Nustebsite išgirdę, kad mūsų visata iš tikrųjų yra gana paprasta - sako, kad mūsų kosmologinės teorijos yra be galo sudėtingos, sako vienas iš pasaulyje pirmaujančių teorinių fizikų. Tokia išvada gali atrodyti nelogiška: galų gale, norint suprasti tikrąjį Gamtos sudėtingumą, reikia mąstyti plačiau, studijuoti dalykus mažesniu ir mažesniu mastu, pridėti naujus kintamuosius į lygtis, sugalvoti „naują“ir „egzotišką“fiziką. Kažkada išsiaiškinsime, kas yra tamsiosios materijos, suprasime, kur slepiasi neįprastos gravitacijos bangos - jei tik mūsų teoriniai modeliai taps tobulesni ir sudėtingesni.
Tai nėra tas atvejis, sako Neilas Turokas, Teorinės fizikos perimetro instituto, Ontarijas, Kanada, direktorius. Anot Turoko, jei visata didžiausioje ir mažiausioje skalėje mums ką nors pasako, tai yra apie jos neįtikėtiną paprastumą. Bet norint tai suprasti, reikia fizikos revoliucijos.
- „Salik.biz“
Interviu su „Discovery“Turokas pažymėjo, kad svarbiausi pastarųjų dešimtmečių atradimai patvirtino Visatos struktūrą kosmologine ir kvantine skalėmis.
„Didelės apimties žemėlapiu pažymėjome visą dangų - kosminių mikrobangų foną - ir išmatuojome Visatos evoliuciją, kaip ji pasikeitė, kaip ji plėtėsi … ir šie atradimai rodo, kad Visata yra be galo paprasta“, - sako jis. "Kitaip tariant, jūs galite aprašyti Visatos struktūrą, jos geometriją, materijos tankį tik vienu skaičiumi."
Labiausiai jaudinantis šios minties paaiškinimas yra tas, kad visatos geometriją lengviau apibūdinti tik vienu skaičiumi, nei skaitmeniniu būdu apibūdinti paprasčiausią mums žinomą atomą, vandenilio atomą. Vandenilio atomo geometrija apibūdinama trimis skaičiais, kurie išplaukia iš elektrono, esančio jo orbitoje aplink protoną, kvantinių charakteristikų.
„Tai mums sako, kad Visata yra lygi, bet turi nedidelį svyravimų lygį, kurį apibūdina šis skaičius. Ir viskas. Visata yra paprasčiausias dalykas, kurį mes žinome “.
Kažkur priešingame skalės gale kažkas panašaus nutiko, kai fizikai tyrinėjo Higso lauką naudodami sudėtingiausią žmonių kada nors pastatytą mašiną - didįjį hadronų kolliderį. Kai 2012 m. Fizikai atrado Higso mediatoriaus daleles - Higso bozoną, paaiškėjo, kad tai paprasčiausias tipas, aprašytas standartiniame dalelių modelyje.
Reklaminis vaizdo įrašas:
„Gamta naudoja mažiausią sprendimą, mažiausią įsivaizduojamą mechanizmą, kad suteiktų dalelėms jų masę, elektrinį krūvį ir panašiai“, - sako Turokas.
XX amžiaus fizikai mus išmokė, kad jei padidinsite tikslumą ir gilinsitės į kvantų pasaulį, rasite naujų dalelių zoologijos sodą. Kadangi eksperimentiniai rezultatai sudarė daug kvantinės informacijos, teoriniai modeliai numatė vis daugiau dalelių ir jėgų. Bet dabar mes pasiekėme kryžkelę, kurioje daugelis pažangių teorinių idėjų apie tai, kas slypi „anapus“, mūsų dabartinis fizikos supratimas laukia eksperimentinių rezultatų, kurie patvirtins neįprastas prognozes.
„Mes esame keistoje situacijoje, kai Visata kalba su mumis; tai mums sako, kad yra nepaprastai paprasta. Tuo pačiu metu populiarios teorijos (pastaruosius 100 fizikos metų) tampa vis sudėtingesnės, savavališkos ir nenuspėjamos “, - sako jis.
Turkas nurodo stygų teoriją, kuri buvo pavadinta „galutine suvienijimo teorija“, sudedant visas Visatos paslaptis į tvarkingą paketą. Taip pat ieškoma infliacijos įrodymų - greito Visatos išsiplėtimo, kurį ji patyrė beveik iškart po Didžiojo sprogimo prieš maždaug 14 milijardų metų - pirmykščių gravitacinių bangų, išgraviruotų ant kosminių mikrobangų fono, pavidalu, „Didžiojo sprogimo“aidu. Tačiau ieškodami eksperimentinių įrodymų suprantame šiaudus; eksperimentiniai įrodymai tiesiog nesutinka su mūsų nepakeliamai sudėtingomis teorijomis.
Mūsų kosminė ištaka
Turoko teorinis darbas skirtas visatos kilmei, tai tema, pastaraisiais mėnesiais sulaukusi daug dėmesio.
Praėjusiais metais BICEP2 bendradarbiavimas, kuris naudoja teleskopą Pietų ašigalyje, norėdamas ištirti CMB, paskelbė, kad aptinka signalus iš pirminių gravitacinių bangų. Tai yra savotiškas „šventasis gralis“kosmologijoje - gravitacinių bangų, kurias sukėlė Didysis sprogimas, atradimas gali patvirtinti Visatos infliacijos teorijas. Deja, „BICEP2“komandai jie paskelbė apie „atradimą“dar prieš tai, kai Europos Plancko kosminis teleskopas (kuris taip pat žymi mikrobangų foną) parodė, kad BICEP2 signalą mūsų galaktikoje sukėlė dulkės, o ne senovės gravitacinės bangos.
O kas, jei pirmykštės gravitacinės bangos niekada jo neras? Daugelis teoretikų, kurie viliasi dėl didžiojo sprogimo, po kurio eina spartus infliacijos laikotarpis, gali nusivilti, tačiau, pasak Turoko, „tai bus galinga užuomina“, kad didysis sprogimas (klasikine prasme) gali būti ne absoliuti visatos pradžia.
„Man sunkiausia yra matematiškai apibūdinti patį„ Didįjį sprogimą “, - priduria Turokas.
Gal stebėjimams labiau tiktų ciklinis visatos evoliucijos modelis - kai mūsų visata žlugs ir pradės veikti iš naujo. Tokiems neįprastiems modeliams nereikia gaminti pirmykščių gravitacinių bangų, o jei šios bangos nebus aptiktos, galbūt reikia patobulinti mūsų infliacijos teorijas.
Kalbant apie gravitacines bangas, kurias, kaip prognozuojama, sukels greitas masyvių objektų judėjimas mūsų šiuolaikinėje visatoje, Turokas įsitikinęs, kad pasiekėme tokį jautrumo laipsnį, kad mūsų detektoriai netrukus turėtų juos aptikti, patvirtindami vieną iš Einšteino prognozių apie erdvėlaikį. "Mes tikimės, kad per artimiausius penkerius metus išvysime gravitacines bangas iš susidūrusių juodųjų skylių."
Kita revoliucija?
Nuo didžiausių iki mažiausių, Visata atrodo be masto - kitaip tariant, nesvarbu, į kokią erdvės ar energijos skalę žiūrėsite, skalėje nėra nieko „ypatingo“. Ir ši išvada pasisako už tai, kad Visata yra daug paprastesnio pobūdžio, nei rodo šiuolaikinės teorijos.
„Tai krizė, bet geriausia jos krizė“, - sako Turokas.
Taigi, norint paaiškinti visatos kilmę ir susitaikyti su pačiomis paslaptingiausiomis mūsų visatos paslaptimis, tokiomis kaip tamsiosios materijos ir tamsiosios energijos, mums gali tekti į kosmosą pažvelgti visiškai kitaip. Tam reikės revoliucijos fizikos supratime, revoliucinio požiūrio, prilygstančio Einšteino suvokimui, kad erdvė ir laikas yra dvi tos pačios monetos pusės, kai buvo formuojamas bendrasis reliatyvumas.
„Mums reikia visiškai kitokio požiūrio į pagrindinę fiziką. Atėjo laikas radikaliai naujoms idėjoms “, - reziumuoja Turokas ir atkreipia dėmesį, kad dabar yra puikus metas jauniems žmonėms mokytis teorinės fizikos, nes greičiausiai mūsų karta visatos supratimą pakeis nauja karta.
Ilja Khel