Chúng ta có đủ thông minh để hiểu vũ trụ không?

Vũ trụ có thể quan sát được đôi khi có thể được phục vụ trên một đĩa, như nhạc sĩ Pablo Carlos Budassi gần đây đã làm khi ông kết hợp các bản đồ lôgarit của Đại học Princeton và NASA thành một đĩa màu. Đây là một mô hình địa tâm - Trái đất nằm ở trung tâm của đĩa, và plasma Big Bang ở rìa.

Hình dung cũng tốt như bất kỳ hình thức nào khác, và thậm chí còn tốt hơn những hình thức khác, bởi vì nó gần với quan điểm của con người. Có rất nhiều giả thuyết về cấu trúc, động lực học và số phận của vũ trụ, và mô hình vũ trụ đã được chấp nhận trong nhiều thập kỷ gần đây dường như đang bị phá vỡ một chút. Ví dụ, ngày càng có nhiều tiếng nói phủ nhận thuyết Vụ nổ lớn.

Vũ trụ là một khu vườn của những điều kỳ quặc, được vẽ qua nhiều năm trong "dòng chính" của vật lý và vũ trụ học, chứa đầy những hiện tượng kỳ lạ như chuẩn tinh khổng lồ bay khỏi chúng tôi với tốc độ chóng mặt, vật chất tốimà chưa ai phát hiện ra và không có dấu hiệu của máy gia tốc, nhưng là "cần thiết" để giải thích sự quay quá nhanh của thiên hà, và cuối cùng, Vụ nổ lớnthứ khiến tất cả vật lý phải đấu tranh với cái không thể giải thích được, ít nhất là vào lúc này, đặc tính.

không có pháo hoa

Tính độc đáo của Vụ Nổ Lớn tuân theo trực tiếp và chắc chắn từ toán học của thuyết tương đối tổng quát. Tuy nhiên, một số nhà khoa học coi đây là một hiện tượng có vấn đề, bởi vì toán học chỉ có thể giải thích điều gì đã xảy ra ngay sau đó ... - nhưng nó không biết điều gì đã xảy ra vào thời điểm rất đặc biệt đó, trước trận pháo hoa lớn (2).

Nhiều nhà khoa học né tránh tính năng này. Nếu chỉ vì, như anh ấy đã nói gần đây Nhưng Ahmed Farah từ Đại học Ben ở Ai Cập, "các định luật vật lý ngừng hoạt động ở đó." Farag với một đồng nghiệp Saurya Dasem từ Đại học Lethbridge ở Canada, được trình bày trong một bài báo xuất bản năm 2015 trên tạp chí Physics Letters B, một mô hình trong đó vũ trụ không có điểm bắt đầu và không có điểm kết thúc, và do đó không có điểm kỳ dị.

Cả hai nhà vật lý đều được truyền cảm hứng từ công việc của họ. David Bohm kể từ những năm 50. Ông xem xét khả năng thay thế các đường trắc địa được biết đến từ thuyết tương đối rộng (các đường ngắn nhất nối hai điểm) bằng các quỹ đạo lượng tử. Trong bài báo của mình, Farag và Das đã áp dụng những quỹ đạo Bohm này vào một phương trình được phát triển vào năm 1950 bởi nhà vật lý Đến Amala Kumara Raychaudhury từ Đại học Calcutta. Raychaudhuri cũng là thầy của Das khi ông 90 tuổi. Sử dụng phương trình Raychaudhuri, Ali và Das đã thu được hiệu chỉnh lượng tử Phương trình Friedmanđến lượt nó, mô tả sự tiến hóa của Vũ trụ (bao gồm cả Vụ nổ lớn) trong bối cảnh của thuyết tương đối rộng. Mặc dù mô hình này không phải là một lý thuyết thực sự về lực hấp dẫn lượng tử, nhưng nó bao gồm các yếu tố của cả lý thuyết lượng tử và thuyết tương đối rộng. Farag và Das cũng hy vọng kết quả của họ sẽ đúng ngay cả khi một lý thuyết hoàn chỉnh về lực hấp dẫn lượng tử cuối cùng đã được hình thành.

Lý thuyết Farag-Das không dự đoán vụ nổ Big Bang hay vụ tai nạn lớn trở lại điểm kỳ dị. Các quỹ đạo lượng tử được Farag và Das sử dụng không bao giờ kết nối và do đó không bao giờ tạo thành một điểm kỳ dị. Theo quan điểm vũ trụ học, các nhà khoa học giải thích, các hiệu chỉnh lượng tử có thể được xem như một hằng số vũ trụ, và không cần đưa năng lượng tối vào. Hằng số vũ trụ dẫn đến thực tế là nghiệm của phương trình Einstein có thể là một thế giới có kích thước hữu hạn và tuổi vô hạn.

Đây không phải là lý thuyết duy nhất trong thời gian gần đây làm suy yếu khái niệm về Vụ nổ lớn. Ví dụ, có những giả thuyết cho rằng khi thời gian và không gian xuất hiện, nó có nguồn gốc và vũ trụ thứ haitrong đó thời gian chảy ngược. Tầm nhìn này được trình bày bởi một nhóm các nhà vật lý quốc tế, bao gồm: Tim Kozlovsky từ Đại học New Brunswick, Flavio Markets Chu vi của Viện Vật lý Lý thuyết và Julian Barbour. Theo lý thuyết, hai vũ trụ được hình thành trong vụ nổ Big Bang nên là hình ảnh phản chiếu của chính chúng (3), vì vậy họ có các định luật vật lý khác nhau và cảm nhận khác nhau về dòng chảy của thời gian. Có lẽ chúng thâm nhập vào nhau. Việc thời gian trôi về phía trước hay phía sau sẽ xác định độ tương phản giữa entropy cao và thấp.

Đổi lại, tác giả của một đề xuất mới khác về mô hình của mọi thứ, Wong Tzu Shu từ Đại học Quốc gia Đài Loan, mô tả thời gian và không gian không phải là những thứ riêng biệt, mà là những thứ liên quan chặt chẽ có thể biến thành nhau. Tốc độ ánh sáng hay hằng số hấp dẫn đều không phải là bất biến trong mô hình này, mà là những yếu tố trong sự biến đổi thời gian và khối lượng thành kích thước và không gian khi vũ trụ giãn nở. Lý thuyết Shu, giống như nhiều khái niệm khác trong thế giới học thuật, tất nhiên có thể được xem như một điều viển vông, nhưng mô hình của một vũ trụ đang giãn nở với 68% năng lượng tối gây ra sự giãn nở cũng là một vấn đề. Một số lưu ý rằng với sự trợ giúp của lý thuyết này, các nhà khoa học đã "thay thế dưới tấm thảm" định luật vật lý về bảo toàn năng lượng. Lý thuyết của Đài Loan không vi phạm các nguyên tắc bảo toàn năng lượng, nhưng ngược lại lại có vấn đề với bức xạ phông vi sóng, được coi là tàn tích của Vụ nổ lớn. Cái gì đó cho cái gì đó.

Bạn không thể nhìn thấy bóng tối và tất cả

Người được đề cử danh dự vật chất tối Rất nhiều. Các hạt khối lượng tương tác yếu, các hạt khối lượng lớn tương tác mạnh, neutrino vô trùng, neutrino, axion - đây chỉ là một số lời giải cho bí ẩn về vật chất "vô hình" trong Vũ trụ đã được các nhà lý thuyết đề xuất cho đến nay.

Trong nhiều thập kỷ, các ứng cử viên phổ biến nhất là giả thuyết, nặng (nặng gấp mười lần một proton) tương tác yếu. các hạt được gọi là WIMPs. Người ta cho rằng chúng hoạt động trong giai đoạn đầu của sự tồn tại của Vũ trụ, nhưng khi nó nguội đi và các hạt phân tán, tương tác của chúng sẽ mờ dần. Các tính toán cho thấy tổng khối lượng của WIMPs lẽ ra phải lớn hơn gấp XNUMX lần so với khối lượng của vật chất thông thường, đúng như ước tính của vật chất tối.

Tuy nhiên, không có dấu vết nào của WIMP được tìm thấy. Vì vậy, bây giờ nó phổ biến hơn để nói về tìm kiếm neutrino vô trùng, các hạt vật chất tối giả thuyết có điện tích bằng không và khối lượng rất nhỏ. Đôi khi neutrino vô trùng được coi là thế hệ thứ tư của neutrino (cùng với neutrino electron, muon và tau). Tính năng đặc trưng của nó là nó chỉ tương tác với vật chất dưới tác dụng của lực hấp dẫn. Được biểu thị bằng ký hiệu ν_s.

Các dao động neutrino về mặt lý thuyết có thể làm cho neutrino muon trở nên vô sinh, điều này sẽ làm giảm số lượng của chúng trong máy dò. Điều này đặc biệt có khả năng xảy ra sau khi chùm neutrino đi qua một vùng có mật độ vật chất cao như lõi Trái đất. Do đó, máy dò IceCube ở Nam Cực đã được sử dụng để quan sát các hạt neutrino đến từ Bắc bán cầu trong dải năng lượng từ 320 GeV đến 20 TeV, nơi dự kiến ​​sẽ có một tín hiệu mạnh khi có sự hiện diện của các neutrino vô trùng. Thật không may, việc phân tích dữ liệu của các sự kiện quan sát được đã có thể loại trừ sự tồn tại của neutrino vô trùng trong vùng có thể tiếp cận của không gian tham số, cái gọi là. Độ tin cậy 99%.

Vào tháng 2016 năm XNUMX, sau hai mươi tháng thử nghiệm với máy dò Xenon Dưới lòng đất Lớn (LUX), các nhà khoa học không có gì để nói ngoại trừ việc… họ không tìm thấy gì. Tương tự, các nhà khoa học từ phòng thí nghiệm Trạm Vũ trụ Quốc tế và các nhà vật lý từ CERN, những người đã tính đến việc tạo ra vật chất tối trong phần thứ hai của Máy va chạm Hadron Lớn, không nói gì về vật chất tối.

Vì vậy, chúng ta cần phải nhìn xa hơn. Các nhà khoa học nói rằng có thể vật chất tối là thứ gì đó hoàn toàn khác với WIMP và neutrino hoặc bất cứ thứ gì, và họ đang chế tạo LUX-ZEPLIN, một máy dò mới nhạy hơn XNUMX lần so với máy hiện tại.

Khoa học nghi ngờ liệu có tồn tại một thứ gọi là vật chất tối hay không, nhưng các nhà thiên văn học gần đây đã quan sát thấy một thiên hà, mặc dù có khối lượng tương tự như Dải Ngân hà, nhưng 99,99% là vật chất tối. Thông tin về khám phá được cung cấp bởi đài thiên văn V.M. Keka. Đây là về ngân hà Con chuồn chuồn 44 (Con chuồn chuồn 44). Sự tồn tại của nó chỉ được xác nhận vào năm ngoái khi Dragonfly Telephoto Array quan sát thấy một mảng trời trong chòm sao Berenices Spit. Nó chỉ ra rằng thiên hà chứa nhiều hơn những gì nó có vẻ thoạt nhìn. Vì có ít ngôi sao trong đó nên nó sẽ nhanh chóng tan rã nếu một thứ bí ẩn nào đó không giúp giữ các vật thể tạo thành nó lại với nhau. Vật chất tối?

Làm mẫu?

Giả thuyết Vũ trụ như một hình ba chiềumặc dù thực tế là những người có bằng cấp khoa học nghiêm túc đang tham gia vào nó, nó vẫn được coi như một vùng sương mù trên biên giới của khoa học. Có lẽ bởi vì các nhà khoa học cũng là con người, và họ rất khó để giải quyết những hậu quả tinh thần của nghiên cứu về vấn đề này. Juan Maldasenabắt đầu với lý thuyết dây, ông đặt ra một viễn cảnh về vũ trụ trong đó các sợi dây rung động trong không gian chín chiều tạo ra thực tại của chúng ta, đó chỉ là một hình ba chiều - một hình chiếu của một thế giới phẳng không có trọng lực..

Kết quả nghiên cứu của các nhà khoa học Áo được công bố năm 2015 chỉ ra rằng vũ trụ cần ít kích thước hơn dự kiến. Vũ trụ XNUMXD có thể chỉ là một cấu trúc thông tin XNUMXD trên đường chân trời vũ trụ. Các nhà khoa học so sánh nó với hình ảnh ba chiều được tìm thấy trên thẻ tín dụng - chúng thực sự là hai chiều, mặc dù chúng ta thấy chúng là ba chiều. Dựa theo Daniela Grumillera từ Đại học Công nghệ Vienna, vũ trụ của chúng ta khá phẳng và có độ cong dương. Grumiller giải thích trên tạp chí Physical Review Letters rằng nếu lực hấp dẫn lượng tử trong không gian phẳng có thể được mô tả ba chiều bằng lý thuyết lượng tử tiêu chuẩn, thì cũng phải có các đại lượng vật lý có thể được tính toán trong cả hai lý thuyết và kết quả phải phù hợp. Đặc biệt, một đặc điểm chính của cơ học lượng tử, rối lượng tử, sẽ xuất hiện trong lý thuyết hấp dẫn.

Một số đi xa hơn, không nói về phép chiếu ba chiều, mà thậm chí nói về mô hình máy tính. Hai năm trước, một nhà vật lý thiên văn nổi tiếng, người đoạt giải Nobel, George Smoot, trình bày lập luận rằng nhân loại sống bên trong một mô phỏng máy tính như vậy. Ông tuyên bố rằng điều này có thể thực hiện được, ví dụ, nhờ vào sự phát triển của trò chơi máy tính, về mặt lý thuyết là cốt lõi của thực tế ảo. Con người sẽ bao giờ tạo ra các mô phỏng thực tế? Câu trả lời là có,” ông nói trong một cuộc phỏng vấn. “Rõ ràng là đã có tiến bộ đáng kể về vấn đề này. Chỉ cần nhìn vào "Pong" đầu tiên và các trò chơi được thực hiện ngày hôm nay. Vào khoảng năm 2045, chúng ta sẽ sớm có thể chuyển suy nghĩ của mình vào máy tính.”

Vũ trụ như một phép chiếu ba chiều

Xét rằng chúng ta đã có thể lập bản đồ các tế bào thần kinh nhất định trong não thông qua việc sử dụng hình ảnh cộng hưởng từ, việc sử dụng công nghệ này cho các mục đích khác không phải là một vấn đề. Sau đó, thực tế ảo có thể hoạt động, cho phép tiếp xúc với hàng nghìn người và cung cấp một hình thức kích thích não bộ. Điều này có thể đã xảy ra trong quá khứ, Smoot nói, và thế giới của chúng ta là một mạng lưới mô phỏng ảo tiên tiến. Hơn nữa, nó có thể xảy ra vô số lần! Vì vậy, chúng ta có thể sống trong một mô phỏng nằm trong một mô phỏng khác, chứa trong một mô phỏng khác ... và v.v.

Thật không may, thế giới, và thậm chí nhiều hơn nữa là Vũ trụ, không được trao cho chúng ta trên một cái đĩa. Đúng hơn, bản thân chúng ta là một phần rất nhỏ của những món ăn, như một số giả thuyết cho thấy, có thể không được chuẩn bị cho chúng ta.

Liệu phần nhỏ bé của vũ trụ mà chúng ta - ít nhất là theo nghĩa vật chất - có bao giờ biết được toàn bộ cấu trúc không? Liệu chúng ta có đủ thông minh để hiểu và lĩnh hội bí ẩn của vũ trụ? Có lẽ là không. Tuy nhiên, nếu chúng ta đã từng quyết định rằng cuối cùng chúng ta sẽ thất bại, thì sẽ khó có thể không nhận thấy rằng, theo một nghĩa nào đó, đây cũng sẽ là một loại cái nhìn sâu sắc cuối cùng về bản chất của vạn vật ...