Watesan fisika sareng ékspérimén fisik

Saratus taun ka tukang, kaayaan dina fisika éta persis sabalikna ti kiwari. Dina leungeun élmuwan éta hasil percobaan kabuktian, diulang sababaraha kali, nu kitu, mindeng teu bisa dipedar ngagunakeun téori fisik aya. Pangalaman jelas miheulaan téori. Theorists kapaksa meunang gawe.

Ayeuna, kasaimbangan condong kana téoritis anu modélna béda pisan sareng anu katingali tina kamungkinan ékspérimén sapertos téori senar. Jeung sigana nu aya beuki loba masalah unsolved dina fisika (1).

1. The tren modern pangpentingna sarta masalah dina fisika - visualisasi

Fisikawan Polandia anu kasohor, Prof. Andrzej Staruszkiewicz nalika debat "Wates of Knowledge in Physics" Juni 2010 di Ignatianum Academy di Krakow nyarios: "Widang pangaweruh geus tumuwuh enormously dina abad panungtungan, tapi widang jahiliah geus tumuwuh malah leuwih. (…) Papanggihan rélativitas umum sareng mékanika kuantum mangrupikeun prestasi monumental pamikiran manusa, dibandingkeun sareng Newton, tapi aranjeunna nyababkeun patarosan ngeunaan hubungan antara dua struktur, patarosan anu skala kompleksitasna ngan ukur ngareureuwas. Dina kaayaan ieu, patarosan alami timbul: naha urang tiasa ngalakukeun ieu? Naha tékad sareng kahayang urang pikeun ngahontal dasar bebeneran bakal sabanding sareng kasusah anu urang hadapi?"

Stalemate ékspérimén

Pikeun sababaraha bulan ayeuna, dunya fisika geus sibuk ti biasa kalawan leuwih kontrovérsi. Dina jurnal Nature, George Ellis jeung Joseph Silk medalkeun artikel dina mertahankeun integritas fisika, criticizing jalma anu beuki siap nunda percobaan pikeun nguji téori kosmologis panganyarna nepi ka teu katangtu "isukan". Éta kudu dicirikeun ku "cukup elegance" jeung nilai explanatory. "Ieu ngarecah tradisi ilmiah abad-lami yén pangaweruh ilmiah téh émpiris dibuktikeun pangaweruh," élmuwan guludug. Fakta jelas nunjukkeun "kebuntuan ékspérimén" dina fisika modern.

Téori panganyarna ngeunaan alam jeung struktur dunya jeung Alam Semesta, sakumaha aturan, teu bisa diverifikasi ku percobaan sadia pikeun umat manusa.

Ku manggihan boson Higgs, para ilmuwan geus "ngarengsekeun" Modél Standar. Tapi, dunya fisika jauh tina sugema. Urang terang ngeunaan sadaya quark sareng lepton, tapi urang henteu terang kumaha ngahijikeun ieu sareng téori gravitasi Einstein. Kami henteu terang kumaha ngagabungkeun mékanika kuantum sareng gravitasi pikeun nyiptakeun téori hipotésis gravitasi kuantum. Urang ogé henteu terang naon Big Bang (atanapi upami éta leres-leres kajantenan!) (2).

Ayeuna, hayu urang sebut wae fisikawan klasik, lengkah saterusna sanggeus Modél Standar nyaéta supersymmetry, nu ngaramal yén unggal partikel dasar dipikawanoh ku urang boga "pasangan".

Ieu ganda jumlah total blok wangunan zat, tapi téori fits sampurna kana persamaan matematik jeung, importantly, nawarkeun kasempetan pikeun unravel misteri masalah poék kosmik. Tetep ngan ukur ngantosan hasil percobaan dina Large Hadron Collider, anu bakal mastikeun ayana partikel supersymmetric.

Nanging, teu acan aya pamanggihan sapertos kitu anu kadéngé ti Jenéwa. Tangtu, ieu téh ngan awal versi anyar tina LHC, kalawan dua kali énergi dampak (sanggeus perbaikan panganyarna na pamutahiran). Dina sababaraha bulan, maranéhna bisa jadi shooting corks sampanye dina perayaan supersymmetry. Nanging, upami ieu henteu kajantenan, seueur fisikawan percaya yén téori supersymmetric kedah ditarik laun, kitu ogé superstring, anu dumasar kana supersymmetry. Kusabab upami Large Collider henteu mastikeun téori ieu, teras kumaha?

Nanging, aya sababaraha élmuwan anu henteu nyangka. Kusabab téori supersymmetry teuing "geulis mun salah".

Ku alatan éta, maranéhna maksudna pikeun reevaluate persamaan maranéhanana guna ngabuktikeun yén massa partikel supersymmetric anu saukur di luar rentang LHC. Theorists bener pisan. Modélna saé pikeun ngajelaskeun fenomena anu tiasa diukur sareng diverifikasi sacara ékspériméntal. Ku kituna urang tiasa naroskeun naha urang kedah ngaluarkeun pangembangan téori anu urang (acan) teu terang sacara émpiris. Naha ieu pendekatan anu wajar sareng ilmiah?

semesta ti euweuh

Ilmu-ilmu alam, khususna fisika, dumasar kana naturalisme, nyaéta kapercayaan yén urang tiasa ngajelaskeun sadayana nganggo kakuatan alam. Tugas élmu diréduksi jadi nimbang-nimbang hubungan antara rupa-rupa kuantitas anu ngagambarkeun fénoména atawa sababaraha struktur anu aya di alam. Fisika teu nungkulan masalah nu teu bisa digambarkeun sacara matematis, nu teu bisa diulang. Ieu, diantara hal séjén, alesan pikeun kasuksésan na. Katerangan matematik anu digunakeun pikeun model fenomena alam geus kabuktian pisan éféktif. Prestasi élmu alam nyababkeun generalisasi filosofisna. Arah sapertos filsafat mékanis atanapi materialisme ilmiah diciptakeun, anu mindahkeun hasil élmu alam, dicandak sateuacan ahir abad ka-XNUMX, kana widang filsafat.

Ieu seemed yén urang bisa nyaho sakabeh dunya, yén aya determinism lengkep di alam, sabab urang bisa nangtukeun kumaha planét bakal mindahkeun dina jutaan taun, atawa kumaha maranéhna dipindahkeun jutaan taun ka tukang. Prestasi ieu nyababkeun kareueus anu ngaleungitkeun pikiran manusa. Pikeun extent decisive, naturalism metodologis ngarangsang ngembangkeun elmu alam malah kiwari. Sanajan kitu, aya sababaraha titik cut-off nu sigana nunjukkeun watesan metodologi naturalistik.

Mun Alam Semesta diwatesan dina volume sarta timbul "tina nanaon" (3), tanpa violating hukum konservasi énergi, contona, salaku turun naek, teu kudu aya parobahan dina eta. Samentara éta, urang ningali aranjeunna. Nyobian pikeun ngajawab masalah ieu dina dasar fisika kuantum, urang datang ka kacindekan yén ngan hiji panitén sadar actualizes kamungkinan ayana dunya kitu. Éta sababna urang heran naha anu khusus anu urang hirup didamel tina seueur alam semesta. Janten urang dugi ka kacindekan yén ngan ukur nalika jalma muncul di Bumi, dunya - sakumaha anu urang tingali - leres-leres "janten" ...

Kumaha pangukuran mangaruhan kajadian anu lumangsung samilyar taun ka tukang?

4. percobaan Wheeler - visualisasi

Salah sahiji fisikawan modern, John Archibald Wheeler, ngajukeun versi spasi tina percobaan celah ganda kawentar. Dina rarancang méntalna, cahaya ti quasar, samilyar taun cahaya jauh ti urang, ngarambat sapanjang dua sisi sabalikna galaksi (4). Lamun panitén niténan unggal jalur ieu misah, maranéhna bakal ningali foton. Lamun duanana sakaligus, maranéhna bakal ningali gelombang. Jadi kalakuan niténan pisan ngarobah sipat cahaya nu ninggalkeun quasar samilyar taun ka tukang!

Pikeun Wheeler, di luhur ngabuktikeun yén alam semesta teu bisa aya dina rasa fisik, sahenteuna dina rasa nu urang biasa ngartos "kaayaan fisik". Éta ogé teu tiasa kajantenan, dugi ka ... urang parantos ngukur. Ku kituna, diménsi urang ayeuna mangaruhan jaman baheula. Kalayan pengamatan, deteksi sareng pangukuran, urang ngabentuk kajadian jaman baheula, dina waktosna, dugi ka ... awal Alam Semesta!

Neil Turk ti Perimeter Institute di Waterloo, Kanada, nyarios dina édisi Juli New Scientist yén "urang teu tiasa ngartos naon anu urang mendakan. Téori jadi beuki rumit sarta canggih. Kami ngalungkeun diri kana masalah sareng widang, dimensi sareng simetri anu berturut-turut, sanaos ku rengkuh, tapi kami henteu tiasa ngajelaskeun fakta anu paling sederhana. Seueur fisikawan anu écés ngaganggu ku kanyataan yén perjalanan mental para ahli teori modern, sapertos pertimbangan di luhur atanapi téori superstring, teu aya hubunganana sareng percobaan anu ayeuna dilaksanakeun di laboratorium, sareng teu aya cara pikeun nguji sacara ékspériméntal.

Di dunya kuantum, anjeun kedah katingali langkung lega

Sakumaha anu pernah diucapkeun ku pamenang Nobel Richard Feynman, teu aya anu leres-leres ngartos dunya kuantum. Teu kawas dunya Newtonian heubeul alus, nu interaksi dua awak jeung massa tangtu diitung ku persamaan, dina mékanika kuantum urang boga persamaan ti mana maranéhna teu jadi loba nuturkeun, tapi mangrupakeun hasil tina kabiasaan aneh observasi dina percobaan. Objék fisika kuantum teu kudu dipatalikeun jeung nanaon "fisik", sarta paripolahna mangrupa domain spasi multi-dimensi abstrak anu disebut spasi Hilbert.

Aya parobahan anu dijelaskeun ku persamaan Schrödinger, tapi naha persisna teu dipikanyaho. Naha ieu tiasa dirobih? Naha mungkin pikeun nurunkeun hukum kuantum tina prinsip fisika, sabab puluhan hukum sareng prinsip, contona, ngeunaan gerakan awak di luar angkasa, diturunkeun tina prinsip Newton? Élmuwan ti Universitas Pavia di Italia Giacomo Mauro D'Ariano, Giulio Ciribella sareng Paolo Perinotti ngajawab yén sanajan fenomena kuantum anu jelas bertentangan sareng akal sehat tiasa dideteksi dina percobaan anu tiasa diukur. Sadaya anu anjeun peryogikeun nyaéta sudut pandang anu leres - Panginten salah paham ngeunaan épék kuantum disababkeun ku pandangan anu henteu lega. Numutkeun para ilmuwan anu disebut tadi di New Scientist, percobaan anu bermakna sareng tiasa diukur dina mékanika kuantum kedah nyumponan sababaraha kaayaan. Ieu:

• kausalitas - kajadian nu bakal datang teu bisa mangaruhan kajadian kaliwat;
• bisa dibédakeun - nyatakeun yén urang kudu bisa misahkeun diri salaku misah;
• komposisi - upami urang terang sadayana tahapan prosés, urang terang sadayana prosés;
• komprési - aya cara pikeun mindahkeun inpormasi penting ngeunaan chip tanpa kedah nransper sadayana chip;
• tomografi - upami urang gaduh sistem anu diwangun ku seueur bagian, statistik pangukuran ku bagian-bagian cekap pikeun nembongkeun kaayaan sadaya sistem.

Urang Italia hoyong ngalegaan prinsip pemurnianna, sudut pandang anu langkung lega, sareng ngadamel percobaan anu bermakna pikeun kalebet ogé henteu tiasa malikkeun fénoména termodinamika sareng prinsip pertumbuhan éntropi, anu henteu ngémutan fisikawan. Panginten di dieu ogé, observasi sareng pangukuran dipangaruhan ku artefak tina sudut pandang anu sempit teuing pikeun ngartos sadayana sistem. "Kabeneran dasar téori kuantum nyaéta parobahan anu ribut sareng teu tiasa dibalikeun tiasa dibalikkeun ku nambihan perenah énggal kana katerangan," saur élmuwan Italia Giulio Ciribella dina wawancara sareng New Scientist.

Hanjakalna, para skeptis nyarios, "ngabersihkeun" percobaan sareng sudut pandang pangukuran anu langkung lega tiasa nyababkeun hipotesa seueur-dunya dimana hasilna tiasa waé sareng dimana para ilmuwan, mikir yén aranjeunna ngukur jalan anu leres, ngan ukur "milih" continuum tangtu ku cara ngukur aranjeunna.

5. Leungeun waktu dina wangun jarum jam

Taya waktos?

Konsep nu disebut Arrows of time (5) diwanohkeun dina 1927 ku astrofisika Inggris Arthur Eddington. Panah ieu nunjukkeun waktu, nu salawasna ngalir dina hiji arah, nyaéta ti kaliwat ka hareup, sarta prosés ieu teu bisa dibalikkeun. Stephen Hawking, dina A Sajarah Singkat Time na, wrote yén gangguan naek kalawan waktu sabab urang ngukur waktu dina arah nu gangguan naek. Ieu bakal hartosna yén urang gaduh pilihan - urang tiasa, contona, mimiti niténan potongan kaca rusak sumebar di lantai, lajeng momen nalika kaca ragrag ka lantai, lajeng kaca dina hawa, sarta tungtungna dina leungeun. jalma nu nyekel eta. Teu aya aturan ilmiah yén "panah psikologis waktos" kedah arah anu sami sareng panah termodinamika, sareng éntropi sistem naék. Sanajan kitu, loba élmuwan yakin yén ieu téh alatan parobahan energetic lumangsung dina otak manusa, sarupa jeung nu urang niténan di alam. Otak boga énergi pikeun meta, niténan jeung alesan, sabab manusa "mesin" kaduruk suluh-dahareun jeung, kawas dina mesin durukan internal, prosés ieu teu bisa balik.

Nanging, aya kasus nalika, bari ngajaga arah anu sami tina panah psikologis waktos, éntropi naék sareng turun dina sistem anu béda. Contona, nalika nyimpen data dina mémori komputer. Modul memori dina mesin balik ti kaayaan unordered kana urutan nulis disk. Ku kituna, éntropi dina komputer diréduksi. Sanajan kitu, sagala fisikawan bakal disebutkeun yen ti sudut pandang alam semesta sakabéhna - eta tumuwuh, sabab butuh énergi pikeun nulis dina piringan, sarta énergi ieu dissipated dina bentuk panas dihasilkeun ku mesin. Janten aya résistansi "psikologis" leutik kana hukum fisika anu ditetepkeun. Hésé pikeun urang mertimbangkeun yén naon anu kaluar sareng sora kipas langkung penting tibatan ngarékam karya atanapi nilai anu sanés dina mémori. Kumaha upami aya anu nyerat dina PC na argumen anu bakal ngagulingkeun fisika modéren, téori gaya ngahijikeun, atanapi Téori Sagala? Éta hésé pikeun urang nampi ide yén, sanaos ieu, karusuhan umum di jagat raya parantos ningkat.

Deui dina 1967, persamaan Wheeler-DeWitt némbongan, ti mana éta dituturkeun yén waktos sapertos henteu aya. Ieu usaha pikeun matematis ngagabungkeun pamanggih mékanika kuantum jeung rélativitas umum, hiji hambalan nuju téori gravitasi kuantum, i.e. Teori Sagala anu dipikahayang ku sakumna élmuwan. Teu nepi ka 1983 yén fisikawan Don Page jeung William Wutters maturan katerangan yén masalah waktu bisa circumvented ngagunakeun konsép entanglement kuantum. Numutkeun konsépna, ngan ukur sipat sistem anu parantos ditetepkeun tiasa diukur. Tina sudut pandang matematika, usulan ieu hartosna yén jamna henteu tiasa dianggo dina isolasi tina sistem sareng ngan ukur dimimitian nalika kabeungkeut ku alam semesta anu tangtu. Sanajan kitu, lamun batur melong urang ti alam semesta sejen, aranjeunna bakal ningali urang salaku objék statik, sarta ngan datangna maranéhanana ka urang bakal ngabalukarkeun entanglement kuantum sarta sacara harfiah ngajadikeun urang ngarasa petikan waktu.

Hipotesis ieu dijadikeun dadasar karya para ilmuwan ti lembaga panalungtikan di Turin, Italia. Fisikawan Marco Genovese mutuskeun pikeun ngawangun modél anu tumut kana akun spésifik entanglement kuantum. Ieu mungkin pikeun nyieun deui éfék fisik anu nunjukkeun kabeneran nalar ieu. Hiji modél Alam Semesta geus dijieun, diwangun ku dua foton.

Hiji pasangan ieu berorientasi - vertikal polarized, sarta séjén horisontal. Kaayaan kuantumna, sareng ku kituna polarisasina, teras dideteksi ku séri detéktor. Tétéla nepi ka observasi nu pamustunganana nangtukeun pigura rujukan ngahontal, foton aya dina superposition kuantum klasik, i.e. aranjeunna berorientasi duanana vertikal sarta horizontal. Ieu ngandung harti yén panitén maca jam nangtukeun entanglement kuantum nu mangaruhan alam semesta nu anjeunna janten bagian. Pengamat sapertos kitu teras tiasa ningali polarisasi foton berturut-turut dumasar kana probabilitas kuantum.

Konsep ieu pisan pikabitaeun sabab ngécéskeun loba masalah, tapi sacara alami ngabalukarkeun kabutuhan pikeun "super-observer" anu bakal jadi luhureun sakabeh determinisms sarta bakal ngadalikeun sagalana sakabéhna.

6. Multiverse - Visualisasi

Naon anu urang perhatikeun sareng anu urang anggap sacara subjektif salaku "waktu" nyatana produk tina parobahan global anu tiasa diukur di dunya di sabudeureun urang. Nalika urang langkung jero kana dunya atom, proton sareng foton, urang sadar yén konsép waktos janten kirang penting. Numutkeun para ilmuwan, jam anu marengan urang unggal dinten, tina sudut pandang fisik, henteu ngukur jalanna, tapi ngabantosan urang ngatur kahirupan urang. Pikeun anu biasa kana konsép Newtonian ngeunaan waktos universal sareng sadaya-ngawengku, konsép ieu ngareureuwas. Tapi henteu ngan ukur tradisionalis ilmiah anu henteu nampi aranjeunna. Fisikawan téoritis nonjol Lee Smolin, saméméhna disebutkeun ku urang salaku salah sahiji kamungkinan winners Hadiah Nobel taun ieu urang, yakin yén waktu aya tur rada nyata. Sakali - kawas loba fisikawan - anjeunna pamadegan yén waktu téh ilusi subjektif.

Ayeuna, dina bukuna Reborn Time, anjeunna nyandak pandangan anu béda pisan ngeunaan fisika sareng ngritik téori senar anu populer di komunitas ilmiah. Nurutkeun manéhna, multiverse teu aya (6) sabab urang hirup di alam semesta sarua jeung dina waktu nu sarua. Anjeunna percaya yén waktu téh tina utmost pentingna sarta yén pangalaman urang tina realitas momen ayeuna sanes ilusi, tapi konci pikeun pamahaman alam fundamental kanyataanana.

Éntropi nol

Sandu Popescu, Tony Short, Noah Linden (7) jeung Andreas Winter ngajelaskeun papanggihan maranéhanana di 2009 dina jurnal Physical Review E, nu némbongkeun yén objék ngahontal kasatimbangan, nyaéta kaayaan distribusi seragam énergi, ku cara nuliskeun kaayaan kuantum entanglement kalawan maranéhanana. sabudeureun. Dina 2012, Tony Short ngabuktikeun yén entanglement ngabalukarkeun equanimity waktos terhingga. Nalika hiji obyék berinteraksi sareng lingkungan, sapertos nalika partikel dina cangkir kopi tabrakan sareng hawa, inpormasi ngeunaan sipatna "bocor" ka luar sareng janten "kabur" sapanjang lingkungan. Leungitna informasi ngabalukarkeun kaayaan kopi stagnation, sanajan kaayaan kabersihan sakabéh rohangan terus robah. Numutkeun Popescu, kaayaan dirina ceases robah kana waktu.

7. Noah Linden, Sandu Popescu jeung Tony Short

Nalika kaayaan kabersihan kamar robih, kopi ujug-ujug lirén nyampur sareng hawa sareng asup kana kaayaan murni sorangan. Sanajan kitu, aya jauh leuwih nagara bagian dicampurkeun jeung lingkungan ti aya murni nagara bagian sadia pikeun kopi, sarta ku kituna ampir pernah lumangsung. Kamungkinan statistik ieu méré gambaran yén panah waktu téh teu bisa malik. Masalah panah waktu kabur ku mékanika kuantum, sahingga hésé nangtukeun alam.

Partikel dasar teu mibanda sipat fisik nu pasti tur ditangtukeun ngan ku probabiliti aya dina kaayaan béda. Contona, dina waktu nu tangtu, partikel bisa boga 50 persén kasempetan pikeun ngarobah arah jarum jam jeung 50 persén kasempetan balik dina arah nu lalawanan. Téoréma, dikuatkeun ku pangalaman fisikawan John Bell, nyatakeun yén kaayaan partikel anu leres henteu aya sareng aranjeunna tetep dipandu ku probabiliti.

Lajeng kateupastian kuantum ngabalukarkeun kabingungan. Nalika dua partikel berinteraksi, aranjeunna malah teu bisa dihartikeun sorangan, bebas ngamekarkeun probabiliti dipikawanoh salaku kaayaan murni. Gantina, aranjeunna jadi komponén entangled sebaran probabiliti leuwih kompleks nu duanana partikel digambarkeun babarengan. Sebaran ieu bisa mutuskeun, contona, naha partikel bakal muterkeun dina arah nu lalawanan. Sistem sakabéhna aya dina kaayaan murni, tapi kaayaan partikel individu pakait sareng partikel séjén.

Ku kituna, duanana bisa ngarambat loba taun cahaya eta, sarta rotasi unggal bakal tetep correlated jeung lianna.

Téori anyar panah waktu ngajelaskeun ieu salaku leungitna informasi alatan entanglement kuantum, nu ngirimkeun cangkir kopi kana kasaimbangan jeung kamar sabudeureun. Antukna, kamar ngahontal kasatimbangan jeung lingkunganana, sarta eta, kahareupna lalaunan ngadeukeutan kasatimbangan jeung sésana jagat raya. Élmuwan heubeul anu diajar térmodinamik nempo prosés ieu salaku dissipation bertahap énergi, ngaronjatna éntropi alam semesta.

Kiwari, fisikawan yakin yén informasi jadi beuki sumebar, tapi pernah sagemblengna disappears. Sanajan éntropi ningkat sacara lokal, maranéhna yakin yén total éntropi jagat raya tetep konstan dina nol. Sanajan kitu, hiji aspék panah waktu tetep unresolved. Élmuwan ngajawab yén kamampuh hiji jalma pikeun nginget kaliwat, tapi teu mangsa nu bakal datang, ogé bisa dipikaharti salaku formasi hubungan antara partikel interacting. Nalika urang maca pesen dina salembar kertas, otak komunikasi sareng eta ngaliwatan foton ngahontal panon.

Ngan ti ayeuna urang tiasa nginget naon anu dicarioskeun ku pesen ieu. Popescu percaya téori anyar henteu ngajelaskeun naha kaayaan awal alam semesta jauh tina kasatimbangan, nambahan yén alam Big Bang kudu dipedar. Sababaraha peneliti geus dikedalkeun mamang ngeunaan pendekatan anyar ieu, tapi ngembangkeun konsep ieu sarta formalism matematik anyar ayeuna mantuan pikeun ngajawab masalah téoritis térmodinamik.

Ngahontal bijil rohangan-waktu

Fisika black hole sigana nunjukkeun, sakumaha sababaraha model matematik nyarankeun, yén alam semesta urang teu tilu diménsi pisan. Sanajan naon indra urang ngabejaan urang, kanyataanana sabudeureun urang bisa jadi hiji hologram - a proyéksi tina pesawat jauh nu sabenerna dua diménsi. Lamun gambar alam semesta ieu bener, ilusi tina alam tilu diménsi spasi-waktu bisa dispelled pas parabot panalungtikan di pembuangan urang jadi adequately sénsitip. Craig Hogan, profésor fisika di Fermilab anu parantos mangtaun-taun ngulik struktur dasar jagat raya, nunjukkeun yén tingkat ieu karék dihontal.

8. GEO600 Detektor Gelombang Gravitasi

Upami jagat raya mangrupikeun hologram, maka sigana urang nembé ngahontal wates résolusi kanyataan. Sababaraha fisikawan maju hipotesa intriguing yén spasi-waktu urang hirup di teu pamustunganana kontinyu, tapi, kawas photograph digital, aya dina tingkat paling dasar diwangun ku tangtu "séréal" atawa "piksel". Upami kitu, kanyataanana urang kedah ngagaduhan "resolusi" akhir. Ieu kumaha sababaraha peneliti napsirkeun "noise" anu muncul dina hasil detektor gelombang gravitasi GEO600 (8).

Pikeun nguji hipotésis anu luar biasa ieu, Craig Hogan, saurang fisikawan gelombang gravitasi, anjeunna sareng timnya ngembangkeun interferometer anu paling akurat di dunya, anu disebut holometer Hogan, anu dirancang pikeun ngukur hakekat ruang-waktu anu paling dasar dina cara anu paling akurat. Percobaan, codenamed Fermilab E-990, sanes salah sahiji loba batur. Ieu tujuan pikeun nunjukkeun sifat kuantum ruang sorangan sareng ayana naon anu disebat para ilmuwan "noise holographic".

Holometer diwangun ku dua interferometer anu ditempatkeun sisi-sisi. Aranjeunna ngarahkeun hiji kilowatt sinar laser ka alat nu splits kana dua balok jejeg 40 méter panjang, nu reflected tur balik ka titik pamisah, nyieun fluctuations dina kacaangan tina balok lampu (9). Upami aranjeunna nyababkeun gerakan anu tangtu dina alat divisi, maka ieu bakal janten bukti geter rohangan sorangan.

9. Répréséntasi grafik tina percobaan holographic

Tantangan pangbadagna tim Hogan nyaéta ngabuktikeun yén épék anu aranjeunna mendakan sanés ngan ukur gangguan anu disababkeun ku faktor-faktor di luar pangaturan ékspérimén, tapi hasil tina geter ruang-waktu. Ku alatan éta, kaca spion anu digunakeun dina interferometer bakal disingkronkeun sareng frékuénsi sadaya sora pangleutikna anu datang ti luar alat sareng dijemput ku sénsor khusus.

jagat raya antropik

Supados dunya sareng manusa aya di dinya, hukum fisika kedah gaduh bentuk anu spésifik, sareng konstanta fisik kedah gaduh nilai-nilai anu dipilih ... sareng aranjeunna! Naha?

Hayu urang mimitian ku kanyataan yén aya opat jenis interaksi di Alam Semesta: gravitasi (ragrag, planét, galaksi), éléktromagnétik (atom, partikel, gesekan, élastisitas, cahaya), nuklir lemah (sumber énergi stellar) jeung nuklir kuat ( mengikat proton jeung neutron kana inti atom). Gravitasi 1039 kali leuwih lemah batan éléktromagnétik. Lamun éta saeutik lemah, béntang bakal torek ti Panonpoé, supernova moal ngabeledug, unsur beurat moal ngabentuk. Lamun éta malah saeutik kuat, mahluk leuwih badag batan baktéri bakal ditumbuk, sarta béntang mindeng bakal tabrakan, ngancurkeun planét sarta ngaduruk diri teuing gancang.

Kapadetan Alam Semesta deukeut jeung dénsitas kritis, nyaeta, di handap nu zat bakal gancang dissipate tanpa kabentukna galaksi atawa béntang, sarta di luhur nu Universe bakal hirup panjang teuing. Pikeun lumangsungna kaayaan sapertos kitu, akurasi cocog parameter Big Bang kedahna aya dina ± 10-60. Inhomogeneities awal Alam Semesta ngora éta dina skala 10-5. Lamun éta leuwih leutik, galaksi moal kabentuk. Lamun éta leuwih badag, liang hideung badag bakal ngabentuk tinimbang galaksi.

Simétri partikel sareng antipartikel di Alam Semesta rusak. Jeung unggal baryon (proton, neutron) aya 109 foton. Lamun aya deui, galaksi moal bisa ngabentuk. Upami aya sakedik, moal aya béntang. Ogé, jumlah diménsi urang hirup di sigana "bener". Struktur kompléks teu bisa timbul dina dua diménsi. Kalawan leuwih ti opat (tilu diménsi tambah waktu), ayana orbit planét stabil sarta tingkat énergi éléktron dina atom jadi masalah.

10. Manusa salaku puseur jagat raya

Konsep prinsip anthropic diwanohkeun ku Brandon Carter di 1973 dina konferensi di Krakow dedicated ka ulang 500th kalahiran Copernicus. Sacara umum, éta tiasa dirumuskeun ku cara yén Alam Semesta anu tiasa diobservasi kedah nyumponan sarat anu nyumponan supados tiasa dititénan ku urang. Nepi ka ayeuna, aya sababaraha versi anu béda. Prinsip anthropic lemah nyatakeun yén urang ngan bisa aya di alam semesta anu ngajadikeun ayana urang mungkin. Upami nilai-nilai konstanta béda, urang moal pernah ningali ieu, sabab urang moal aya. Prinsip anthropic kuat (penjelasan intentional) nyebutkeun yen jagat raya téh misalna yén urang bisa aya (10).

Tina sudut pandang fisika kuantum, sajumlah alam semesta tiasa timbul tanpa alesan. Urang réngsé nepi di alam semesta husus, nu kudu minuhan sajumlah kaayaan halus pikeun jalma hirup di dinya. Lajeng urang ngobrol ngeunaan dunya anthropic. Pikeun mukmin, contona, hiji alam semesta anthropic dijieun ku Allah geus cukup. Pandangan dunya materialistis henteu nampi ieu sareng nganggap yén aya seueur jagat raya atanapi alam semesta ayeuna ngan ukur tahap dina évolusi multiverse anu teu aya watesna.

Panulis vérsi modérn hipotésis alam semesta salaku simulasi nyaéta theorist Niklas Boström. Nurutkeun manéhna, kanyataan yén urang ngarasa ngan hiji simulasi nu urang teu sadar. Élmuwan ngusulkeun yén upami mungkin pikeun nyiptakeun simulasi anu tiasa dipercaya tina sakumna peradaban atanapi bahkan sadayana jagat raya nganggo komputer anu cukup kuat, sareng jalma simulasi tiasa ngalaman kasadaran, maka kamungkinan pisan yén peradaban maju ngan ukur nyiptakeun sajumlah ageung. tina simulasi sapertos, sarta kami hirup di salah sahijina dina hal Akın mun The Matrix (11).

Di dieu kecap "Allah" jeung "Matrix" anu diucapkeun. Di dieu urang dugi ka wates ngawangkong ngeunaan élmu. Loba, kaasup élmuwan, yakin yén éta téh justru alatan daya teu upaya fisika ékspérimén, sains mimiti asup kana wewengkon anu sabalikna realisme, bau metafisika jeung fiksi ilmiah. Tetep harepan yén fisika bakal ngatasi krisis empirisna sareng deui mendakan jalan pikeun girang salaku élmu anu tiasa diverifikasi sacara ékspériméntal.