Atsakymai į Didžiausius Mokslo Iššūkius: Kiek Mes Nuėjome? - Alternatyvus Vaizdas

Turinys:

Atsakymai į Didžiausius Mokslo Iššūkius: Kiek Mes Nuėjome? - Alternatyvus Vaizdas
Atsakymai į Didžiausius Mokslo Iššūkius: Kiek Mes Nuėjome? - Alternatyvus Vaizdas

Video: Atsakymai į Didžiausius Mokslo Iššūkius: Kiek Mes Nuėjome? - Alternatyvus Vaizdas

Video: Atsakymai į Didžiausius Mokslo Iššūkius: Kiek Mes Nuėjome? - Alternatyvus Vaizdas
Video: Настя и папа превратились в принцесс 2024, Kovo
Anonim

Apie pačios Visatos prigimtį daug kas nežinoma. Mokslą veda į priekį žmonėms būdingas smalsumas, verčiantis ieškoti atsakymų į šiuos klausimus. Mes jau sukaupėme neįtikėtiną kiekį žinių, o mūsų dviejų pagrindinių teorijų - kvantinio lauko teorijos, apibūdinančios standartinį modelį, ir bendrojo reliatyvumo, apibūdinančio gravitaciją, - sėkmės rodo, kiek toli pažengėme pačios tikrovės supratime.

Daugelis žmonių pesimistiškai vertina mūsų dabartines pastangas ir ateities planus išspręsti didžiąsias kosmines paslaptis, kurios mus glumina šiandien. Mūsų geriausios naujos fizikos hipotezės, įskaitant supersimetriją, papildomus matmenis, techninę spalvą, stygų teoriją ir kitas, iki šiol negalėjo gauti jokio eksperimentinio patvirtinimo. Bet tai nereiškia, kad fizika patiria krizę. Tai reiškia, kad viskas yra tiksliai taip, kaip turėtų būti: fizika sako tiesą apie visatą. Tolesni mūsų veiksmai parodys, kaip gerai įsiklausėme.

- „Salik.biz“

Didžiausios Visatos paslaptys

Prieš šimtmetį didžiausi klausimai, kuriuos galėjome užduoti, buvo keletas nepaprastai svarbių egzistencinių mįslių, tokių kaip:

  • Kokios yra mažiausios materijos sudedamosios dalys?
  • Ar mūsų gamtos jėgų teorijos yra išties pagrindinės, ar reikia gilesnio supratimo?
  • Kokia yra Visata?
  • Ar mūsų Visata egzistavo visada, ar ji atsirado tam tikru praeities momentu?
  • Kaip šviečia žvaigždės?

Tuo metu šios paslaptys užėmė didžiausių žmonių protus. Daugelis net nepagalvojo, kad į juos būtų galima atsakyti. Visų pirma, jiems prireikė investuoti tiek iš pažiūros milžiniškus išteklius, kad buvo pasiūlyta tiesiog pasitenkinti tuo, ką tuo metu žinojome, ir panaudoti šias žinias visuomenės plėtrai.

Žinoma, mes to nepadarėme. Investicijos į visuomenę yra nepaprastai svarbios, tačiau ne mažiau svarbu nustumti pažįstamų ribas. Naujų atradimų ir tyrimo metodų dėka mums pavyko gauti šiuos atsakymus:

  • Atomai sudaryti iš subatominių dalelių, iš kurių daugelis yra padalijamos į dar mažesnes sudedamąsias dalis; dabar mes žinome visą standartinį modelį.
  • Mūsų klasikinės teorijos buvo pakeistos kvantinėmis, sujungiančiomis keturias pagrindines jėgas: stipriąsias branduolines, elektromagnetines, silpnas branduolines ir gravitacines jėgas.
  • Stebima Visata į visas puses apima 46,1 milijardo šviesos metų; stebima visata gali būti daug didesnė ar begalinė.
  • Praėjo 13,8 milijardo metų nuo įvykio, žinomo kaip Didysis sprogimas, kuris pagimdė mums žinomą visatą. Prieš tai buvo neterminuota infliacijos era.
  • Žvaigždės šviečia dėl branduolių sintezės fizikos, paverčiančios medžiagą energija pagal Einšteino formulę E = mc2.

Ir vis dėlto tai tik pagilino mus supančias mokslo paslaptis. Turėdami viską, ką žinome apie pagrindines daleles, esame tikri, kad Visatoje turi būti daugybė kitų dalykų, kurie mums vis dar nežinomi. Negalime paaiškinti akivaizdaus tamsiosios materijos buvimo, nesuprantame tamsiosios energijos ir nežinome, kodėl Visata plečiasi būtent taip, o ne kitaip.

Reklaminis vaizdo įrašas:

Mes nežinome, kodėl dalelės yra tokios masyvios, kokios yra; kodėl Visatą užvaldo materija, o ne antimaterija; kodėl neutrinai turi masę. Mes nežinome, ar protonas yra stabilus, ar jis kada nors suirs, ar gravitacija yra kvantinė gamtos jėga. Ir nors mes žinome, kad infliacija vyko prieš Didįjį sprogimą, mes nežinome, ar pati infliacija prasidėjo, ar buvo amžina.

Ar žmonės gali išspręsti šias mįsles? Ar eksperimentai, kuriuos galime atlikti su dabartinėmis ar būsimomis technologijomis, galėtų paaiškinti šias esmines paslaptis?

Image
Image

Galima atsakyti į pirmąjį klausimą; nežinome, kokias paslaptis slepia gamta, kol nepamatėme. Atsakymas į antrąjį klausimą yra vienareikšmiškai „taip“. Net jei kiekviena teorija, kurią mes kada nors iškėlėme apie tai, kas yra už žinomų ribų - standartinis modelis ir bendras reliatyvumas - yra 100% klaidinga, egzistuoja didžiulis kiekis informacijos, kurią galima gauti atliekant eksperimentus, kuriuos planuojame pradėti toliau. karta. Neįrengti visų šių įrenginių būtų didžiulė kvaila, net jei jie patvirtina košmarišką scenarijų, kurio dalelių fizikai bijojo daugelį metų.

Išgirdę apie dalelių greitintuvą, jūs tikriausiai įsivaizduojate visus šiuos naujus atradimus, kurie mūsų laukia esant aukštesnėms energijoms. Naujų dalelių, naujų jėgų, naujų sąveikų ar net visiškai naujų fizikos sektorių pažadas yra tai, ką teoretikai mėgsta suklysti, net jei eksperimentas po eksperimento pasiteisina ir nesilaiko tų pažadų.

Tam yra svari priežastis: dauguma idėjų, kurios gali kilti fizikoje, jau pašalintos arba labai apribotos turimais duomenimis. Jei norite atrasti naują dalelę, lauką, sąveiką ar reiškinį, neturėtumėte postuliuoti to, kas nesuderinama su tuo, ką mes jau tikrai žinome. Žinoma, mes galime padaryti prielaidas, kurios vėliau pasirodys klaidingos, tačiau patys duomenys turi atitikti bet kokią naują teoriją.

Štai kodėl daugiausia fizikos pastangų reikia ne naujoms teorijoms ar naujoms idėjoms, o eksperimentams, kurie mums leis peržengti tai, ką jau tyrėme. Aišku, rasti Higso bozoną gali būti didelis šurmulys, bet kaip stipriai Higgsas susijęs su Z bozonu? Kokie yra visi šie ryšiai tarp šių dviejų dalelių ir kitų standartiniame modelyje? Kaip lengva juos sukurti? Sukūrus, ar įvyks abipusis skilimas, kuris skirsis nuo standartinio Higso plius standartinio Z bozono?

Yra metodas, kuris gali būti naudojamas tai ištirti: sukurkite elektronų-pozitronų susidūrimą su tikslia Higgso ir Z-bozo mase. Vietoj kelių dešimčių ar šimtų įvykių, sukuriančių Higso ir Z bozonus, kaip tai daro LHC, galite sukurti tūkstančius, šimtus tūkstančių ar net milijonus iš jų.

Žinoma, plačioji visuomenė bus labiau sujaudinta atradusi naują dalelę nei bet kas kitas, tačiau ne kiekvienas eksperimentas yra skirtas naujoms dalelėms sukurti - ir to nereikia. Kai kurie jų skirti ištirti mums jau žinomą dalyką ir išsamiai ištirti jo savybes. LHC pirmtakas, didelis elektronų-pozitronų kaupiklis, niekada nerado nė vienos naujos pagrindinės dalelės. Kaip ir DESY eksperimentas, kuriame elektronai susidūrė su protonais. Taip veikia relativistinis sunkiųjų jonų susidūrimas.

Image
Image

Ir to reikėjo tikėtis; šių trijų susidūrėjų tikslas buvo skirtingas. Tai reiškė materijos, kuri iš tikrųjų egzistuoja beprecedenčio tikslumo, tyrinėjimas.

Neatrodo, kad šie eksperimentai tik patvirtino standartinį modelį, nors viskas, ką jie rado, atitiko standartinį modelį. Jie sukūrė naujas junginio daleles ir išmatavo ryšius tarp jų. Buvo aptikti puvimo ir išsišakojimų ryšiai, taip pat subtilūs materijos ir antimaterijos skirtumai. Kai kurios dalelės elgėsi skirtingai nei jų veidrodžiai. Atrodė, kad kiti sulaužė laiko pasikeitimo simetriją. Tačiau buvo nustatyta, kad kiti susimaišo, sukurdami įpareigojančias būsenas, kurių net nežinojome.

Kito didžiojo mokslinio eksperimento tikslas nėra tiesiog ieškoti vieno dalyko ar išbandyti vieną naują teoriją. Turime surinkti didžiulį kitu būdu neprieinamų duomenų rinkinį ir leisti, kad šie duomenys nukreiptų pramonę.

Žinoma, mes galime suprojektuoti ir kurti eksperimentus ar observatorijas remdamiesi tuo, ko tikimės rasti. Bet geriausias mokslo ateities pasirinkimas bus universalus aparatas, galintis surinkti didelius ir įvairius duomenų kiekius, kurie nebūtų buvę įmanoma be tokių milžiniškų investicijų. Štai kodėl „Hablas“sulaukė tokio didelio pasisekimo, kodėl „Fermilab“ir LHC peržengė ribas dar labiau nei bet kada anksčiau ir kodėl prireiks ateities misijų, tokių kaip Džeimso Webbo kosminis teleskopas, būsimos 30 metrų klasės observatorijos ar būsimi susidūrėjai, jei norėsime kada nors atsakyti į pačius pagrindinius dalykus klausimai iš visų.

Versle yra senas posakis, kuris galioja ir mokslui: „Greičiau. Tai geriau. Pigiau. Rinkis du. Pasaulis juda greičiau nei bet kada anksčiau. Jei pradėsime taupyti ir neinvestuosime į „geriausius“, tai bus tarsi mesti.

Ilja Khel