamahin ang mga kondisyon na magiging angkop para sa kusang paglitaw ng buhay.

Ang big bang theory: ang paglitaw ng uniberso mula sa isang maliit na butil

Ang mga siyentipiko na sumusuporta sa big bang theory ay nagbabahagi ng hypothesis na ang uniberso ay resulta ng isang grand bang. Ang pangunahing postulate ng teorya ay ang assertion na bago ang kaganapang ito, ang lahat ng mga elemento ng kasalukuyang Uniberso ay nakapaloob sa isang particle na may mga mikroskopikong sukat. Habang nasa loob nito, ang mga elemento ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang isahan na estado kung saan ang mga tagapagpahiwatig tulad ng temperatura, density at presyon ay hindi masusukat. Sila ay walang katapusan. Ang bagay at enerhiya sa estadong ito ay hindi apektado ng mga batas ng pisika.

Ang nangyari 15 bilyong taon na ang nakalilipas ay tinatawag na kawalang-tatag na lumitaw sa loob ng butil. Ang nakakalat na pinakamaliit na elemento ay naglatag ng pundasyon para sa mundo na alam natin ngayon.

Sa simula, ang Uniberso ay isang nebula na nabuo sa pamamagitan ng maliliit na particle (mas maliit kaysa sa isang atom). Pagkatapos, kapag pinagsama, nabuo nila ang mga atomo, na nagsilbing batayan ng mga stellar galaxies. Ang pagsagot sa mga tanong tungkol sa kung ano ang nangyari bago ang pagsabog, pati na rin ang sanhi nito, ay ang pinakamahalagang gawain ng teoryang ito ng pinagmulan ng Uniberso.

Ang talahanayan ay eskematiko na naglalarawan sa mga yugto ng pagbuo ng uniberso pagkatapos ng big bang.

Tulad ng sumusunod mula sa data sa itaas, ang uniberso ay patuloy na lumalawak at lumalamig.

Ang patuloy na pagtaas sa distansya sa pagitan ng mga kalawakan ay ang pangunahing postulate: kung ano ang nagpapakilala sa teorya ng big bang. Ang paglitaw ng sansinukob sa ganitong paraan ay mapapatunayan ng ebidensyang natagpuan. Mayroon ding mga batayan para sa pagtanggi nito.

Mga problema ng teorya

Dahil ang teorya ng big bang ay hindi napatunayan sa pagsasanay, hindi nakakagulat na mayroong ilang mga katanungan na hindi nito masagot:

1. Pagkaisahan. Ang salitang ito ay nagsasaad ng estado ng uniberso, naka-compress sa isang punto. Ang problema ng big bang theory ay ang imposibilidad ng paglalarawan ng mga prosesong nagaganap sa bagay at espasyo sa ganoong estado. Ang pangkalahatang batas ng relativity ay hindi nalalapat dito, kaya imposibleng gumawa ng isang matematikal na paglalarawan at mga equation para sa pagmomodelo.
   Ang pangunahing imposibilidad ng pagkuha ng sagot sa tanong tungkol sa paunang estado ng Uniberso ay nagpapawalang-saysay sa teorya mula pa sa simula. Ang kanyang mga non-fiction expositions ay may posibilidad na lumiwanag o binabanggit lamang ang kumplikadong ito sa pagpasa. Gayunpaman, para sa mga siyentipiko na nagsisikap na maglatag ng isang mathematical na pundasyon para sa big bang theory, ang kahirapan na ito ay kinikilala bilang isang malaking balakid.
2. Astronomy. Sa lugar na ito, ang teorya ng big bang ay nahaharap sa katotohanan na hindi nito mailarawan ang proseso ng pinagmulan ng mga kalawakan. Batay sa mga modernong bersyon ng mga teorya, posibleng hulaan kung paano lumilitaw ang isang homogenous na ulap ng gas. Kasabay nito, ang density nito sa ngayon ay dapat na halos isang atom bawat metro kubiko. Upang makakuha ng higit pa, hindi magagawa ng isang tao nang hindi inaayos ang paunang estado ng Uniberso. Ang kakulangan ng impormasyon at praktikal na karanasan sa lugar na ito ay nagiging seryosong mga hadlang sa karagdagang pagmomodelo.

Mayroon ding pagkakaiba sa pagitan ng kalkuladong masa ng ating kalawakan at ang data na nakuha kapag pinag-aaralan ang bilis ng pagkahumaling nito sa Paghusga sa lahat, ang bigat ng ating kalawakan ay sampung beses na mas malaki kaysa sa naunang naisip.

Cosmology at quantum physics

Ngayon ay walang mga teoryang kosmolohikal na hindi umaasa sa quantum mechanics. Pagkatapos ng lahat, ito ay tumatalakay sa paglalarawan ng pag-uugali ng atomic at quantum physics. Ang pagkakaiba sa pagitan ng quantum physics at classical physics (ipinaliwanag ni Newton) ay ang pangalawa ay nagmamasid at naglalarawan ng mga materyal na bagay, habang ang una ay ipinapalagay ang isang eksklusibong matematikal na paglalarawan ng ang pagmamasid at pagsukat mismo. Para sa quantum physics, ang mga materyal na halaga ay hindi kumakatawan sa paksa ng pananaliksik, dito ang tagamasid mismo ay kumikilos bilang bahagi ng sitwasyon na pinag-aaralan.

Batay sa mga tampok na ito, ang quantum mechanics ay nahihirapang ilarawan ang uniberso, dahil ang nagmamasid ay bahagi ng uniberso. Gayunpaman, ang pagsasalita tungkol sa paglitaw ng uniberso, imposibleng isipin ang mga tagalabas. Ang mga pagtatangka na bumuo ng isang modelo nang walang partisipasyon ng isang tagamasid sa labas ay kinoronahan ng quantum theory ng pinagmulan ng Uniberso ni J. Wheeler.

Ang kakanyahan nito ay na sa bawat sandali ng oras ay mayroong paghahati ng Uniberso at ang pagbuo ng isang walang katapusang bilang ng mga kopya. Bilang isang resulta, ang bawat isa sa mga parallel na Uniberso ay maaaring obserbahan, at ang mga tagamasid ay makikita ang lahat ng mga alternatibong quantum. Kasabay nito, ang orihinal at bagong mga mundo ay totoo.

modelo ng inflation

Ang pangunahing gawain na ang teorya ng inflation ay tinatawag na lutasin ay ang paghahanap para sa isang sagot sa mga tanong na nanatiling hindi ginalugad ng big bang theory at ng expansion theory. Namely:

1. Bakit lumalawak ang uniberso?
2. Ano ang big bang?

Sa layuning ito, ang inflationary theory ng pinagmulan ng uniberso ay nagbibigay para sa extrapolation ng paglawak sa zero point sa oras, ang pagtatapos ng buong masa ng uniberso sa isang punto at ang pagbuo ng isang cosmological singularity, na madalas tinatawag na big bang.

Ang kawalan ng kaugnayan ng pangkalahatang teorya ng relativity, na hindi mailalapat sa sandaling ito, ay nagiging halata. Bilang resulta, ang mga teoretikal na pamamaraan, kalkulasyon at konklusyon lamang ang maaaring magamit upang makabuo ng isang mas pangkalahatang teorya (o "bagong pisika") at malutas ang problema ng kosmolohiyang singularidad.

Mga bagong alternatibong teorya

Sa kabila ng tagumpay ng cosmic inflation model, may mga scientist na sumasalungat dito, na tinatawag itong untenable. Ang kanilang pangunahing argumento ay ang pagpuna sa mga solusyong iminungkahi ng teorya. Ang mga kalaban ay nagtaltalan na ang mga solusyon na nakuha ay nag-iiwan ng ilang mga detalye na tinanggal, sa madaling salita, sa halip na lutasin ang problema ng mga paunang halaga, ang teorya ay may kasanayang binabalot ang mga ito.

Ang isang kahalili ay ang ilang mga kakaibang teorya, ang ideya kung saan ay batay sa pagbuo ng mga paunang halaga bago ang big bang. Ang mga bagong teorya ng pinagmulan ng sansinukob ay madaling ilarawan tulad ng sumusunod:

• Teorya ng string. Ang mga tagasunod nito ay nagmumungkahi, bilang karagdagan sa karaniwang apat na dimensyon ng espasyo at oras, upang ipakilala ang mga karagdagang dimensyon. Maaari silang gumanap ng isang papel sa mga unang yugto ng uniberso, at sa sandaling ito ay nasa isang compactified na estado. Ang pagsagot sa tanong tungkol sa dahilan ng kanilang compactification, ang mga siyentipiko ay nag-aalok ng isang sagot na nagsasabi na ang pag-aari ng superstrings ay T-duality. Samakatuwid, ang mga string ay "sugat" sa karagdagang mga sukat at ang kanilang sukat ay limitado.
• Teorya ng Brane. Tinatawag din itong M-theory. Alinsunod sa mga postulate nito, sa simula ng pagbuo ng Uniberso mayroong isang malamig na static na limang-dimensional na espasyo-oras. Apat sa kanila (spatial) ay may mga paghihigpit, o mga pader - tatlong-branes. Ang aming espasyo ay isa sa mga pader, at ang pangalawa ay nakatago. Ang ikatlong tatlong-brane ay matatagpuan sa apat na dimensyon na espasyo, ito ay limitado sa pamamagitan ng dalawang boundary branes. Isinasaalang-alang ng teorya ang ikatlong brane na bumabangga sa atin at naglalabas ng malaking halaga ng enerhiya. Ang mga kundisyong ito ang nagiging paborable para sa paglitaw ng isang big bang.

1. Itinatanggi ng mga cyclic theories ang uniqueness ng big bang, na nangangatwiran na ang uniberso ay napupunta mula sa isang estado patungo sa isa pa. Ang problema sa naturang mga teorya ay ang pagtaas ng entropy, ayon sa ikalawang batas ng thermodynamics. Dahil dito, ang tagal ng mga nakaraang cycle ay mas maikli, at ang temperatura ng substance ay mas mataas kaysa sa panahon ng big bang. Ang posibilidad na ito ay napakababa.

Gaano man karaming mga teorya ng pinagmulan ng sansinukob ang umiiral, dalawa lamang sa kanila ang nakatiis sa pagsubok ng panahon at napagtagumpayan ang problema ng patuloy na pagtaas ng entropy. Ang mga ito ay binuo ng mga siyentipiko na sina Steinhardt-Turok at Baum-Frampton.

Ang mga medyo bagong teoryang ito ng pinagmulan ng uniberso ay iniharap noong dekada 80 ng huling siglo. Mayroon silang maraming mga tagasunod na bumuo ng mga modelo batay dito, naghahanap ng katibayan ng pagiging maaasahan at nagtatrabaho upang maalis ang mga kontradiksyon.

Teorya ng string

Isa sa pinakasikat sa teorya ng pinagmulan ng Uniberso - Bago magpatuloy sa paglalarawan ng ideya nito, kinakailangang maunawaan ang mga konsepto ng isa sa pinakamalapit na kakumpitensya, ang karaniwang modelo. Ipinapalagay nito na ang bagay at mga pakikipag-ugnayan ay maaaring ilarawan bilang isang tiyak na hanay ng mga particle, na nahahati sa ilang grupo:

• Quark.
• Mga Lepton.
• Mga boson.

Ang mga particle na ito ay, sa katunayan, ang mga bloke ng gusali ng uniberso, dahil ang mga ito ay napakaliit na hindi sila mahahati sa mga bahagi.

Ang isang natatanging tampok ng teorya ng string ay ang paggigiit na ang naturang mga brick ay hindi mga particle, ngunit ultramicroscopic na mga string na nag-o-oscillate. Sa kasong ito, ang oscillating sa iba't ibang mga frequency, ang mga string ay nagiging analogues ng iba't ibang mga particle na inilarawan sa karaniwang modelo.

Upang maunawaan ang teorya, dapat isa mapagtanto na ang mga string ay hindi anumang bagay, sila ay enerhiya. Samakatuwid, ang teorya ng string ay nagtatapos na ang lahat ng mga elemento ng uniberso ay binubuo ng enerhiya.

Ang apoy ay isang magandang pagkakatulad. Kapag tinitingnan ito, ang isa ay nakakakuha ng impresyon ng materyalidad nito, ngunit hindi ito maaaring hawakan.

Cosmology para sa mga mag-aaral

Ang mga teorya ng pinagmulan ng Uniberso ay panandaliang pinag-aralan sa mga paaralan sa mga klase ng astronomiya. Ang mga mag-aaral ay tinuturuan ng mga pangunahing teorya tungkol sa kung paano nabuo ang ating mundo, kung ano ang nangyayari dito ngayon at kung paano ito uunlad sa hinaharap.

Ang layunin ng mga aralin ay upang maging pamilyar sa mga bata ang likas na katangian ng pagbuo ng mga elementarya na particle, mga elemento ng kemikal at mga celestial na katawan. Ang mga teorya ng pinagmulan ng sansinukob para sa mga bata ay nabawasan sa isang pagtatanghal ng big bang theory. Gumagamit ang mga guro ng visual na materyal: mga slide, talahanayan, poster, mga guhit. Ang kanilang pangunahing gawain ay gisingin ang interes ng mga bata sa mundong nakapaligid sa kanila.

Sa pagtingin sa isang gawa ng sining, isang magandang tanawin o isang bata, palaging nararamdaman ng isang tao ang pagkakaisa ng pagiging.

Sa mga terminong siyentipiko, ang pakiramdam na ito na nagsasabi sa atin na ang lahat ng bagay sa sansinukob ay magkakasuwato at magkakaugnay ay tinatawag na hindi lokal na pagkakaugnay. Ayon kay Erwin Laszlo, upang maipaliwanag ang pagkakaroon ng isang makabuluhang bilang ng mga particle sa Uniberso at ang tuluy-tuloy, ngunit hindi nangangahulugang pare-pareho at linear na ebolusyon ng lahat ng bagay na umiiral, dapat nating kilalanin ang pagkakaroon ng isang kadahilanan na hindi mahalaga o hindi. enerhiya.

Ang kahalagahan ng salik na ito ay kinikilala na hindi lamang sa mga agham panlipunan at pantao, kundi pati na rin sa pisika at natural na agham. Ito ay impormasyon - impormasyon bilang isang tunay at epektibong salik na nagtatakda ng mga parameter ng Uniberso sa pagsilang nito, at pagkatapos ay kinokontrol ang ebolusyon ng mga pangunahing elemento nito na nagiging kumplikadong mga sistema.

At ngayon, umaasa sa data ng bagong kosmolohiya, sa wakas ay malapit na nating maisakatuparan ang pangarap ng bawat siyentipiko - ang paglikha ng isang holistic na teorya ng lahat.

Paglikha ng isang holistic na teorya ng lahat

Sa unang kabanata ay tatalakayin natin ang problema sa paglikha ng teorya ng lahat. Ang isang teorya na karapat-dapat sa pangalang ito ay dapat na tunay na isang teorya ng lahat ng bagay—isang holistic na teorya ng lahat ng bagay na ating namamasid, nararanasan, at nakakaharap, maging ang mga ito ay mga pisikal na bagay, mga buhay na nilalang, panlipunan at ekolohikal na phenomena, o mga likha ng isip at kamalayan. Posibleng lumikha ng gayong holistic na teorya ng lahat - at ito ay ipapakita sa ito at sa mga susunod na kabanata.

Mayroong maraming mga paraan upang maunawaan ang mundo: sa pamamagitan ng ating sariling mga ideya, mystical intuition, sining at tula, gayundin sa pamamagitan ng mga sistema ng paniniwala ng mga relihiyon sa mundo. Sa maraming mga pamamaraan na magagamit sa amin, ang isa ay karapat-dapat ng espesyal na atensyon, dahil ito ay batay sa reproducible na karanasan, mahigpit na sumusunod sa pamamaraan, at bukas sa pagpuna at muling pagtatasa. Ito ang paraan ng agham.

Mahalaga ang agham. Ito ay mahalaga hindi lamang dahil ito ay pinagmumulan ng mga bagong teknolohiya na nagbabago sa ating buhay at sa mundo sa ating paligid, kundi dahil ito ay nagbibigay sa atin ng maaasahang pananaw sa mundo at sa atin sa mundong ito.

Ngunit ang pananaw sa mundo sa pamamagitan ng prisma ng modernong agham ay hindi maliwanag. Hanggang kamakailan lamang, ang agham ay nagpinta ng isang pira-pirasong imahe ng mundo, na binubuo ng tila independiyenteng mga disiplina. Mahirap para sa mga siyentipiko na sabihin kung ano ang nag-uugnay sa pisikal na Uniberso at sa buhay na mundo, sa buhay na mundo at sa mundo ng lipunan, sa mundo ng lipunan na may mga spheres ng isip at kamalayan. Ngayon ang sitwasyon ay nagbabago; Sa nangunguna sa agham, parami nang parami ang mga mananaliksik na nagsusumikap na makakuha ng mas holistic, pinag-isang larawan ng mundo. Una sa lahat, ito ay may kinalaman sa mga pisiko na nagtatrabaho sa paglikha ng pinag-isang teorya at malalaking pinag-isang teorya. Ang mga teoryang ito ay nag-uugnay sa mga pangunahing larangan at pwersa ng kalikasan sa isang magkakaugnay na teoretikal na balangkas, na nagmumungkahi na ang mga ito ay may iisang pinagmulan.

Ang isang partikular na promising trend ay lumitaw sa mga nakaraang taon sa quantum physics: isang pagtatangka upang lumikha ng isang teorya ng lahat. Ang proyektong ito ay nakabatay sa string at superstring na mga teorya (tinatawag ito dahil tinatrato ng mga teoryang ito ang elementarya na particle bilang vibrating filament o string). Ang mga nabuong teorya ng lahat ay gumagamit ng mga kumplikadong mathematical at multidimensional na espasyo upang makalikha ng isang master equation na maaaring ipaliwanag ang lahat ng mga batas ng uniberso.

Mga teoryang pisikal ng lahat

Ang mga teorya ng lahat ng bagay na kasalukuyang binuo ng mga theoretical physicist ay naglalayong makamit ang dating tinatawag ni Einstein na "pagbabasa ng isip ng Diyos." Sinabi niya na kung maaari nating pagsamahin ang lahat ng mga batas ng pisikal na kalikasan at lumikha ng isang magkakaugnay na sistema ng mga equation, maipaliwanag natin ang lahat ng mga katangian ng sansinukob batay sa mga equation na ito, na katumbas ng pagbabasa ng isip ng Diyos. .

Si Einstein ay gumawa ng kanyang sariling pagtatangka ng ganitong uri sa anyo ng isang pinag-isang teorya ng larangan. Bagama't ipinagpatuloy niya ang kanyang mga pagsisikap hanggang sa kanyang kamatayan noong 1955, hindi siya nakatuklas ng simple at makapangyarihang equation na maaaring ipaliwanag ang lahat ng pisikal na phenomena sa isang lohikal at magkakaugnay na paraan.

Napunta si Einstein sa kanyang layunin, isinasaalang-alang ang lahat ng pisikal na phenomena bilang resulta ng pakikipag-ugnayan ng mga patlang. Alam na natin ngayon na siya ay nabigo dahil hindi niya isinaalang-alang ang mga larangan at puwersa na kumikilos sa microphysical level ng realidad. Ang mga patlang na ito (mahina at malakas na pwersang nuklear) ay sumasakop sa isang sentral na posisyon sa quantum mechanics, ngunit hindi sa teorya ng relativity.

Ngayon, ang karamihan sa mga theoretical physicist ay gumagamit ng ibang diskarte: itinuturing nila ang quantum, isang discrete na aspeto ng pisikal na realidad, bilang elementary unit. Ngunit ang pisikal na katangian ng quanta ay binago: ang mga ito ay itinuturing na hindi hiwalay na matter-energy particle, ngunit vibrating one-dimensional thread - mga string at superstrings. Sinusubukan ng mga physicist na katawanin ang lahat ng batas ng physics bilang vibration ng superstrings sa isang multidimensional na espasyo. Nakikita nila ang bawat particle bilang isang string na lumilikha ng sarili nitong "musika" kasama ang lahat ng iba pang mga particle. Sa antas ng kosmiko, magkakasamang nag-vibrate ang buong bituin at kalawakan, gayundin ang buong uniberso. Ang gawain ng mga physicist ay lumikha ng isang equation na magpapakita kung paano nauugnay ang isang vibration sa isa pa upang ang lahat ng ito ay maipahayag sa isang super equation. Ang equation na ito ay magde-decipher ng musika, na naglalaman ng pinaka walang hanggan at pangunahing pagkakatugma ng kosmos.

Sa oras ng pagsulat na ito, ang mga teoryang nakabatay sa string ng lahat ay mga ambisyosong ideya pa rin: wala pang nakagawa ng super-equation na nagpapahayag ng pagkakatugma ng pisikal na uniberso sa isang formula na kasing simple ng Einstein's E = mc2. Sa katunayan, napakaraming problema sa lugar na ito kung kaya't parami nang parami ang mga physicist na nagmumungkahi na kailangan ng isang bagong konsepto para umunlad. Ang mga equation ng teorya ng string ay nangangailangan ng maraming dimensyon, hindi sapat ang apat na dimensyon na espasyo-oras.

Ang teorya ay orihinal na nangangailangan ng 12 dimensyon upang maiugnay ang lahat ng mga vibrations sa isang teorya, ngunit ngayon ay pinaniniwalaan na "lamang" 10 o 11 dimensyon ay sapat, sa kondisyon na ang mga vibrations ay nangyayari sa isang mas multidimensional na "hyperspace". Bukod dito, ang teorya ng string ay nangangailangan ng pagkakaroon ng espasyo at oras para sa mga string nito, ngunit hindi maipakita kung paano nangyari ang oras at espasyo. At, sa wakas, nakakalito na ang teoryang ito ay may napakaraming posibleng solusyon - mga 10,500 - na nagiging ganap na hindi maintindihan kung bakit ganito ang ating Uniberso (kahit na ang bawat solusyon ay humahantong sa ibang Uniberso).

Ang mga physicist na naglalayong i-save ang string theory ay naglagay ng iba't ibang hypotheses. Halimbawa, ang lahat ng posibleng uniberso ay magkakasamang nabubuhay, bagaman tayo ay nakatira sa isa lamang sa kanila. O marahil ang ating uniberso ay may maraming mga aspeto, ngunit nakikita natin ang isang pamilyar sa atin. Narito ang ilang hypotheses na iniharap ng mga theoretical physicist na naglalayong ipakita na ang mga string theories ay may ilang antas ng realismo. Ngunit wala sa kanila ang kasiya-siya, at ang ilang mga kritiko, kabilang sina Peter Voight at Lee Smolin, ay handang ilibing ang teorya ng string.

Si Smolin ay isa sa mga tagapagtatag ng teorya ng loop quantum gravity, ayon sa kung saan ang espasyo ay isang network ng mga cell na nag-uugnay sa lahat ng mga punto. Ipinapaliwanag ng teorya kung paano umiral ang espasyo at oras, at ipinapaliwanag din nito ang "aksyon sa malayo," iyon ay, ang kakaibang "relasyon" na sumasailalim sa phenomenon na kilala bilang nonlocality. Tatalakayin natin ang hindi pangkaraniwang bagay na ito nang mas detalyado sa Kabanata 3.

Hindi alam kung ang mga pisiko ay makakagawa ng isang gumaganang teorya ng lahat. Ito ay malinaw, gayunpaman, na kahit na ang mga pagsisikap na ginawa ay matagumpay, ang paglikha ng isang tunay na teorya ng lahat ay hindi sa kanyang sarili ay nangangahulugang tagumpay. Sa pinakamainam, ang mga physicist ay gagawa ng isang pisikal na teorya ng lahat - isang teorya na hindi magiging isang teorya ng lahat, ngunit isang teorya lamang ng lahat ng mga pisikal na bagay. Ang isang tunay na teorya ng lahat ay magsasama ng higit pa sa mga mathematical formula na nagpapahayag ng mga phenomena na pinag-aralan ng lugar na ito ng quantum physics. Mayroong hindi lamang vibrating string at quantum event na nauugnay sa kanila sa Uniberso. Ang buhay, isip, kultura at kamalayan ay bahagi ng realidad ng mundo, at ang tunay na teorya ng lahat ay isasaalang-alang din ang mga ito.

Sumasang-ayon si Ken Wilber, may-akda ng The Theory of Everything. Siya ay nagsasalita ng isang "holistic vision" na nakapaloob sa isang tunay na teorya ng lahat. Gayunpaman, hindi siya nag-aalok ng ganoong teorya, ngunit pangunahing tinatalakay kung ano ito at inilalarawan ito sa mga tuntunin ng ebolusyon ng kultura at kamalayan na may kaugnayan sa kanilang sariling mga teorya. Ang isang holistic na teorya ng lahat ng bagay na may mga siyentipikong pundasyon ay hindi pa nagagawa.

Mga diskarte sa isang tunay na teorya ng lahat

Ang isang tunay na teorya ng lahat ay maaaring malikha. Bagama't lumampas ito sa mga teoryang string at superstring, kung saan sinusubukan ng mga physicist na bumuo ng kanilang sariling supertheory, ito ay akma sa loob mismo ng balangkas ng agham. Sa katunayan, ang gawain ng paglikha ng isang tunay na holistic na teorya ng lahat ay mas madali kaysa sa gawain ng paglikha ng isang pisikal na teorya ng lahat. Tulad ng nakikita natin, ang mga pisikal na teorya ng lahat ay may posibilidad na bawasan ang mga batas ng pisika sa isang solong pormula - lahat ng mga batas na namamahala sa interaksyon ng mga particle at atom, bituin at kalawakan; maraming kumplikadong entity na may kumplikadong pakikipag-ugnayan. Mas madali at mas makatwirang hanapin ang mga pangunahing batas at proseso na nagbubunga sa mga entity na ito at sa kanilang mga pakikipag-ugnayan.

Ang pagmomodelo ng computer ng mga kumplikadong istruktura ay nagpapakita na ang complex ay nilikha at maaaring ipaliwanag sa pamamagitan ng basic at medyo simpleng paunang kondisyon. Tulad ng ipinakita ng teorya ng cellular automata ni John von Neumann, sapat na upang tukuyin ang mga pangunahing bahagi ng system at itakda ang mga patakaran - mga algorithm - na namamahala sa kanilang pag-uugali (ito ang batayan ng lahat ng mga modelo ng computer: ang mga developer ay nagsasabi sa computer kung ano ang gagawin sa bawat yugto ng proseso ng pagmomodelo, at ginagawa ng computer ang natitira). Ang isang limitado at hindi inaasahang simpleng hanay ng mga pangunahing elemento na hinihimok ng isang maliit na bilang ng mga algorithm ay maaaring lumikha ng tila hindi maintindihan na pagiging kumplikado kung ang proseso ay pinapayagang magbukas sa paglipas ng panahon. Ang isang hanay ng mga panuntunan na nagdadala ng impormasyon para sa mga elemento ay nagsisimula ng isang proseso na nag-uutos at nag-aayos ng mga elemento, na sa gayon ay nakakalikha ng mga mas kumplikadong istruktura at relasyon.

Sa pagsisikap na lumikha ng isang tunay na holistic na teorya ng lahat, maaari nating sundin ang isang katulad na landas. Maaari tayong magsimula sa mga bagay na elementarya—mga bagay na nagbubunga ng iba pang mga bagay nang hindi nabubuo ng mga ito. Pagkatapos ay dapat nating tukuyin ang isang simpleng hanay ng mga panuntunan na lilikha ng isang bagay na mas kumplikado. Karaniwan, dapat nating maipaliwanag kung paano nabuo ang bawat "bagay" sa mundo.

Bilang karagdagan sa mga teorya ng string at superstring, may mga teorya at konsepto sa bagong pisika, salamat sa kung saan maaaring maisakatuparan ang napakagandang ideyang ito. Gamit ang mga pagtuklas sa mga cutting-edge na larangan ng particle at field theory, matutukoy natin ang batayan na bumubuo ng lahat nang hindi mismong nabuo ng isang bagay. Ang batayan na ito, gaya ng makikita natin, ay isang dagat ng virtual na enerhiya na kilala bilang quantum vacuum. Maaari din tayong sumangguni sa hanay ng mga panuntunan (mga batas ng kalikasan) na nagsasabi sa atin kung paano nagiging kumplikadong mga bagay ang mga pangunahing elemento ng realidad - mga particle na kilala bilang quanta - kapag nakikipag-ugnayan sa kanilang cosmic na batayan.

Gayunpaman, dapat tayong magdagdag ng bagong elemento upang makakuha ng tunay na holistic na teorya ng lahat. Ang kasalukuyang kilalang mga batas ayon sa kung saan ang mga umiiral na bagay ng mundo ay nagmula sa quantum vacuum ay ang mga batas ng pakikipag-ugnayan batay sa paglipat at pagbabago ng enerhiya. Ang mga batas na ito ay naging sapat upang ipaliwanag kung paano ang mga tunay na bagay - sa anyo ng mga pares ng particle-antiparticle - ay nilikha at lumabas mula sa quantum vacuum. Ngunit hindi sila nagbibigay ng paliwanag kung bakit mas maraming particle ang nalikha sa Big Bang kaysa sa mga antiparticle; at gayundin kung paano, sa paglipas ng bilyun-bilyong taon, ang mga particle na nabuhay ay pinagsama-sama sa higit at mas kumplikadong mga istruktura: sa mga kalawakan at bituin, mga atomo at molekula, at (sa angkop na mga planeta) sa mga macromolecule, mga selula, mga organismo, mga lipunan, mga ekolohikal na niches at buong mga biosphere.

Upang ipaliwanag ang pagkakaroon ng isang makabuluhang bilang ng mga particle sa Uniberso ("materya" kumpara sa "antimatter") at ang tuluy-tuloy, ngunit hindi nangangahulugang pare-pareho at linear na ebolusyon ng lahat ng bagay na umiiral, dapat nating kilalanin ang pagkakaroon ng isang kadahilanan na ay hindi bagay o enerhiya. Ang kahalagahan ng salik na ito ay kinikilala na ngayon hindi lamang sa mga agham panlipunan at pantao, kundi pati na rin sa pisika at mga natural na agham. Ito ay impormasyon - impormasyon bilang isang tunay at epektibong salik na nagtatakda ng mga parameter ng Uniberso sa pagsilang nito, at pagkatapos ay kinokontrol ang ebolusyon ng mga pangunahing elemento nito na nagiging kumplikadong mga sistema.

Karamihan sa atin ay nauunawaan ang impormasyon bilang data o kung ano ang alam ng isang tao. Natutuklasan ng pisikal at natural na mga agham na ang impormasyon ay lumalampas sa mga hangganan ng kamalayan ng isang indibidwal na tao at maging ang lahat ng mga tao na pinagsama.

Ang impormasyon ay isang mahalagang aspeto ng pisikal at biyolohikal na kalikasan. Tinawag ng mahusay na pisiko na si David Bohm ang impormasyon na isang proseso na nakakaapekto sa tumatanggap, "huhubog" sa kanya. Tatanggapin natin ang konseptong ito.

Ang pagbibigay-alam ay hindi produkto ng tao, hindi isang bagay na nilikha natin kapag nagsusulat tayo, nagbibilang, nagsasalita at nakikipag-usap. Matagal nang alam ng mga pantas ng sinaunang panahon, at matututuhan muli ito ng mga modernong siyentipiko, na ang impormasyon ay naroroon sa mundo anuman ang kalooban at pagkilos ng tao at ito ay isang determinadong kadahilanan sa ebolusyon ng lahat ng bagay na pumupuno sa totoong mundo. Ang batayan para sa paglikha ng isang tunay na teorya ng lahat ay ang pagkilala na ang impormasyon ay isang pangunahing kadahilanan sa kalikasan.

Tungkol sa mga bugtong at alamat

Driving Forces para sa Paparating na Paradigm Shift sa Science

Sisimulan natin ang ating paghahanap para sa isang tunay na holistic na teorya ng lahat sa pamamagitan ng pagtingin sa mga salik na naglalapit sa agham sa pagbabago ng paradigm. Ang pangunahing mga kadahilanan ay ang mga misteryo na lumilitaw at naipon sa kurso ng siyentipikong pagtatanong: mga anomalya na hindi maipaliwanag ng kasalukuyang paradigm. Ito ang nagtutulak sa siyentipikong komunidad na maghanap ng mga bagong diskarte sa mga maanomalyang phenomena. Ang ganitong mga pagsisikap sa pananaliksik (tatawagin natin silang "mga mitolohiyang pang-agham") ay naglalaman ng maraming ideya. Ang ilan sa mga ideyang ito ay maaaring naglalaman ng mga pangunahing konsepto na magdadala sa mga siyentipiko sa isang bagong paradigm - isang paradigm na makakapag-alis ng mga misteryo at anomalya at magsisilbing batayan para sa isang tunay na holistic na teorya ng lahat.

Ang mga nangungunang siyentipiko ay naghahangad na palawakin at palalimin ang kanilang pag-unawa sa pinag-aralan na bahagi ng katotohanan. Mas naiintindihan nila ang kaugnay na bahagi o aspeto ng realidad, ngunit hindi nila direktang mapag-aralan ang bahagi o aspetong ito - mauunawaan lamang nila ito sa pamamagitan ng mga konsepto na ginawang hypotheses at teorya. Ang mga konsepto, hypotheses at teorya ay hindi sapat na malakas, maaari silang magkamali. Sa katunayan, ang tanda ng isang tunay na siyentipikong teorya (ayon sa pilosopo ng agham na si Sir Karl Popper) ay ang pagtanggi. Ang mga teorya ay huwad kapag ang mga hula na ginawa mula sa kanila ay hindi nakumpirma ng mga obserbasyon. Sa kasong ito, ang mga obserbasyon ay maanomalya, at ang teoryang isinasaalang-alang ay maaaring ituring na mali at tinanggihan, o kailangang baguhin.

Ang pagtanggi sa mga teorya ay ang makina ng tunay na pag-unlad ng siyensya. Kapag gumagana ang lahat, maaaring may pag-unlad, ngunit ito ay bahagyang (pinipino ang isang umiiral na teorya upang umangkop sa mga bagong obserbasyon). Ang tunay na pag-unlad ay nangyayari kapag hindi iyon posible. Maaga o huli, darating ang sandali kung kailan, sa halip na subukang baguhin ang mga umiiral na teorya, mas gusto ng mga siyentipiko na magsimulang maghanap ng mas simple at mas nagpapaliwanag na teorya. Binuksan ang daan para sa isang pangunahing pag-renew ng teorya: isang pagbabago sa paradigm.

Ang pagbabago ng paradigm ay na-trigger ng akumulasyon ng mga obserbasyon na hindi umaangkop sa mga tinatanggap na teorya at hindi maaaring magkasya sa kanila pagkatapos ng simpleng pagpipino ng mga naturang teorya. Ang yugto ng paglitaw ng isang bago at mas katanggap-tanggap na paradigma na pang-agham ay paparating na. Ang hamon ay ang paghahanap ng mga pangunahing bagong konsepto na magiging batayan ng isang bagong paradigm.

Mayroong mahigpit na mga kinakailangan para sa siyentipikong paradigm. Ang isang teorya na nakabatay dito ay dapat magpapahintulot sa mga siyentipiko na ipaliwanag ang lahat ng mga pagtuklas na maaaring ipaliwanag ng nakaraang teorya, pati na rin ang mga maanomalyang obserbasyon. Dapat itong pagsamahin ang lahat ng nauugnay na katotohanan sa isang mas simple at kasabay na mas kumpletong konsepto. Ito mismo ang ginawa ni Einstein sa pagpasok ng ika-20 siglo nang huminto siya sa paghahanap ng mga sanhi ng kakaibang pag-uugali ng liwanag sa loob ng balangkas ng Newtonian physics at sa halip ay lumikha ng isang bagong konsepto ng pisikal na realidad - ang teorya ng relativity. Tulad ng sinabi niya mismo, hindi mo malulutas ang isang problema sa parehong antas kung saan ito lumitaw. Sa isang hindi inaasahang maikling panahon, tinalikuran ng komunidad ng pisika ang klasikal na pisika na itinatag ni Newton, at ang rebolusyonaryong konsepto ni Einstein ang pumalit dito.

Sa unang dekada ng ika-20 siglo, ang agham ay nakaranas ng pagbabago ng paradigm. Ngayon, sa unang dekada ng ika-21 siglo, ang mga misteryo at anomalya ay namumuong muli, at ang siyentipikong komunidad ay nahaharap sa susunod na pagbabago ng paradigm bilang pundamental at rebolusyonaryo bilang paglipat mula sa mekanistikong mundo ni Newton patungo sa kamag-anak na uniberso ni Einstein.

Ang isang modernong pagbabago ng paradigm ay namumuo sa makabagong akademya sa loob ng ilang panahon ngayon. Ang mga rebolusyong pang-agham ay hindi madalian na proseso kung saan ang isang bagong teorya ay agad na pumapalit. Maaari silang maging mabilis, tulad ng sa kaso ng teorya ni Einstein, o mas pinalawig sa panahon, tulad ng paglipat mula sa klasikal na teorya ni Darwin tungo sa mas malawak na biyolohikal na konsepto ng post-Darwinism.

Bago ang simula ng mga rebolusyon ay humantong sa huling resulta, ang mga agham kung saan may mga anomalya ay dumaan sa isang panahon ng kawalang-tatag. Ang mga pangunahing siyentipiko ay nagtatanggol sa mga umiiral nang teorya, habang ang mga malayang pag-iisip na siyentipiko sa mga makabagong larangan ay nagtutuklas ng mga alternatibo. Ang huli ay naglagay ng mga bagong ideya na nag-aalok ng ibang pagtingin sa mga phenomena na pamilyar sa mga tradisyonal na siyentipiko. Para sa ilang oras, ang mga alternatibong konsepto na sa simula ay umiiral sa anyo ng mga gumaganang hypotheses ay tila, kung hindi kamangha-manghang, pagkatapos ay kakaiba.

Minsan sila ay kahawig ng mga alamat na naimbento ng mga mapanlikhang explorer. Gayunpaman, hindi sila. Ang "mga alamat" ng mga seryosong mananaliksik ay batay sa maingat na naka-calibrate na lohika; pinagsasama nila ang alam na tungkol sa bahagi ng mundo na tinutuklas ng isang partikular na disiplina sa kung ano ang nakalilito pa rin. Ang mga ito ay hindi mga ordinaryong alamat, ang mga ito ay "mga mitolohiyang pang-agham" - mga detalyadong hypotheses na bukas sa pagsubok at samakatuwid ay maaaring makumpirma o mapabulaanan sa pamamagitan ng pagmamasid at eksperimento.

Ang pag-aaral sa mga anomalya na lumalabas sa mga obserbasyon at eksperimento, at pag-imbento ng mga masusubok na alamat na maaaring ipaliwanag ang mga ito, ay mga pangunahing bahagi ng pangunahing siyentipikong pananaliksik. Kung ang mga anomalya ay patuloy na umiiral sa kabila ng pinakamahusay na pagsisikap ng mga siyentipiko na sumusunod sa lumang paradigm, at kung ito o ang siyentipikong mito na iniharap ng malayang pag-iisip na mga siyentipiko ay nag-aalok ng mas simple at mas lohikal na paliwanag, ang isang kritikal na masa ng mga siyentipiko (karamihan ay mga kabataan) ay titigil sa sumunod sa lumang paradigm. Ito ay kung paano magsisimula ang paradigm shift. Ang konsepto, na hanggang ngayon ay isang mito, ay nagsisimula nang ituring na isang maaasahang teoryang siyentipiko.

Mayroong hindi mabilang na mga halimbawa ng parehong matagumpay at nabigong mga alamat sa kasaysayan ng agham. Ang mga kinumpirmang mito—na itinuturing na maaasahan ngunit hindi ganap na totoo siyentipikong mga teorya—kabilang ang mungkahi ni Charles Darwin na ang lahat ng mga nabubuhay na species ay nagmula sa mga karaniwang ninuno, at ang hypothesis nina Alan Guth at Andrew Linde na ang uniberso ay umiral sa napakabilis na "pagpapalawak" na sinundan nito. kapanganakan.sa panahon ng Big Bang. Ang mga nabigong alamat (yaong nag-aalok ng hindi gaanong tumpak o mas mahusay na mga paliwanag para sa mga nauugnay na phenomena) ay kinabibilangan ng ideya ni Hans Driesch na ang ebolusyon ng buhay ay sumusunod sa isang paunang natukoy na plano sa isang layunin-driven na proseso na tinatawag na entelechy, at ang hypothesis ni Einstein na isang karagdagang pisikal na puwersa, na tinatawag na a cosmological constant, hindi pinapayagan ang uniberso na mapahamak dahil sa puwersa ng grabidad. (Kapansin-pansin, gaya ng matututunan natin, ang ilan sa mga panukalang ito ay kinukuwestiyon na ngayon: posibleng ang teorya ng pagpapalawak nina Guth at Linde ay mapapalitan ng mas malawak na konsepto ng cyclic universe, at ang cosmological constant ni Einstein ay hindi pa rin nagkakamali ... )

Mga halimbawa ng makabagong siyentipikong mito

Narito ang tatlong working hypotheses - "scientific myths" - na iniharap ng mga respetadong siyentipiko. Ang lahat ng tatlo, kahit na tila hindi kapani-paniwala, ay nakatanggap ng ilang seryosong atensyon mula sa siyentipikong komunidad.

10100 uniberso

Noong 1955, nag-alok ang physicist na si Hugh Everett ng nakakagulat na paliwanag para sa quantum world (na kalaunan ay naging batayan para sa isa sa pinakasikat na nobela ni Michael Crichton, Time's Arrow). Ang parallel universe hypothesis ni Everett ay nauugnay sa isang misteryosong pagtuklas sa quantum physics: hanggang sa ang isang particle ay naobserbahan, sinusukat, o manipulahin sa anumang paraan, ito ay nasa isang kakaibang estado, na isang superposisyon ng lahat ng posibleng estado. Gayunpaman, kapag ang particle ay naobserbahan, sinusukat, o kumilos, ang estado ng superposisyon na ito ay nawawala: ang particle ay nasa isang estado, tulad ng anumang "ordinaryong" bagay. Dahil ang superposition state ay inilalarawan bilang isang kumplikadong wave function na nauugnay sa pangalan ni Erwin Schrödinger, kapag nawala ang superposition state, ang Schrödinger wave function ay sinasabing babagsak.

Ang problema ay imposibleng sabihin kung alin sa maraming posibleng virtual na estado ang kukuha ng isang particle. Ang pagpili ng particle ay tila hindi mahuhulaan—ganap na independyente sa mga kundisyon na nag-trigger ng pagbagsak ng wavefunction. Ayon sa hypothesis ni Everett, ang kawalan ng katiyakan ng pagbagsak ng function ng wave ay hindi sumasalamin sa mga kondisyon na umiiral sa mundo. Walang katiyakan dito: ang bawat virtual na estado na pinili ng particle ay tiyak - ito ay naroroon lamang sa mundo nang mag-isa!

Narito kung paano nangyayari ang pagbagsak: kapag ang isang quantum ay sinusukat, mayroong ilang mga posibilidad, na ang bawat isa ay nauugnay sa isang tagamasid o aparato sa pagsukat. Nakikita namin ang isa lamang sa mga posibilidad sa isang tila random na proseso ng pagpili. Ngunit, ayon kay Everett, ang pagpili ay hindi basta-basta, dahil ang pagpipiliang ito ay hindi nangyayari: lahat ng posibleng estado ng isang quantum ay napagtanto sa tuwing ito ay sinusukat o sinusunod; sila lang
ay hindi napagtanto sa isang mundo. Maraming posibleng quantum state ang natanto sa parehong bilang ng mga uniberso.
Ipagpalagay na kapag ang isang quantum tulad ng isang electron ay sinusukat, mayroong limampung porsyento na pagkakataon na ito ay tumaas, at isang pantay na pagkakataon na ito ay bumaba. Kung gayon wala tayong isang Uniberso kung saan ang isang quantum ay maaaring tumaas o bumaba na may posibilidad na 50 hanggang 50, ngunit dalawang magkatulad. Sa isa sa mga uniberso, ang elektron ay talagang gumagalaw pataas, at sa isa pa, ito ay bumababa. Sa bawat isa sa mga unibersong ito ay mayroon ding isang tagamasid o kagamitan sa pagsukat. Dalawang resulta ang umiiral nang sabay-sabay sa dalawang uniberso, tulad ng mga tagamasid o mga instrumento sa pagsukat.

Siyempre, kapag ang maramihang estado ng superposisyon ng particle ay nagsalubong sa isa, hindi lang dalawa, ngunit mas maraming posibleng virtual na estado na maaaring makuha ng particle. Kaya, dapat mayroong maraming mga uniberso, marahil mga 10100, sa bawat isa ay mayroong mga tagamasid at mga instrumento sa pagsukat.

Uniberso na nilikha ng nagmamasid

Kung mayroong 10100 o kahit na 10500 na mga uniberso (sa kabila ng katotohanan na sa karamihan sa mga ito ay hindi maaaring lumitaw ang buhay), paano tayo nabubuhay sa gayong Uniberso kung saan may mga kumplikadong anyo ng buhay? Nagkataon lang kaya ito? Maraming mga siyentipikong mito ang nakatuon sa isyung ito, kabilang ang anthropic cosmological na prinsipyo, na nagsasabing ang ating pagmamasid sa sansinukob na ito ay nauugnay sa isang masayang pagkakataon. Kamakailan ay dumating sina Stephen Hawking ng Cambridge at Thomas Hertog ng CERN (European Organization for Nuclear Research) ng isang mathematical na sagot. Ayon sa kanilang teorya ng uniberso na nilikha ng tagamasid, hindi magkakahiwalay na uniberso ang sumasanga sa oras at umiiral sa kanilang sarili (tulad ng iminumungkahi ng string theory), ngunit lahat ng posibleng uniberso ay umiiral nang sabay-sabay sa isang estado ng superposisyon. Pinipili ng ating pag-iral sa sansinukob na ito ang landas na patungo sa gayong uniberso, bukod sa lahat ng iba pang mga landas patungo sa lahat ng iba pang uniberso; lahat ng iba pang mga landas ay hindi kasama. Kaya, sa teoryang ito, ang sanhi ng kadena ng mga kaganapan ay nabaligtad: ang kasalukuyan ay tumutukoy sa nakaraan. Hindi ito magiging posible kung ang sansinukob ay may isang tiyak na paunang estado, dahil mula sa isang tiyak na estado ay isang tiyak na kasaysayan ang isisilang. Ngunit, pinagtatalunan nina Hawking at Hertog, ang uniberso ay walang paunang tiyak na estado, walang reference point - ang gayong hangganan ay hindi umiiral.

Holographic na Uniberso

Sinasabi ng mitolohiyang ito na ang uniberso ay isang hologram (o hindi bababa sa maaaring ituring na ganoon). (Sa isang hologram, na tatalakayin natin nang mas detalyado sa ibang pagkakataon, ang isang two-dimensional na modelo ay lumilikha ng isang larawan sa tatlong dimensyon.) Ito ay pinaniniwalaan na ang lahat ng impormasyon na bumubuo sa Uniberso ay matatagpuan sa paligid nito, na isang dalawang-dimensional na ibabaw. Ang dalawang-dimensional na impormasyong ito ay nagmula sa loob ng uniberso sa tatlong dimensyon. Nakikita natin ang uniberso bilang three-dimensional, kahit na ang isang bagay na ginagawa itong kung ano ito ay isang two-dimensional na larangan ng impormasyon. Bakit naging paksa ng kontrobersya at pananaliksik ang tila walang katotohanang ideyang ito?

Ang problema na inalis ng teorya ng holographic universe ay kabilang sa larangan ng thermodynamics. Ayon sa kanyang matatag na itinatag na pangalawang batas, ang antas ng kaguluhan ay hindi kailanman mababawasan sa isang saradong sistema. Nangangahulugan ito na ang antas ng kaguluhan ay hindi kailanman mababawasan sa uniberso sa kabuuan dahil, kung isasaalang-alang natin ang kosmos sa kabuuan nito, ito ay isang saradong sistema (walang labas at, samakatuwid, walang maaaring maging bukas). Na ang antas ng kaguluhan ay hindi maaaring bumaba ay nangangahulugan na ang pagkakasunud-sunod na maaaring ilarawan bilang impormasyon ay hindi maaaring tumaas. Ayon sa quantum theory, ang impormasyon na lumilikha o nagpapanatili ng kaayusan ay dapat na pare-pareho, hindi ito maaaring maging mas marami o mas mababa.

Ngunit ano ang mangyayari sa impormasyon kapag ang bagay ay nawala sa mga black hole? Maaaring tila sinisira ng mga black hole ang impormasyong nakapaloob sa bagay. Ito, gayunpaman, ay sumasalungat sa quantum theory. Upang malutas ang misteryong ito, si Stephen Hawking, kasama si Jacob Bekenstein, pagkatapos ay sa Princeton University, ay sama-samang naghinuha na ang kaguluhan sa isang black hole ay proporsyonal sa ibabaw nito. Mayroong higit na espasyo para sa order at impormasyon sa loob ng black hole kaysa sa ibabaw. Sa isang kubiko sentimetro, halimbawa, mayroong puwang para sa 1099 na mga volume ng Planck at 1066 na piraso lamang ng impormasyon sa ibabaw (isang dami ng Planck ay isang halos hindi maintindihan na maliit na espasyo na may hangganan na 10-35 metro). Iminungkahi nina Leonard Susskind ng Stanford at Gerard 't Hooft ng Utrech University na ang impormasyon sa loob ng black hole ay hindi mawawala ngunit holographically na nakaimbak sa ibabaw nito.

Natagpuan ng matematika ang isang hindi inaasahang paggamit para sa mga hologram noong 1998, nang sinubukan ni Juan Maldacena, noon ay nasa Harvard University, na magtrabaho kasama ang teorya ng string sa quantum gravity. Nalaman ng Maldacena na mas madaling gamitin ang mga string sa 5D kaysa sa 4D. (Nakikita natin ang espasyo sa tatlong dimensyon: dalawang eroplano sa kahabaan ng ibabaw at isa patayo. Ang ikaapat na dimensyon ay magiging patayo sa tatlong ito, ngunit hindi ito mapapansin. Maaaring magdagdag ang mga mathematician ng anumang bilang ng mga dimensyon, na lumalayo nang palayo sa pinaghihinalaang mundo .) Ang solusyon ay tila halata: ipagpalagay na ang limang-dimensional na espasyo sa loob ng isang black hole ay talagang isang hologram ng apat na-dimensional na espasyo sa ibabaw nito. Pagkatapos ay posible na gumawa ng medyo madaling mga kalkulasyon sa limang dimensyon, nagtatrabaho sa apat na dimensional na espasyo.

Ang paraan ba ng pagbabawas ng bilang ng mga sukat ay angkop para sa Uniberso sa kabuuan? Gaya ng nakita natin, ang mga string theorists ay nakikipagpunyagi sa maraming dagdag na dimensyon, na natuklasan na ang tatlong-dimensional na espasyo ay hindi sapat upang magawa ang kanilang gawain: upang itali ang mga vibrations ng iba't ibang mga string sa uniberso sa isang solong equation. Ang holographic na prinsipyo ay maaaring makatulong, dahil ang uniberso ay maaaring isipin bilang isang multi-dimensional na hologram na nakaimbak sa mas kaunting mga sukat sa paligid nito.

Ang holographic na prinsipyo ay maaaring gawing mas madaling kalkulahin ang teorya ng string, ngunit nagdadala ito ng mga kamangha-manghang pagpapalagay tungkol sa kalikasan ng mundo. Maging si Gerard ‘t Hooft, na isa sa mga nagtatag ng prinsipyong ito, ay hindi na itinuturing na hindi mapag-aalinlanganan. Sinabi niya na sa kontekstong ito, ang holography ay hindi isang prinsipyo, ngunit isang problema. Marahil, iminungkahi niya, ang quantum gravity ay maaaring makuha mula sa isang mas pangunahing prinsipyo na hindi sumusunod sa mga batas ng quantum mechanics.

Sa panahon ng siyentipikong rebolusyon, kapag ang umiiral na paradigm ay nasa ilalim ng presyon, ang mga bagong siyentipikong mito ay inilalagay, ngunit hindi lahat ng mga ito ay nakumpirma. Ang mga teorista ay naging matatag sa paniniwala na, tulad ng sinabi ni Galileo, "ang aklat ng kalikasan ay nakasulat sa wika ng matematika" at nakalimutan na hindi lahat ng nasa wika ng matematika ay umiiral sa aklat ng kalikasan. Bilang resulta, maraming mga mito na idinisenyo sa matematika ang nananatiling mito lamang. Ang iba, gayunpaman, ay nagdadala ng mga buto ng makabuluhang pag-unlad ng siyensya. Sa simula, walang nakakaalam kung alin sa mga buto ang sisibol at mamumunga. Ang patlang ay umuusok, na nasa isang estado ng malikhaing kaguluhan.

Ito ang estado ng mga gawain ngayon sa maraming mga siyentipikong disiplina. Ang mga maanomalyang phenomena ay dumarami sa pisikal na kosmolohiya, quantum physics, evolutionary at quantum biology, at ang bagong larangan ng pagsasaliksik ng kamalayan. Lumilikha sila ng higit at higit na kawalan ng katiyakan at pinipilit ang mga bukas na siyentipiko na itulak ang mga hangganan ng mga tinatanggap na teorya. Bagama't iginigiit ng mga konserbatibong mananaliksik na ang mga ideya lamang na inilathala sa mga kilalang siyentipikong journal at muling ginawa sa mga aklat-aralin ang maaaring ituring na siyentipiko, ang mga makabagong mananaliksik ay naghahanap ng mga panimulang bagong konsepto, kabilang ang mga itinuring na wala sa saklaw ng kanilang mga disiplina ilang taon na ang nakakaraan. .

Parami nang parami ang mga siyentipikong disiplina na naglalarawan sa mundo sa lalong hindi kapani-paniwalang mga paraan. Ang kosmolohiya ay nagdagdag ng dark matter, dark energy at multidimensional space dito; quantum physics - mga particle na agad na konektado sa space-time sa mas malalim na antas ng realidad; biology - buhay na bagay, na nagpapakita ng integridad ng quanta; at ang mga pag-aaral ng kamalayan ay mga transpersonal na koneksyon na independiyente sa espasyo at oras. Ang mga ito ay ilan lamang sa nakumpirma nang siyentipikong mga teorya na ngayon ay itinuturing na ganap.

Hindi na matutukoy ang mga bagong elementary particle. Gayundin, ang isang alternatibong senaryo ay nagbibigay-daan sa paglutas ng problema ng mass hierarchy. Ang pag-aaral ay na-publish sa arXiv.org.

© Diomedia

Ang teorya ay tinatawag na Nnaturalness. Ito ay tinukoy sa mga antas ng enerhiya ng pagkakasunud-sunod ng electroweak na pakikipag-ugnayan, pagkatapos na paghiwalayin ang electromagnetic at mahina na mga pakikipag-ugnayan. Ito ay mga sampu sa minus tatlumpu't dalawa - sampu sa minus ikalabindalawang segundo pagkatapos ng Big Bang. Pagkatapos, ayon sa mga may-akda ng bagong konsepto, sa Uniberso mayroong isang hypothetical elementary particle - isang rechiton (o reheaton, mula sa English reheaton), ang pagkabulok nito ay humantong sa pagbuo ng physics na sinusunod ngayon.

Habang ang Uniberso ay naging mas malamig (ang temperatura ng bagay at radiation ay bumaba) at patag (ang geometry ng espasyo ay lumalapit sa Euclidean), ang rechiton ay nahati sa maraming iba pang mga particle. Bumuo sila ng halos hindi nakikipag-ugnayan na mga grupo ng mga particle, halos magkapareho sa mga tuntunin ng mga species, ngunit naiiba sa masa ng Higgs boson, at samakatuwid ang kanilang sariling masa.

Ang bilang ng mga naturang grupo ng mga particle, na, ayon sa mga siyentipiko, ay umiiral sa modernong Uniberso, umabot sa ilang libong trilyon. Kasama sa isa sa mga pamilyang ito ang parehong physics na inilarawan ng Standard Model (SM) at ang mga particle at interaksyon na naobserbahan sa mga eksperimento sa LHC. Ginagawang posible ng bagong teorya na iwanan ang supersymmetry, na hindi pa rin matagumpay na hinahangad, at nilulutas ang problema ng particle hierarchy.

Sa partikular, kung ang masa ng Higgs boson na nabuo bilang isang resulta ng pagkabulok ng rechiton ay maliit, kung gayon ang masa ng natitirang mga particle ay magiging malaki, at kabaliktaran. Ito ay kung ano ang lumulutas sa problema ng electroweak hierarchy na nauugnay sa isang malaking agwat sa pagitan ng mga eksperimentong naobserbahang masa ng elementarya na mga particle at ang mga kaliskis ng enerhiya ng unang bahagi ng Uniberso. Halimbawa, ang tanong kung bakit ang isang electron na may mass na 0.5 megaelectronvolts ay halos 200 beses na mas magaan kaysa sa isang muon na may parehong mga quantum number ay nawawala nang mag-isa - may eksaktong parehong mga hanay ng mga particle sa Uniberso kung saan ang pagkakaiba na ito ay hindi masyadong malakas. .

Ayon sa bagong teorya, ang Higgs boson na naobserbahan sa mga eksperimento sa LHC ay ang pinakamagaan na particle ng ganitong uri, na nabuo bilang resulta ng pagkabulok ng isang rechiton. Ang iba pang mga grupo ng hindi pa natuklasang mga particle ay nauugnay sa mas mabibigat na boson - mga analogue ng kasalukuyang natuklasan at mahusay na pinag-aralan na mga lepton (hindi nakikilahok sa malakas na pakikipag-ugnayan) at mga hadron (nakikilahok sa malakas na pakikipag-ugnayan).

© EP Department / CERN

Ang bagong teorya ay hindi nagkansela, ngunit ginagawang hindi gaanong kinakailangan ang pagpapakilala ng supersymmetry, na nagpapahiwatig ng pagdodoble (hindi bababa sa) ang bilang ng mga kilalang elementarya na particle dahil sa pagkakaroon ng mga superpartner. Halimbawa, para sa isang photon - photino, quark - squark, higgs - higgsino, at iba pa. Ang pag-ikot ng mga superpartner ay dapat na mag-iba ng kalahating integer mula sa pag-ikot ng orihinal na particle.

Sa matematika, ang isang particle at isang superparticle ay pinagsama sa isang sistema (supermultiplet); lahat ng quantum parameter at masa ng mga particle at ang kanilang mga kasosyo sa eksaktong supersymmetry ay nag-tutugma. Ito ay pinaniniwalaan na ang supersymmetry ay nasira sa kalikasan, at samakatuwid ang masa ng mga superpartner ay makabuluhang lumampas sa masa ng kanilang mga particle. Upang matukoy ang mga supersymmetric na particle, kailangan ang mga makapangyarihang accelerator tulad ng LHC.

Kung umiiral ang supersymmetry o anumang mga bagong particle o pakikipag-ugnayan, naniniwala ang mga may-akda ng bagong pag-aaral na maaari silang matuklasan sa mga kaliskis ng sampung teraelectronvolts. Ito ay halos nasa limitasyon ng mga kakayahan ng LHC, at kung tama ang iminungkahing teorya, ang pagtuklas ng mga bagong particle doon ay lubhang malabong mangyari.

© arXiv.org

Isang signal na malapit sa 750 gigaelectronvolts, na maaaring magpahiwatig ng pagkabulok ng isang mabigat na particle sa dalawang gamma photon, gaya ng iniulat ng mga scientist mula sa CMS (Compact Muon Solenoid) at ATLAS (A Toroidal LHC ApparatuS) collaborations na nagtatrabaho sa LHC noong Disyembre 2015 at Marso 2016 , ay kinikilala bilang statistical noise. Mula noong 2012, nang malaman ang pagtuklas ng Higgs boson sa CERN, walang natukoy na mga bagong pangunahing particle na hinulaan ng mga extension ng SM.

Ang Canadian at American scientist na nagmula sa Iran na si Nima Arkani-Hamed, na nagmungkahi ng isang bagong teorya, ay nakatanggap ng Fundamental Physics Prize noong 2012. Ang parangal ay itinatag sa parehong taon ng negosyanteng Ruso na si Yuri Milner.

Samakatuwid, inaasahan ang paglitaw ng mga teorya kung saan nawawala ang pangangailangan para sa supersymmetry. "Maraming mga theorist, kasama ako, na naniniwala na ito ay isang ganap na kakaibang oras kapag nilulutas natin ang mahalaga at sistematikong mga katanungan, at hindi tungkol sa mga detalye ng anumang susunod na elementarya," sabi ng nangungunang may-akda ng bagong pag-aaral, isang physicist. mula sa Princeton University (USA).

Hindi lahat ay nagbabahagi ng kanyang optimismo. Kaya, ang physicist na si Matt Strassler mula sa Harvard University ay naniniwala na ang mathematical na pagbibigay-katwiran ng bagong teorya ay malayo. Samantala, naniniwala naman si Paddy Fox mula sa Enrico Fermi National Accelerator Laboratory sa Batavia (USA) na susubukin ang bagong teorya sa susunod na sampung taon. Sa kanyang opinyon, ang mga particle na nabuo sa isang grupo na may anumang mabigat na Higgs boson ay dapat mag-iwan ng kanilang mga bakas sa CMB - ang sinaunang microwave radiation na hinulaang ng teorya ng Big Bang.

Cognitive Ecology: Ang mga siyentipiko sa Unibersidad ng Southampton ay gumawa ng isang malaking tagumpay sa kanilang pagtatangka upang malutas ang mga misteryo ng ating uniberso. Ang isa sa mga pinakabagong tagumpay ng teoretikal na pisika ay ang holographic na prinsipyo.

Ang mga siyentipiko sa Unibersidad ng Southampton ay gumawa ng isang makabuluhang tagumpay sa kanilang pagtatangka upang malutas ang mga misteryo ng ating uniberso. Ang isa sa mga pinakabagong tagumpay ng teoretikal na pisika ay ang holographic na prinsipyo. Ayon sa kanya, ang ating uniberso ay itinuturing na isang hologram, at binubuo natin ang mga batas ng pisika para sa gayong holographic na uniberso.

Ang pinakabagong gawa nina Prof. Skenderis at Dr. Marco Caldarelli ng University of Southampton, Dr. Joan Camps ng University of Cambridge, at Dr. Blaise Gutero ng Nordic Institute for Theoretical Physics of Sweden ay nai-publish sa journal Physical Review D at nakatuon sa pag-iisa ng negatibong hubog na spacetime at flat spacetime. Ipinapaliwanag ng papel kung paano, sa pamamagitan ng paggamit ng Gregory-Laflammé instability, ang ilang uri ng black hole ay nasira sa maliliit na butas kung nabalisa - tulad ng isang patak ng tubig na pumapatak kapag hinawakan mo ito gamit ang iyong daliri. Ang hindi pangkaraniwang bagay na ito ng mga black hole ay dati nang napatunayan sa balangkas ng mga simulation ng computer, at ang kasalukuyang gawain ay inilarawan ang teoretikal na batayan nito nang mas malalim.

Ang space-time ay karaniwang isang pagtatangka na ilarawan ang pagkakaroon ng espasyo sa tatlong dimensyon, kung saan ang oras ay nagsisilbing ikaapat na dimensyon, at lahat ng apat ay nagsasama-sama upang bumuo ng isang continuum o estado kung saan ang apat na elemento ay hindi maaaring paghiwalayin.

Ang flat space-time at negatibong space-time ay naglalarawan ng isang kapaligiran kung saan ang Universe ay hindi compact, ang space ay lumalawak nang walang hanggan, patuloy sa oras, sa anumang direksyon. Ang mga puwersa ng gravity, tulad ng nilikha ng isang bituin, ay pinakamahusay na inilarawan ng flat spacetime. Ang negatibong hubog na spacetime ay naglalarawan sa isang uniberso na puno ng negatibong vacuum energy. Ang matematika ng holographiya ay pinakamahusay na nauunawaan sa mga tuntunin ng negatibong hubog na modelo ng space-time.

Si Propesor Skenderis ay nakabuo ng isang mathematical model kung saan may mga hindi kapani-paniwalang pagkakatulad sa pagitan ng flat space-time at negatibong curved space-time, ngunit ang huli ay nabuo na may negatibong bilang ng mga dimensyon na lampas sa ating pang-unawa.

"Ayon sa holography, sa isang pangunahing antas, ang uniberso ay may isang mas kaunting dimensyon kaysa sa nakasanayan natin sa pang-araw-araw na buhay, at ito ay sumusunod sa mga batas na katulad ng electromagnetism," sabi ni Skenderis. "Ang ideyang ito ay kaayon ng kung paano natin nakikita ang isang ordinaryong hologram, kapag ang isang imahe na may tatlong dimensyon ay makikita sa isang dalawang-dimensional na eroplano, tulad ng isang hologram sa isang credit card, ngunit isipin na ang buong uniberso ay naka-encode sa ganitong paraan."
"Nagpapatuloy ang aming pananaliksik at umaasa kaming makahanap ng higit pang mga koneksyon sa pagitan ng flat spacetime, negatibong curved spacetime at holography. Ang mga tradisyonal na teorya kung paano gumagana ang ating uniberso ay nabawasan sa isang indibidwal na paglalarawan ng mismong kalikasan nito, ngunit ang bawat isa sa kanila ay bumagsak sa isang punto. Ang aming pangwakas na layunin ay makahanap ng isang bagong pinagsamang pag-unawa sa uniberso na gagana sa lahat ng direksyon."
Noong Oktubre 2012, pumasok si Propesor Skenderis sa nangungunang dalawampu sa mga pinakakilalang siyentipiko sa mundo. Para sa pagsasaalang-alang sa tanong na "May simula ba ang espasyo at oras?" nakatanggap siya ng $175,000 na parangal. Marahil ang holographic na modelo ng uniberso ay magpapahintulot sa atin na malaman kung ano ang bago ang Big Bang? inilathala