kvantumvilág. Az univerzum új elméletét fedezték fel a tudományos világban Ciklikus univerzum építése

Egy műalkotásra, egy gyönyörű tájra vagy egy gyerekre nézve az ember mindig érzi a lét harmóniáját.

Tudományos értelemben ezt az érzést, amely azt sugallja, hogy az univerzumban minden harmonikus és összekapcsolódik, nem lokális koherenciának nevezzük. Erwin Laszlo szerint ahhoz, hogy megmagyarázzuk jelentős számú részecske jelenlétét az Univerzumban és minden létező folytonos, de semmiképpen sem egyenletes és lineáris fejlődését, fel kell ismernünk egy olyan tényező jelenlétét, amely sem nem anyag, sem nem anyag. energia.

Ennek a tényezőnek a jelentőségét ma már nemcsak a társadalom- és humántudományok ismerik fel, hanem a fizika és a természettudomány is. Ez az információ - az információ, mint valódi és hatékony tényező, amely meghatározza az Univerzum paramétereit a születéskor, majd irányítja az alapvető elemeinek fejlődését, amelyek összetett rendszerré alakulnak át.

És most, az új kozmológia adataira támaszkodva, végre közel kerültünk minden tudós álmának megvalósításához - egy holisztikus minden elmélet megalkotásához.

Holisztikus elmélet megalkotása mindenről

Az első fejezetben a mindenre vonatkozó elméletalkotás problémáját tárgyaljuk. Egy elméletnek, amely megérdemli ezt a nevet, valóban mindenre vonatkozó elméletnek kell lennie – holisztikus elméletnek mindenről, amit megfigyelünk, tapasztalunk és találkozunk, legyen szó fizikai tárgyakról, élőlényekről, társadalmi és ökológiai jelenségekről vagy az elme és a tudat alkotásairól. Mindenről létre lehet hozni egy ilyen holisztikus elméletet – és ez ebben és a következő fejezetekben is megmutatkozik.

A világ megértésének számos módja van: saját elképzeléseink, misztikus intuícióink, művészetünk és költészetünk, valamint a világvallások hitrendszerein keresztül. A számos rendelkezésünkre álló módszer közül egy külön figyelmet érdemel, hiszen reprodukálható tapasztalatokon alapul, szigorúan betartja a módszertant, kritikára, újraértékelésre kész. Ez a tudomány útja.

A tudomány számít. Nemcsak azért számít, mert olyan új technológiák forrása, amelyek megváltoztatják életünket és a minket körülvevő világot, hanem azért is, mert megbízható képet ad a világról és rólunk ebben a világban.

A világnak a modern tudomány prizmáján keresztül történő látása azonban kétértelmű. A tudomány egészen a közelmúltig töredezett képet festett a világról, amely látszólag független tudományágakból állt össze. A tudósoknak nehéz megmondani, mi köti össze a fizikai univerzumot és az élővilágot, az élővilágot és a társadalom világát, a társadalom világát az elme és a tudat szféráival. Most a helyzet változik; A tudomány élvonalában egyre több kutató törekszik arra, hogy holisztikusabb, egységesebb képet alkosson a világról. Ez mindenekelőtt azokat a fizikusokat érinti, akik egységes elméletek és nagy egységes elméletek létrehozásán dolgoznak. Ezek az elméletek a természet alapvető mezőit és erőit összekapcsolják egy koherens elméleti keretben, ami arra utal, hogy közös eredetük van.

Egy különösen ígéretes irányzat jelent meg az elmúlt években a kvantumfizikában: mindenre vonatkozó elmélet megalkotására tett kísérlet. Ez a projekt húr- és szuperhúr-elméleteken alapul (ezt nevezik azért, mert ezek az elméletek az elemi részecskéket vibráló szálakként vagy húrokként kezelik). A mindenre kidolgozott elméletek összetett matematikai és többdimenziós tereket használnak annak érdekében, hogy egyetlen mesteregyenletet hozzanak létre, amely megmagyarázhatja az univerzum összes törvényét.

Fizikai elméletek mindenről

Az elméleti fizikusok által jelenleg kidolgozott elméletek célja, hogy elérjék azt, amit Einstein egykor "Isten gondolatainak olvasásának" nevezett. Azt mondta, hogy ha a fizikai természet összes törvényét össze tudnánk kapcsolni, és koherens egyenletrendszert alkotnánk, akkor ezen egyenletek alapján meg tudnánk magyarázni az univerzum összes jellemzőjét, ami egyenértékű lenne Isten gondolatainak olvasásával. .

Einstein saját maga is megkísérelte ezt az egységes térelmélet formájában. Bár erőfeszítéseit 1955-ben bekövetkezett haláláig folytatta, nem fedezett fel olyan egyszerű és erőteljes egyenletet, amely logikusan és koherens módon megmagyarázhatna minden fizikai jelenséget.

Einstein elérte a célját, és minden fizikai jelenséget a mezők kölcsönhatásának eredményének tekintett. Ma már tudjuk, hogy kudarcot vallott, mert nem vette figyelembe azokat a mezőket és erőket, amelyek a valóság mikrofizikai szintjén működnek. Ezek a mezők (gyenge és erős nukleáris erők) központi helyet foglalnak el a kvantummechanikában, de nem a relativitáselméletben.

Ma a legtöbb elméleti fizikus más megközelítést alkalmaz: a kvantumot, a fizikai valóság diszkrét aspektusát tekintik elemi egységnek. Ám a kvantumok fizikai természetét felülvizsgálták: nem különálló anyag-energia részecskéknek, hanem vibráló egydimenziós szálaknak - húroknak és szuperhúroknak - tekintik. A fizikusok megpróbálják a fizika összes törvényét szuperhúrok rezgéseként ábrázolni egy többdimenziós térben. Minden részecskét egy húrnak tekintenek, amely az összes többi részecskével együtt létrehozza a saját "zenét". Kozmikus szinten egész csillagok és galaxisok rezegnek együtt, valamint egész univerzumok. A fizikusok feladata egy olyan egyenlet létrehozása, amely megmutatja, hogyan viszonyul az egyik rezgés a másikhoz, hogy mindezt egyetlen szuperegyenletben lehessen kifejezni. Ez az egyenlet megfejtené a zenét, amely a kozmosz leghatártalanabb és legalapvetőbb harmóniáját testesíti meg.

E cikk írásakor a húrelméleten alapuló elméletek még mindig ambiciózus ötletek: még soha senki nem alkotott olyan szuperegyenletet, amely a fizikai univerzum harmóniáját olyan egyszerű képletben fejezné ki, mint az Einstein-féle E = mc2. Valójában annyi probléma van ezen a területen, hogy egyre több fizikus javasolja, hogy új koncepcióra lesz szükség a fejlődéshez. A húrelméleti egyenletek több dimenziót igényelnek, a négydimenziós téridő nem elég.

Az elmélet eredetileg 12 dimenziót igényelt ahhoz, hogy az összes rezgést egyetlen elméletté kapcsolja össze, de most úgy gondolják, hogy "csak" 10 vagy 11 dimenzió elegendő, feltéve, hogy a rezgések egy többdimenziós "hipertérben" fordulnak elő. Ráadásul a húrelmélet megköveteli a tér és az idő meglétét húrjai számára, de nem tudja megmutatni, hogyan jöhetett létre az idő és a tér. És végül zavarba ejtő, hogy ennek az elméletnek annyi lehetséges megoldása van - körülbelül 10 500 -, hogy teljesen érthetetlenné válik, miért olyan az Univerzumunk, amilyen (bár minden megoldás más univerzumba vezet).

A húrelmélet megmentésére törekvő fizikusok különféle hipotéziseket állítottak fel. Például az összes lehetséges univerzum együtt létezik, bár mi csak az egyikben élünk. Vagy talán az univerzumunknak sok oldala van, de csak egyet észlelünk, ami ismerős számunkra. Íme néhány elméleti fizikus által felállított hipotézis, akik azt próbálják bemutatni, hogy a húrelméleteknek van bizonyos fokú realizmusa. De egyik sem kielégítő, és egyes kritikusok, köztük Peter Voight és Lee Smolin készek eltemetni a húrelméletet.

Smolin az egyik megalapítója a hurokkvantumgravitáció elméletének, mely szerint a tér sejthálózat, amely minden pontot összeköt. Az elmélet megmagyarázza, hogyan jött létre a tér és az idő, és megmagyarázza a "távolságban való cselekvést", vagyis azt a furcsa "kapcsolatot", amely a nonlokalitásként ismert jelenség hátterében áll. Ezt a jelenséget a 3. fejezetben fogjuk részletesebben megvizsgálni.

Nem tudni, hogy a fizikusok képesek lesznek-e mindenre működő elméletet alkotni. Nyilvánvaló azonban, hogy még ha a megtett erőfeszítések sikerrel járnak is, a mindenre vonatkozó valódi elmélet megalkotása önmagában még nem jelent sikert. A fizikusok a legjobb esetben is mindennek fizikai elméletét alkotják meg – egy olyan elméletet, amely nem lesz mindennek elmélete, hanem csak az összes fizikai objektum elmélete. A mindenre vonatkozó igaz elmélet nem csupán a matematikai képleteket fogja tartalmazni, amelyek a kvantumfizika ezen területén vizsgált jelenségeket fejezik ki. Az Univerzumban nemcsak vibráló húrok és kvantumesemények kapcsolódnak hozzájuk. Az élet, az elme, a kultúra és a tudat része a világ valóságának, és egy igaz elmélet mindenre ezeket is figyelembe veszi.

Ken Wilber, a Theory of Everything szerzője egyetért ezzel. Egy "holisztikus látásmódról" beszél, amely mindennek igaz elméletében testesül meg. Ő azonban nem kínál ilyen elméletet, hanem elsősorban azt taglalja, hogy mi lehet az, és a kultúra és a tudat fejlődése szempontjából írja le saját elméleteikkel kapcsolatban. Egy holisztikus elméletet még meg kell alkotni mindenről, aminek tudományos alapjai vannak.

Mindennek igaz elméletéhez közelít

Mindenre igaz elméletet lehet alkotni. Bár túlmutat a húr- és szuperhúrelméleteken, amelyekben a fizikusok saját szuperelméletüket próbálják kidolgozni, jól illeszkedik magának a tudománynak a keretei közé. Valójában a mindenre vonatkozó valódi holisztikus elmélet megalkotása könnyebb, mint a mindenre vonatkozó fizikai elmélet megalkotása. Amint látjuk, a fizikai elméletek mindenre hajlamosak a fizika törvényeit egyetlen képletre redukálni – mindazokra a törvényekre, amelyek a részecskék és az atomok, a csillagok és a galaxisok kölcsönhatását szabályozzák; sok összetett entitás összetett kölcsönhatásokkal. Könnyebb és ésszerűbb megkeresni azokat az alapvető törvényeket és folyamatokat, amelyek ezeket az entitásokat és kölcsönhatásaikat eredményezik.

A komplex struktúrák számítógépes modellezése azt mutatja, hogy a komplexum létrejön, és alapvető és viszonylag egyszerű kezdeti feltételekkel magyarázható. Ahogy Neumann János sejtautomaták elmélete megmutatta, elég meghatározni a rendszer fő összetevőit, és felállítani azokat a szabályokat - algoritmusokat -, amelyek szabályozzák a viselkedésüket (ez minden számítógépes modell alapja: a fejlesztők mondják meg a számítógépnek, hogy mit tegyen a modellezési folyamat minden szakaszában, a többit pedig a számítógép végzi). Az alapvető elemek korlátozott és váratlanul egyszerű halmaza, amelyet kevés algoritmus vezérel, felfoghatatlannak tűnő bonyolultságot hozhat létre, ha a folyamatot idővel hagyjuk kibontakozni. Az elemekre vonatkozó információkat hordozó szabályok egy olyan folyamatot indítanak el, amely rendezi és rendszerezi az elemeket, amelyek így egyre bonyolultabb struktúrákat és kapcsolatokat képesek létrehozni.

Ha megpróbálunk egy valódi holisztikus elméletet létrehozni mindenről, hasonló utat járhatunk be. Kezdhetjük az elemi dolgokkal – olyan dolgokkal, amelyekből más dolgok születnek anélkül, hogy azok generálnák őket. Ezután meg kell határoznunk egy egyszerű szabályrendszert, amely valami bonyolultabbat hoz létre. Alapvetően meg kell tudnunk magyarázni, hogyan keletkezett minden "dolog" a világon.

Az új fizikában a húr- és szuperhúrelméletek mellett vannak olyan elméletek, fogalmak, amelyeknek köszönhetően ez a grandiózus elképzelés megvalósulhat. A részecske- és térelmélet legmodernebb területein tett felfedezések segítségével azonosíthatjuk azt az alapot, amely mindent generál anélkül, hogy valami önmagát generálná. Ez az alap, mint látni fogjuk, a virtuális energia tengere, amelyet kvantumvákuumként ismerünk. Hivatkozhatunk a szabályok (természettörvények) összességére is, amelyek megmondják, hogy a valóság alapvető elemei - a kvantumoknak nevezett részecskék -, amikor kozmikus alapjukkal kölcsönhatásba lépnek, hogyan válnak bonyolult dolgokká.

Azonban hozzá kell adnunk egy új elemet, hogy valódi holisztikus elméletet kapjunk mindenről. A jelenleg ismert törvények, amelyek szerint a világ létező tárgyai a kvantumvákuumból keletkeznek, az energia átvitelén és átalakulásán alapuló kölcsönhatás törvényei. Ezek a törvények elegendőnek bizonyultak ahhoz, hogy megmagyarázzák, hogyan jönnek létre a valódi tárgyak - részecske-antirészecske párok formájában - a kvantumvákuumban, és hogyan jönnek ki onnan. De nem adnak magyarázatot arra, hogy miért keletkezett több részecske az Ősrobbanás során, mint antirészecske; és azt is, hogy évmilliárdok alatt a túlélő részecskék hogyan egyesültek egyre összetettebb struktúrákká: galaxisokká és csillagokká, atomokká és molekulákká, illetve (a megfelelő bolygókon) makromolekulákká, sejtekké, organizmusokká, társadalmakká, ökológiai résekké és egészekké. bioszférák.

Ahhoz, hogy megmagyarázzuk jelentős számú részecske jelenlétét az Univerzumban (az „anyag” az „antianyaggal” szemben), valamint minden létező folyamatos, de semmiképpen sem egyenletes és lineáris fejlődését, fel kell ismernünk egy olyan tényező jelenlétét, nem anyag és nem energia. Ennek a tényezőnek a jelentőségét ma már nemcsak a társadalom- és humántudományok ismerik fel, hanem a fizika és a természettudományok is. Ez az információ - az információ, mint valódi és hatékony tényező, amely meghatározza az Univerzum paramétereit a születéskor, majd irányítja az alapvető elemeinek fejlődését, amelyek összetett rendszerré alakulnak át.

Legtöbben az információt adatként értjük, vagy azt, amit egy személy ismer. A fizikai és természettudományok felfedezik, hogy az információ messze túlmutat az egyes személyek, sőt az összes ember tudatának határain.

Az információ mind a fizikai, mind a biológiai természet szerves része. A nagy fizikus, David Bohm az információt olyan folyamatnak nevezte, amely hatással van a befogadóra, „alakítja” őt. Elfogadjuk ezt a koncepciót.

A tájékoztatás nem emberi termék, nem valami, amit írás, számolás, beszéd és kommunikáció közben hozunk létre. Az ókor bölcsei már régóta tudják, és a modern tudósok is újra megtanulják, hogy az információ az emberi akarattól és cselekedetektől függetlenül jelen van a világban, és meghatározó tényező mindennek az evolúciójában, ami betölti a való világot. A mindenre vonatkozó igaz elmélet megalkotásának alapja annak felismerése, hogy az információ a természet alapvető tényezője.

Találós kérdésekről és mítoszokról

A tudomány közelgő paradigmaváltásának mozgatórugói

Mindenre kiterjedő, valódi holisztikus elmélet után kutatunk, ha megvizsgáljuk azokat a tényezőket, amelyek közelebb hozzák a tudományt a paradigmaváltáshoz. A kulcstényezők a tudományos kutatás során felbukkanó és felhalmozódó rejtélyek: olyan anomáliák, amelyeket a jelenlegi paradigma nem tud megmagyarázni. Ez arra készteti a tudományos közösséget, hogy új megközelítéseket keressenek az anomális jelenségekhez. Az ilyen kutatási erőfeszítések (amiket "tudományos mítoszoknak" fogunk nevezni) számos ötletet tartalmaznak. Ezen elképzelések némelyike ​​kulcsfontosságú fogalmakat tartalmazhat, amelyek egy új paradigmához vezetik a tudósokat – egy olyan paradigmához, amely tisztázza a rejtélyeket és anomáliákat, és alapul szolgálhat egy valódi holisztikus elmélethez mindenről.

A vezető tudósok igyekeznek bővíteni és elmélyíteni a valóság vizsgált szegmensének megértését. Egyre többet értenek a valóság releváns részéhez vagy aspektusához, de ezt a részt vagy aspektust közvetlenül nem tanulmányozhatják - csak hipotézisekké, elméletekké alakított fogalmakon keresztül tudják megérteni. A fogalmak, hipotézisek és elméletek nem elég erősek, tévedhetnek. Valójában egy valóban tudományos elmélet fémjelzi (Sir Karl Popper tudományfilozófus szerint) a cáfolat. Az elméleteket meghamisítják, ha a belőlük készült előrejelzéseket nem erősítik meg megfigyelések. Ebben az esetben a megfigyelések anomálisak, és a vizsgált elméletet vagy hibásnak tekintik és elutasítják, vagy felül kell vizsgálni.

Az elméletek cáfolata a valódi tudományos haladás motorja. Amikor minden működik, lehet előrelépés, de ez részleges (egy meglévő elmélet finomítása, hogy az új megfigyelésekhez illeszkedjen). Az igazi fejlődés akkor következik be, amikor ez nem lehetséges. Előbb-utóbb eljön az a pillanat, amikor a tudósok ahelyett, hogy megpróbálnák felülvizsgálni a meglévő elméleteket, inkább egy egyszerűbb és jobban magyarázó elmélet után kezdenek el keresni. Megnyílik az út az elmélet alapvető megújítása előtt: paradigmaváltás.

Paradigmaváltást vált ki az olyan megfigyelések felhalmozódása, amelyek nem férnek bele az elfogadott elméletekbe, és nem is férnek bele az ilyen elméletek egyszerű finomítása után. Egy új és elfogadhatóbb tudományos paradigma megjelenésének szakasza következik. A kihívás az, hogy olyan alapvető új fogalmakat találjunk, amelyek egy új paradigma alapját képezik.

A tudományos paradigmára szigorú követelmények vonatkoznak. Az ezen alapuló elméletnek lehetővé kell tennie a tudósok számára, hogy megmagyarázzák mindazokat a felfedezéseket, amelyeket az előző elmélet megmagyarázhatott, valamint az anomális megfigyeléseket. Minden lényeges tényt egyszerűbb és egyben teljesebb fogalommá kell egyesítenie. Pontosan ezt tette Einstein a 20. század fordulóján, amikor felhagyott a fény furcsa viselkedésének okainak keresésével a newtoni fizika keretei között, és helyette megalkotta a fizikai valóság új fogalmát - a relativitáselméletet. Ahogy ő maga mondta, egy problémát nem lehet azon a szinten megoldani, amelyen az felmerült. A fizikus közösség váratlanul rövid időn belül felhagyott a Newton által alapított klasszikus fizikával, és Einstein forradalmi koncepciója vette át a helyét.

A 20. század első évtizedében a tudomány paradigmaváltáson ment keresztül. Most, a 21. század első évtizedében ismét felhalmozódnak a rejtélyek és anomáliák, és a tudományos közösségnek a következő paradigmaváltással kell szembenéznie, amely olyan alapvető és forradalmi, mint a Newton-féle mechanisztikus világból az Einstein relatív univerzumába való átmenet.

A modern paradigmaváltás már egy ideje készülődik az élvonalbeli tudományos életben. A tudományos forradalmak nem pillanatnyi folyamatok, ahol egy új elmélet azonnal átveszi a helyét. Lehetnek gyorsak, mint Einstein elmélete esetében, vagy időben kiterjesztettebbek, mint például a klasszikus darwini elméletről a posztdarwinizmus tágabb biológiai koncepcióira való átmenet.

Mielőtt a kezdeti forradalmak a végeredményhez vezetnek, a tudományok, amelyekben anomáliák vannak, instabil időszakon mennek keresztül. A mainstream tudósok megvédik a meglévő elméleteket, míg a szabadgondolkodó tudósok élvonalbeli területeken alternatívákat kutatnak. Utóbbiak új ötleteket terjesztettek elő, amelyek a hagyományos tudósok számára ismert jelenségek más szemszögéből adódnak. Egy ideig a kezdetben munkahipotézisek formájában létező alternatív koncepciók, ha nem is fantasztikusnak, de furcsának tűnnek.

Néha olyan mítoszokhoz hasonlítanak, amelyeket fantáziadús felfedezők találtak ki. Azonban nem. A komoly kutatók "mítoszai" gondosan kalibrált logikán alapulnak; ötvözik azt, amit a világnak egy adott tudományág által feltárt szegmenséről már tudunk, azzal, ami még mindig zavarba ejtő. Ezek nem közönséges mítoszok, hanem „tudományos mítoszok” – kidolgozott hipotézisek, amelyek tesztelhetők, és ezért megfigyeléssel és kísérletekkel megerősíthetők vagy megcáfolhatók.

A megfigyelésekben és kísérletekben felbukkanó anomáliák tanulmányozása, valamint az azokat megmagyarázó, tesztelhető mítoszok kitalálása a tudományos alapkutatás fő összetevői. Ha az anomáliák a régi paradigmához ragaszkodó tudósok minden erőfeszítése ellenére továbbra is fennállnak, és ha ez vagy az a szabadgondolkodó tudósok által felhozott tudományos mítosz egyszerűbb és logikusabb magyarázatot kínál, a tudósok kritikus tömege (főleg fiatalok) megszűnik. ragaszkodni a régi paradigmához. Így kezdődik a paradigmaváltás. Az eddig mítosznak számító koncepciót kezdik megbízható tudományos elméletnek tekinteni.

A tudománytörténetben számtalan példa van sikeres és kudarcos mítoszra egyaránt. A megerősített mítoszok – amelyeket megbízhatónak, bár nem teljesen igaz tudományos elméleteknek tartanak – többek között Charles Darwin felvetése, miszerint minden élő faj közös ősöktől származik, valamint Alan Guth és Andrew Linde hipotézise, ​​miszerint a világegyetem az azt követő rendkívül gyors „tágulásban” jött létre. születése az ősrobbanás során. A meghiúsult mítoszok (azok, amelyek kevésbé pontosak vagy jobb magyarázatot adtak a releváns jelenségekre) közé tartozik Hans Driesch elképzelése, miszerint az élet evolúciója előre meghatározott tervet követ az entelechiának nevezett, célirányos folyamatban, valamint Einstein hipotézise, ​​amely szerint egy további fizikai erő, az ún. kozmológiai állandó, nem engedi, hogy az univerzum elpusztuljon a gravitációs erő hatására. (Érdekes módon, amint megtudjuk, e tételek némelyike ​​megkérdőjeleződik: lehetséges, hogy Guth és Linde tágulási elméletét a ciklikus univerzum tágabb fogalma váltja fel, és Einstein kozmológiai állandója még mindig nem volt téves... )

Példák a modern tudományos mítoszokra

Íme három munkahipotézis - "tudományos mítoszok" -, amelyeket nagy tekintélyű tudósok terjesztettek elő. Mindhárom, bár hihetetlennek tűnik, komoly figyelmet kapott a tudományos közösségtől.

10100 univerzum

1955-ben Hugh Everett fizikus megdöbbentő magyarázatot kínált a kvantumvilágra (amely később Michael Crichton egyik legnépszerűbb regényének, az Időnyilnak az alapja lett). Everett párhuzamos univerzum hipotézise egy rejtélyes kvantumfizikai felfedezéshez kapcsolódik: amíg egy részecskét meg nem figyelnek, meg nem mérnek vagy bármilyen módon nem manipulálnak, addig furcsa állapotban van, ami az összes lehetséges állapot szuperpozíciója. Amikor azonban a részecskét megfigyelik, mérik vagy hatást gyakorolnak rá, a szuperpozíciónak ez az állapota eltűnik: a részecske egyetlen állapotban van, mint minden "hétköznapi" tárgy. Mivel a szuperpozíciós állapotot Erwin Schrödinger nevéhez fűződő komplex hullámfüggvényként írják le, amikor a szuperpozíciós állapot eltűnik, a Schrödinger-hullámfüggvény összeomlik.

A probléma az, hogy lehetetlen megmondani, hogy a sok lehetséges virtuális állapot közül melyiket vesz fel egy részecske. A részecske kiválasztása kiszámíthatatlannak tűnik – teljesen független a hullámfüggvény összeomlását kiváltó körülményektől. Everett hipotézise szerint a hullámfüggvény összeomlásának határozatlansága nem tükrözi a világban fennálló viszonyokat. Itt nincs bizonytalanság: a részecske által választott minden virtuális állapot biztos – egyszerűen önmagában van jelen a világban!

Így történik az összeomlás: amikor egy kvantumot mérünk, számos lehetőség adódik, amelyek mindegyike egy megfigyelőhöz vagy mérőeszközhöz kapcsolódik. Egy látszólag véletlenszerű kiválasztási folyamatban a lehetőségek közül csak egyet észlelünk. De Everett szerint a választás nem véletlen, mivel ez a választás nem következik be: a kvantum minden lehetséges állapota megvalósul minden alkalommal, amikor mérik vagy megfigyelik; egyszerűen ők
nem egy világban valósulnak meg. Sok lehetséges kvantumállapot valósul meg ugyanannyi univerzumban.
Tegyük fel, hogy amikor egy kvantumot, például egy elektront mérünk, ötven százalék az esélye annak, hogy felemelkedik, és egyenlő esély van arra, hogy csökken. Akkor nem egy Univerzumunk van, amelyben egy kvantum 50-50 valószínűséggel tud felfelé vagy lefelé menni, hanem két párhuzamos. Az egyik univerzumban az elektron valójában felfelé, a másikban pedig lefelé mozog. Mindegyik univerzumban van megfigyelő vagy mérőműszer is. Két végkifejlet létezik egyszerre két univerzumban, akárcsak a megfigyelők vagy a mérőműszerek.

Természetesen amikor egy részecske több szuperpozíciós állapota egybe konvergál, akkor nem csak két, hanem több virtuális állapot is lehetséges, amelyet a részecske felvehet. Így sok univerzumnak kell lennie, talán körülbelül 10100-nak, amelyek mindegyikében vannak megfigyelők és mérőműszerek.

A megfigyelő által létrehozott univerzum

Ha 10100 vagy akár 10500 univerzum van (annak ellenére, hogy legtöbbjükben soha nem keletkezhetett volna élet), hogyan lehet az, hogy egy ilyen univerzumban élünk, ahol az élet összetett formái léteznek? Lehet, hogy ez puszta véletlen? Számos tudományos mítosz foglalkozik ezzel a kérdéssel, köztük az antropikus kozmológiai elvvel, amely azt állítja, hogy az univerzum megfigyelése egy ilyen boldog véletlenhez kapcsolódik. Nemrég Stephen Hawking Cambridge-ből és Thomas Hertog, a CERN-től (Európai Nukleáris Kutatási Szervezet) matematikai választ adott. A megfigyelők által megalkotott univerzumelméletük szerint nem külön univerzumok ágaznak el időben és léteznek önmagukban (ahogy a húrelmélet sugallja), hanem az összes lehetséges univerzum egyidejűleg létezik szuperpozíciós állapotban. Létezésünk ebben az univerzumban azt az utat választja, amely éppen egy ilyen univerzumhoz vezet, az összes többi univerzumhoz vezető út közül; minden más út ki van zárva. Ebben az elméletben tehát az események oksági láncolata megfordul: a jelen határozza meg a múltat. Ez nem lenne lehetséges, ha a világegyetemnek egy bizonyos kezdeti állapota lenne, mert egy bizonyos állapotból egy bizonyos történelem születne. De Hawking és Hertog azt állítja, hogy az univerzumnak nincs kezdeti meghatározott állapota, nincs referenciapontja – ilyen határ egyszerűen nem létezik.

Holografikus univerzum

Ez a tudományos mítosz azt állítja, hogy az univerzum egy hologram (vagy legalábbis annak tekinthető). (Egy hologramban, amelyről kicsit később részletesebben is szó lesz, egy kétdimenziós modell háromdimenziós képet hoz létre.) Úgy tartják, hogy az Univerzumot alkotó összes információ a perifériáján található, ami egy kétdimenziós felület. Ez a kétdimenziós információ az univerzumból ered, három dimenzióban. Az univerzumot háromdimenziósnak látjuk, még akkor is, ha valami, ami azzá teszi, az egy kétdimenziós információmező. Miért vált viták és kutatások témájává ez a látszólag abszurd ötlet?

A probléma, amelyet a holografikus univerzum elmélete kiküszöböl, a termodinamika területéhez tartozik. Szilárdan megállapított második törvénye szerint a káosz szintje soha nem csökkenhet egy zárt rendszerben. Ez azt jelenti, hogy a káosz szintje soha nem csökkenhet az univerzum egészében, mert ha a kozmoszt a maga teljességében tekintjük, akkor az egy zárt rendszer (nincs kívül, ezért semmi sem válhat nyitottá). Az, hogy a káosz szintje nem csökkenhet, azt jelenti, hogy az információként ábrázolható rend nem növekedhet. A kvantumelmélet szerint a rendet létrehozó vagy fenntartó információnak állandónak kell lennie, nem lehet belőle több vagy kevesebb.

De mi történik az információval, amikor az anyag eltűnik a fekete lyukakban? Úgy tűnhet, hogy a fekete lyukak elpusztítják az anyagban lévő információkat. Ez azonban ellentmond a kvantumelméletnek. A rejtély megfejtésére Stephen Hawking Jacob Bekensteinnel, akkor a Princetoni Egyetemen arra a következtetésre jutott, hogy a fekete lyukban a káosz arányos a felszínével. A fekete lyukban sokkal több hely van a rendnek és az információnak, mint a felszínen. Egy köbcentiméterben például 1099 Planck-kötet fér el, a felszínen pedig mindössze 1066 bitnyi információ (egy Planck-kötet szinte felfoghatatlanul kicsi, 10-35 méteres oldalakkal határolt tér). Leonard Susskind (Stanford) és Gerard 't Hooft (Utrech Egyetem) azt javasolta, hogy a fekete lyukak belsejében lévő információ nem vész el, hanem holografikusan tárolódik a felszínén.

A matematika 1998-ban váratlan felhasználásra talált a hologramok számára, amikor az akkori Harvard Egyetemen dolgozó Juan Maldacena megpróbált a kvantumgravitációban a húrelmélettel dolgozni. A Maldacena úgy találta, hogy a húrokkal könnyebb dolgozni 5D-ben, mint 4D-ben. (A teret három dimenzióban érzékeljük: két sík a felület mentén és egy függőleges. A negyedik dimenzió erre a háromra merőleges lenne, de nem érzékelhető. A matematikusok tetszőleges számú dimenziót adhatnak hozzá, egyre távolabb kerülve az észlelt világtól .) A megoldás kézenfekvőnek tűnt: tegyük fel, hogy a fekete lyuk belsejében lévő ötdimenziós tér valójában a felületén lévő négydimenziós tér hologramja. Ekkor viszonylag egyszerű számításokat lehet végezni öt dimenzióban, négydimenziós térrel dolgozva.

Alkalmas-e a dimenziók számának csökkentésére szolgáló módszer az Univerzum egészére? Amint láttuk, a húrelméletek számos extra dimenzióval küszködnek, és arra a következtetésre jutottak, hogy a háromdimenziós tér nem elegendő feladatuk teljesítéséhez: az univerzum különböző húrjainak rezgéseit egyetlen egyenletbe kötni. A holografikus elv segíthet, mivel az univerzumot többdimenziós hologramnak tekinthetjük, amely kevesebb dimenzióban van tárolva a perifériáján.

A holografikus elv megkönnyítheti a húrelmélet kiszámítását, de fantasztikus feltételezéseket hordoz a világ természetéről. Még Gerard 't Hooft sem tartja vitathatatlannak, aki egyike volt ennek az elvnek. Elmondta, hogy ebben az összefüggésben a holográfia nem elv, hanem probléma. Felvetette, hogy a kvantumgravitációt talán egy olyan alapvető elvből lehetne levezetni, amely nem engedelmeskedik a kvantummechanika törvényeinek.

A tudományos forradalom idején, amikor a fennálló paradigmára nyomás nehezedik, új tudományos mítoszokat állítanak fel, de nem mindegyik igazolódik be. A teoretikusok megrögzültek abban a hitben, hogy – ahogy Galilei mondta – „a természet könyve a matematika nyelvén van írva”, és elfelejtették, hogy nem minden létezik a matematika nyelvén a természet könyvében. Ennek eredményeként sok matematikailag megtervezett mítosz csak mítosz marad. Mások azonban jelentős tudományos fejlődés magvait hordozzák. Kezdetben senki sem tudja biztosan, hogy a magok közül melyik fog kicsírázni és termést hozni. A mező forrong, a kreatív káosz állapotában.

Ez a helyzet ma számos tudományágban. Az anomáliás jelenségek szaporodnak a fizikai kozmológiában, a kvantumfizikában, az evolúciós és kvantumbiológiában, valamint a tudatkutatás új területén. Egyre több bizonytalanságot keltenek, és arra kényszerítik a nyitott tudósokat, hogy feszegessék az elfogadott elméletek határait. Míg a konzervatív kutatók ragaszkodnak ahhoz, hogy csak az ismert tudományos folyóiratokban megjelent és a tankönyvekben reprodukált ötletek tekinthetők tudományosnak, a legmodernebb kutatók alapvetően új koncepciókat keresnek, beleértve azokat is, amelyeket néhány évvel ezelőtt még tudományterületükön kívül tartottak. .

Egyre több tudományág írja le a világot egyre hihetetlenebb módon. A kozmológia sötét anyagot, sötét energiát és többdimenziós tereket adott hozzá; kvantumfizika - részecskék, amelyek azonnal kapcsolódnak a térben a valóság mélyebb szintjein; biológia - élő anyag, amely bemutatja a kvantumok integritását; a tudattanulmányok pedig tértől és időtől független transzperszonális kapcsolatok. Ez csak néhány a már megerősített tudományos elméletek közül, amelyek ma már teljes értékűnek tekinthetők.

Az univerzum az elméleti fizikusok szerint egyáltalán nem az Ősrobbanás eredményeként keletkezett, hanem egy négydimenziós csillag fekete lyukká történő átalakulása következtében, ami a "szemét" kiszabadulását váltotta ki. Ez a szemét lett az univerzumunk alapja.

Egy csapat fizikus - Razieh Pourhasan, Niyesh Afshordi és Robert B. Mann - egy teljesen új elméletet terjesztett elő univerzumunk születéséről. Ez az elmélet bonyolultsága ellenére sok problémás pontot megmagyaráz az Univerzum modern nézetében.

Az Univerzum kialakulásának általánosan elfogadott elmélete az ősrobbanás folyamatában betöltött kulcsszerepről beszél. Ez az elmélet összhangban van az Univerzum tágulásának megfigyelt képével. Vannak azonban problémás területei. Így például nem teljesen világos, hogy a szingularitás hogyan hozta létre a különböző részeken majdnem azonos hőmérsékletű Univerzumot. Univerzumunk korát tekintve - körülbelül 13,8 milliárd év - lehetetlen elérni a megfigyelt hőmérsékleti egyensúlyt.

Sok kozmológus azzal érvel, hogy az univerzum tágulásának gyorsabbnak kellett lennie, mint a fénysebesség, de Afshordi felhívja a figyelmet az Ősrobbanás véletlenszerűségére, így nem világos, hogyan alakulhat ki egy ilyen vagy olyan méretű, egyenletes hőmérsékletű régió.

Az univerzum keletkezésének új modellje megmagyarázza ezt a rejtélyt. A háromdimenziós univerzum úgy lebeg az új modellben, mint egy membrán a négydimenziós univerzumban. Valójában az Univerzum egy többdimenziós fizikai objektum, amelynek mérete kisebb, mint a tér dimenziója.

A 4D-s univerzumban természetesen vannak 4D-s csillagok, amelyek képesek végigélni azt az életciklust, amelyet a 3D-s csillagok az univerzumban élnek. A négydimenziós csillagok, amelyek a legnagyobb tömegűek, életük végén szupernóvában robbannak fel, fekete lyukká változnak.

Egy négydimenziós lyuknak viszont ugyanaz az eseményhorizontja lenne, mint egy háromdimenziós fekete lyuknak. Az eseményhorizont a határ a fekete lyuk belseje és külseje között. Egy háromdimenziós univerzumban ez az eseményhorizont kétdimenziós felületként, míg egy négydimenziós univerzumban háromdimenziós hipergömbként jelenik meg.

Így egy négydimenziós csillag felrobbanásakor az eseményhorizontnál megmaradt anyagból háromdimenziós brán jön létre, vagyis a Világegyetem hasonló a miénkhez. Az emberi képzelet számára egy ilyen szokatlan modell választ adhat arra a kérdésre, hogy miért közel azonos hőmérsékletű az Univerzum: a háromdimenziós univerzum létrejöttét eredményező négydimenziós univerzum 13,8 milliárd évnél jóval tovább létezett.

Egy olyan ember szemszögéből, aki hozzászokott ahhoz, hogy az Univerzumot hatalmas és végtelen térként mutassa be, nem könnyű felfogni az új elméletet. Nehéz felfogni, hogy univerzumunk talán csak egy lokális zavar, egy hatalmas méretű ősi, négydimenziós lyuk „levele egy tavacskán”.

A környező világ nagyszerűsége és sokszínűsége minden képzeletet ámulatba ejt. Minden embert körülvevő tárgy és tárgy, más emberek, különféle típusú növények és állatok, részecskék, amelyek csak mikroszkóppal láthatók, valamint felfoghatatlan csillaghalmazok: mindegyiket egyesíti az "Univerzum" fogalma.

Az univerzum keletkezésére vonatkozó elméleteket az ember régóta dolgozta ki. Annak ellenére, hogy a vallás vagy a tudomány kezdeti fogalma sem létezett, az ókori emberek érdeklődő elméjében kérdések merültek fel a világrend alapelveivel és az ember helyzetével kapcsolatban az őt körülvevő térben. Nehéz megszámolni, hogy ma hány elmélet létezik az Univerzum keletkezéséről, ezek egy részét vezető világhírű tudósok tanulmányozzák, mások pedig őszintén szólva fantasztikusak.

Kozmológia és tárgya

A modern kozmológia - az univerzum felépítésének és fejlődésének tudománya - eredetének kérdését az egyik legérdekesebb és még mindig nem kellően tanulmányozott rejtélynek tartja. A csillagok, galaxisok, naprendszerek és bolygók megjelenéséhez hozzájáruló folyamatok természete, fejlődésük, az Univerzum keletkezésének forrása, valamint mérete és határai: mindez csak egy rövid lista a vizsgált kérdésekről a modern tudósok által.

A világ kialakulásával kapcsolatos alapvető talányra a válaszok keresése oda vezetett, hogy ma már különféle elméletek léteznek az Univerzum keletkezéséről, létezéséről, fejlődéséről. A válaszokat kereső, hipotéziseket építő és tesztelő szakemberek izgalma jogos, mert az Univerzum születésének megbízható elmélete az egész emberiség számára feltárja, hogy más rendszerekben, bolygókon mekkora a valószínűsége az élet létezésének.

Az Univerzum eredetére vonatkozó elméletek természettudományos elképzelések, egyéni hipotézisek, vallási tanítások, filozófiai elképzelések és mítoszok jellegűek. Mindegyik feltételesen két fő kategóriába sorolható:

1. Elméletek, amelyek szerint az univerzumot egy teremtő hozta létre. Más szóval, lényegük az, hogy az Univerzum létrehozásának folyamata tudatos és spiritualizált cselekvés volt, az akarat megnyilvánulása.
2. Tudományos tényezőkre épülő elméletek az Univerzum keletkezéséről. Posztulátumaik kategorikusan elutasítják mind a teremtő létezését, mind a világ tudatos megteremtésének lehetőségét. Az ilyen hipotézisek gyakran az úgynevezett középszerűség elvén alapulnak. Nemcsak a bolygónkon, hanem másokon is az élet valószínűségére utalnak.

A kreacionizmus - a világ Teremtő általi teremtésének elmélete

Ahogy a név is sugallja, a kreacionizmus (teremtés) a világegyetem keletkezésének vallási elmélete. Ez a világkép azon a koncepción alapul, hogy az Univerzum, a bolygó és az ember Isten vagy a Teremtő által teremtett.

Az elképzelés sokáig uralkodó volt, egészen a 19. század végéig, amikor is a tudomány különböző területein (biológia, csillagászat, fizika) felgyorsult a tudásfelhalmozás folyamata, és az evolúcióelmélet is elterjedt. A kreacionizmus a keresztények egyfajta reakciója lett, akik ragaszkodnak a felfedezésekkel kapcsolatos konzervatív nézetekhez. Az akkoriban uralkodó gondolat csak fokozta a vallási és más elméletek között fennálló ellentmondásokat.

Mi a különbség a tudományos és a vallási elméletek között

A különböző kategóriákba tartozó elméletek közötti fő különbségek elsősorban a híveik által használt kifejezésekben rejlenek. Tehát a tudományos hipotézisekben a teremtő helyett a természet, a teremtés helyett pedig az eredet. Ezzel együtt vannak olyan kérdések, amelyeket hasonlóképpen különböző elméletek fednek le, vagy akár teljesen megkettőznek.

Az univerzum keletkezésére vonatkozó elméletek, amelyek ellentétes kategóriákba tartoznak, megjelenését különböző módon datálják. Például a leggyakoribb hipotézis (az ősrobbanás elmélete) szerint az Univerzum körülbelül 13 milliárd évvel ezelőtt keletkezett.

Ezzel szemben az univerzum keletkezésének vallási elmélete egészen más számokat ad:

• Keresztény források szerint az Isten által teremtett világegyetem kora Jézus Krisztus születésekor 3483-6984 év volt.
• A hinduizmus azt sugallja, hogy világunk körülbelül 155 billió éves.

Kant és kozmológiai modellje

A 20. századig a legtöbb tudós azon a véleményen volt, hogy a világegyetem végtelen. Ez a minőség jellemezte az időt és a teret. Ráadásul véleményük szerint az Univerzum statikus és egységes volt.

A világegyetem térbeli végtelenségének gondolatát Isaac Newton terjesztette elő. Ennek a feltevésnek a kidolgozása az volt, hogy ki dolgozta ki az elméletet az időkorlátok hiányáról is. Tovább haladva, elméleti feltevések szerint Kant kiterjesztette az univerzum végtelenségét a lehetséges biológiai termékek számára. Ez a posztulátum azt jelentette, hogy az ősi és hatalmas világ körülményei között, vég és kezdet nélkül, számtalan lehetőség adódhat, amelyek eredményeként bármely biológiai faj felbukkanása valós.

Az életformák lehetséges megjelenése alapján később Darwin elméletét dolgozták ki. A csillagos égbolt megfigyelései és a csillagászok számításainak eredményei megerősítették Kant kozmológiai modelljét.

Einstein elmélkedései

A 20. század elején Albert Einstein kiadta saját univerzum-modelljét. Relativitáselmélete szerint az Univerzumban egyszerre két ellentétes folyamat megy végbe: a tágulás és az összehúzódás. Egyetértett azonban a legtöbb tudós véleményével az Univerzum stacionaritásáról, ezért bevezette a kozmikus taszító erő fogalmát. Becsapódását úgy tervezték, hogy egyensúlyba hozza a csillagok vonzását, és megállítsa az összes égitest mozgási folyamatát, hogy fenntartsa az Univerzum statikus természetét.

Az Univerzum modelljének - Einstein szerint - van egy bizonyos mérete, de nincsenek határai. Egy ilyen kombináció csak akkor valósítható meg, ha a tér úgy van meggörbülve, ahogy az egy gömbben történik.

Egy ilyen modell tér jellemzői a következők:

• Háromdimenziós.
• Bezárja magát.
• Homogenitás (középpont és él hiánya), amelyben a galaxisok egyenletesen oszlanak el.

A. A. Fridman: Az Univerzum tágul

Az Univerzum forradalmian táguló modelljének megalkotója, A. A. Fridman (Szovjetunió) az általános relativitáselméletet jellemző egyenletek alapján építette fel elméletét. Igaz, az akkori tudományos világban általánosan elfogadott vélemény világunk statikus volta volt, ezért nem fordítottak kellő figyelmet munkásságára.

Néhány évvel később Edwin Hubble csillagász olyan felfedezést tett, amely megerősítette Friedman elképzeléseit. Felfedezték a galaxisok eltávolítását a közeli Tejútrendszerből. Ugyanakkor megcáfolhatatlanná vált az a tény, hogy mozgásuk sebessége arányos a köztük és galaxisunk közötti távolsággal.

Ez a felfedezés magyarázza a csillagok és galaxisok egymáshoz viszonyított állandó "visszahúzódását", ami az univerzum tágulására vonatkozó következtetéshez vezet.

Friedman következtetéseit végül Einstein is elismerte, aki később a szovjet tudós érdemeit említette az Univerzum tágulásának hipotézisének megalapozójaként.

Nem mondható, hogy ez az elmélet és az általános relativitáselmélet között ellentmondások lennének, azonban az Univerzum tágulásával egy kezdeti impulzusnak kellett lennie, amely a csillagok szétszóródását váltotta ki. A robbanás analógiájára az ötletet "Big Bang"-nek hívták.

Stephen Hawking és az antropikus elv

Stephen Hawking számításainak és felfedezéseinek eredménye a világegyetem keletkezésének antropocentrikus elmélete. Alkotója azt állítja, hogy az emberi életre ilyen jól felkészült bolygó létezése nem lehet véletlen.

Stephen Hawking elmélete az Univerzum keletkezéséről a fekete lyukak fokozatos elpárolgásáról, energiavesztéséről és Hawking-sugárzás kibocsátásáról is rendelkezik.

A bizonyítékok felkutatása eredményeként több mint 40 olyan jellemzőt azonosítottak és ellenőriztek, amelyek betartása a civilizáció fejlődéséhez szükséges. Hugh Ross amerikai asztrofizikus felbecsülte egy ilyen véletlen egybeesés valószínűségét. Az eredmény a 10 -53.

Univerzumunk ezermilliárd galaxist tartalmaz, mindegyik 100 milliárd csillaggal. A tudósok számításai szerint a bolygók teljes számának 10 20-nak kell lennie. Ez az adat 33 nagyságrenddel kisebb, mint a korábban számított. Következésképpen az összes galaxis egyik bolygója sem képes olyan körülményeket kombinálni, amelyek alkalmasak lennének az élet spontán megjelenésére.

Az ősrobbanás elmélete: az univerzum létrejötte egy elhanyagolható részecskéből

Az ősrobbanás elméletét támogató tudósok osztják azt a hipotézist, hogy az univerzum egy ősrobbanás eredménye. Az elmélet fő posztulátuma az az állítás, hogy ezen esemény előtt a jelenlegi Univerzum minden eleme egy mikroszkopikus méretű részecskébe záródott. Míg benne, az elemeket egyedi állapot jellemezte, amelyben nem lehetett mérni olyan mutatókat, mint a hőmérséklet, a sűrűség és a nyomás. Ezek végtelenek. Az anyagra és az energiára ebben az állapotban nincsenek hatással a fizika törvényei.

Ami 15 milliárd éve történt, azt a részecske belsejében keletkezett instabilitásnak nevezik. A szétszórt legkisebb elemek lerakták a ma ismert világ alapjait.

Kezdetben az Univerzum egy apró (egy atomnál kisebb) részecskékből álló köd volt. Aztán egyesülve atomokat képeztek, amelyek a csillaggalaxisok alapjául szolgáltak. Az Univerzum keletkezéséről szóló elmélet legfontosabb feladatai a robbanás előtti eseményekre és a robbanás okára vonatkozó kérdések megválaszolása.

A táblázat sematikusan ábrázolja az univerzum kialakulásának szakaszait az ősrobbanás után.

A fenti adatokból az következik, hogy az univerzum tovább tágul és lehűl.

A galaxisok közötti távolság állandó növekedése a fő posztulátum: mi különbözteti meg az ősrobbanás elméletét. Az univerzum ily módon való létrejöttét a talált bizonyítékok igazolhatják. Ennek cáfolására is van ok.

Az elmélet problémái

Tekintettel arra, hogy az ősrobbanás elmélete a gyakorlatban nem bizonyított, nem meglepő, hogy több olyan kérdés is felmerül, amelyekre nem tud választ adni:

1. Szingularitás. Ez a szó a világegyetem állapotát jelöli egyetlen pontba tömörítve. Az ősrobbanás-elmélet problémája az, hogy az anyagban és a térben ilyen állapotban lezajló folyamatokat nem lehet leírni. Az általános relativitás törvénye itt nem érvényes, így lehetetlen matematikai leírást és egyenleteket készíteni a modellezéshez.
   Az Univerzum kezdeti állapotára vonatkozó kérdésre adott válasz megszerzésének alapvető lehetetlensége a kezdetektől hiteltelenné teszi az elméletet. Non-fiction expozíciói hajlamosak elhallgatni, vagy csak futólag említik ezt a bonyolultságot. Az ősrobbanás elméletének matematikai megalapozásán dolgozó tudósok számára azonban ezt a nehézséget komoly akadályként ismerik el.
2. Csillagászat. Ezen a területen az ősrobbanás-elmélet azzal a ténnyel szembesül, hogy nem tudja leírni a galaxisok keletkezési folyamatát. Az elméletek modern változatai alapján megjósolható, hogyan jelenik meg egy homogén gázfelhő. Ugyanakkor a sűrűsége mára körülbelül egy atom köbméterenként. Valami több eléréséhez nem nélkülözhetjük az Univerzum kezdeti állapotának módosítását. Az információ és gyakorlati tapasztalat hiánya ezen a területen komoly akadálya a további modellezésnek.

Szintén eltérés van galaxisunk számított tömege és a vonzási sebesség tanulmányozása során kapott adatok között. Mindenből ítélve galaxisunk tömege tízszer nagyobb, mint azt korábban gondolták.

Kozmológia és kvantumfizika

Ma már nincsenek olyan kozmológiai elméletek, amelyek ne támaszkodnának a kvantummechanikára. Hiszen az atom- és kvantumfizika viselkedésének leírásával foglalkozik.A kvantumfizika és a klasszikus fizika (Newton által kifejtett) között az a különbség, hogy a második az anyagi tárgyakat figyeli meg és írja le, míg az első kizárólag matematikai leírást tételez fel. maga a megfigyelés és mérés. A kvantumfizika számára az anyagi értékek nem képezik a kutatás tárgyát, itt a megfigyelő maga a vizsgált helyzet részeként jár el.

Ezen jellemzők alapján a kvantummechanika nehezen tudja leírni az univerzumot, mivel a megfigyelő az univerzum része. Ha azonban a világegyetem felbukkanásáról beszélünk, lehetetlen kívülállókat elképzelni. A külső szemlélő részvétele nélküli modellfejlesztési kísérleteket az Univerzum keletkezésének kvantumelmélete koronázta meg J. Wheeler.

Lényege, hogy minden időpillanatban megtörténik az Univerzum kettéválása és végtelen számú másolat keletkezése. Ennek eredményeként a párhuzamos Univerzumok mindegyike megfigyelhető, és a megfigyelők láthatják az összes kvantumalternatívát. Ugyanakkor az eredeti és az új világ valóságos.

inflációs modell

Az inflációelmélet fő feladata az ősrobbanás-elmélet és az expanziós elmélet által feltáratlan kérdésekre a válasz keresése. Ugyanis:

1. Miért tágul az univerzum?
2. Mi az ősrobbanás?

Ebből a célból az univerzum keletkezésének inflációs elmélete előírja a tágulás nulla időpontra történő extrapolálását, a világegyetem teljes tömegének egy pontban történő megállapítását és egy kozmológiai szingularitás kialakítását, amely gyakran ősrobbanásnak nevezik.

Nyilvánvalóvá válik a jelenleg nem alkalmazható általános relativitáselmélet irrelevánssága. Ennek eredményeként csak elméleti módszerek, számítások és következtetések alkalmazhatók egy általánosabb elmélet (vagy "új fizika") kidolgozására és a kozmológiai szingularitás problémájának megoldására.

Új alternatív elméletek

A kozmikus inflációs modell sikere ellenére vannak tudósok, akik ellenzik, tarthatatlannak nevezik. Fő érvük az elmélet által javasolt megoldások kritikája. Az ellenzők azzal érvelnek, hogy a kapott megoldások néhány részletet kihagynak, vagyis a kezdeti értékek problémájának megoldása helyett az elmélet csak ügyesen feszegeti azokat.

Alternatív megoldás néhány egzotikus elmélet, amelyek ötlete az ősrobbanás előtti kezdeti értékek kialakításán alapul. Az univerzum keletkezésére vonatkozó új elméletek röviden a következőképpen írhatók le:

• Húrelmélet. Hívei a szokásos négy tér- és idődimenzió mellett további dimenziók bevezetését is javasolják. Szerepet játszhatnak a világegyetem korai szakaszában, és jelenleg tömörített állapotban vannak. A tömörülésük okaira vonatkozó kérdésre a tudósok azt a választ kínálják, hogy a szuperhúrok tulajdonsága a T-kettősség. Ezért a húrok további méretekre vannak "tekerve", és méretük korlátozott.
• Brán elmélet. M-elméletnek is nevezik. Posztulátumai szerint az Univerzum kialakulásának kezdetén hideg statikus ötdimenziós téridő van. Négy közülük (térbeli) korlátozások, vagy falak - három-brán. A mi terünk az egyik fal, a második pedig rejtve. A harmadik három-brán négydimenziós térben helyezkedik el, két határbrán határolja. Az elmélet szerint egy harmadik brán ütközik a miénkkel, és nagy mennyiségű energiát szabadít fel. Ezek a feltételek válnak kedvezõvé az õsrobbanás kialakulásához.

1. A ciklikus elméletek tagadják az ősrobbanás egyediségét, azzal érvelve, hogy a világegyetem egyik állapotból a másikba kerül. Az ilyen elméletekkel a probléma az entrópia növekedése a termodinamika második főtétele szerint. Következésképpen az előző ciklusok időtartama rövidebb volt, és az anyag hőmérséklete lényegesen magasabb volt, mint az ősrobbanás idején. Ennek a valószínűsége rendkívül alacsony.

Nem számít, hány elmélet létezik a világegyetem keletkezéséről, közülük csak kettő állta ki az idő próbáját, és győzte le az egyre növekvő entrópia problémáját. Steinhardt-Turok és Baum-Frampton tudósok fejlesztették ki őket.

Ezeket a viszonylag új elméleteket a világegyetem keletkezéséről a múlt század 80-as éveiben terjesztették elő. Sok követőjük van, akik ez alapján modelleket fejlesztenek, bizonyítékokat keresnek a megbízhatóságra és dolgoznak az ellentmondások kiküszöbölésén.

Húrelmélet

Az egyik legnépszerűbb az Univerzum keletkezésének elmélete között - Mielőtt ötletének leírásához kezdenénk, meg kell érteni az egyik legközelebbi versenytárs, a standard modell koncepcióit. Feltételezi, hogy az anyag és a kölcsönhatások bizonyos részecskék halmazaként írhatók le, több csoportra osztva:

• Kvarkok.
• Leptonok.
• Bozonok.

Ezek a részecskék valójában az univerzum építőkövei, mivel olyan kicsik, hogy nem oszthatók részekre.

A húrelmélet megkülönböztető vonása az az állítás, hogy az ilyen téglák nem részecskék, hanem ultramikroszkópos húrok, amelyek oszcillálnak. Ebben az esetben a különböző frekvenciákon oszcilláló húrok a standard modellben leírt különféle részecskék analógjaivá válnak.

Az elmélet megértéséhez fel kell ismernünk, hogy a húrok nem anyag, hanem energia. Ezért a húrelmélet arra a következtetésre jut, hogy az univerzum minden eleme energiából áll.

A tűz egy jó hasonlat. Ha ránézünk, az anyagiságának benyomása támad, de nem érinthető.

Kozmológia iskolásoknak

Az Univerzum keletkezésének elméleteit röviden tanulmányozzák az iskolákban a csillagászati ​​órákon. A hallgatók elsajátítják az alapvető elméleteket arról, hogyan alakult ki világunk, mi történik vele most és hogyan fog fejlődni a jövőben.

Az órák célja, hogy a gyerekek megismerkedjenek az elemi részecskék, kémiai elemek és égitestek képződésének természetével. Az univerzum keletkezéséről szóló elméletek gyermekek számára az ősrobbanás elméletének bemutatására redukálódnak. A tanárok vizuális anyagokat használnak: diák, táblázatok, poszterek, illusztrációk. Fő feladatuk, hogy felkeltsék a gyerekek érdeklődését az őket körülvevő világ iránt.

Új elemi részecskék már nem észlelhetők. Ezenkívül egy alternatív forgatókönyv lehetővé teszi a tömeges hierarchia problémájának megoldását. A tanulmányt az arXiv.org weboldalon tették közzé, a Lenta.ru többet mond róla.

Az elméletet természetellenességnek hívják. Az elektromágneses és a gyenge kölcsönhatások szétválasztása után az elektrogyenge kölcsönhatás nagyságrendjébe tartozó energiaskálákon határozzuk meg. Ez körülbelül tíz volt mínusz harminckettőkor – tíz mínusz tizenkettedik másodpercben az Ősrobbanás után. Aztán az új koncepció szerzői szerint az Univerzumban létezett egy hipotetikus elemi részecske - rechiton (vagy reheaton az angol reheaton szóból), amelynek bomlása a ma megfigyelt fizika kialakulásához vezetett.

Ahogy az Univerzum hidegebbé vált (az anyag és a sugárzás hőmérséklete csökkent) és laposabbá vált (a tér geometriája közeledett az euklideszihez), a rechiton sok más részecskére is felbomlott. Szinte nem kölcsönhatásban lévő részecskecsoportokat alkottak, amelyek a fajok tekintetében szinte azonosak, de a Higgs-bozon tömegében, tehát saját tömegükben különböznek egymástól.

Az ilyen részecskecsoportok száma, amelyek a tudósok szerint a modern univerzumban léteznek, eléri a több ezer billiót. Az egyik ilyen család magában foglalja mind a Standard Modell (SM) által leírt fizikát, mind az LHC-n végzett kísérletekben megfigyelt részecskéket és kölcsönhatásokat. Az új elmélet lehetővé teszi a még mindig sikertelenül keresett szuperszimmetria elhagyását, és megoldja a részecskehierarchia problémáját.

Különösen, ha a rechiton bomlása következtében kialakuló Higgs-bozon tömege kicsi, akkor a megmaradó részecskék tömege nagy lesz, és fordítva. Ez az, ami megoldja az elektrogyenge hierarchia problémáját, amely a kísérletileg megfigyelt elemi részecskék tömegei és a korai Univerzum energiaskálái közötti nagy szakadékhoz kapcsolódik. Például magától eltűnik az a kérdés, hogy egy 0,5 megaelektronvolt tömegű elektron miért csaknem 200-szor könnyebb, mint egy azonos kvantumszámú müon – pontosan ugyanazok a részecskehalmazok vannak az Univerzumban, ahol ez a különbség nem olyan erős. .

Az új elmélet szerint az LHC-n végzett kísérletekben megfigyelt Higgs-bozon a legkönnyebb ilyen típusú részecske, amely egy rechiton bomlása következtében keletkezett. A még fel nem fedezett részecskék más csoportjai a nehezebb bozonokhoz kapcsolódnak – a jelenleg felfedezett és jól tanulmányozott leptonok (nem vesznek részt az erős kölcsönhatásban) és hadronok (az erős kölcsönhatásban részt vevő) analógjai.

Az új elmélet nem törli, de nem is teszi annyira szükségessé a szuperszimmetria bevezetését, amely az ismert elemi részecskék számának (legalább) megkétszerezését jelenti a szuperpartnerek jelenléte miatt. Például egy fotonnál - foton, kvark - squark, higgs - higgsino stb. A szuperpartnerek spinjének fél egész számmal el kell térnie az eredeti részecske spinétől.

Matematikailag egy részecske és egy szuperrészecske egy rendszerbe (szupermultiplet) egyesül; minden kvantumparaméter és a részecskék és partnereik pontos szuperszimmetriában lévő tömege egybeesik. Úgy gondolják, hogy a szuperszimmetria megtört a természetben, ezért a szuperpartnerek tömege jelentősen meghaladja a részecskéik tömegét. A szuperszimmetrikus részecskék kimutatásához olyan erős gyorsítókra volt szükség, mint az LHC.

Ha szuperszimmetria vagy bármilyen új részecskék vagy kölcsönhatások léteznek, az új tanulmány szerzői úgy vélik, hogy ezeket tíz teraelektronvoltos skálán lehet felfedezni. Ez már majdnem az LHC képességeinek határán van, és ha a javasolt elmélet igaz, új részecskék felfedezése ott rendkívül valószínűtlen.

Kép: arXiv.org

Az LHC-n dolgozó CMS (Compact Muon Solenoid) és ATLAS (A Toroidal LHC ApparatuS) együttműködő tudósai 2015-ben és 2016-ban egy 750 gigaelektronvolt körüli jel, amely egy nehéz részecske két gamma-fotonná való bomlását jelezheti. felismert statisztikai zaj. 2012 óta, amikor ismertté vált a Higgs-bozon felfedezése a CERN-ben, nem sikerült azonosítani az SM-bővítések által megjósolt új alapvető részecskéket.

Az iráni származású, kanadai és amerikai tudós, Nima Arkani-Hamed, aki új elméletet javasolt, 2012-ben megkapta az Alapvető Fizikai Díjat. A díjat ugyanabban az évben alapította Jurij Milner orosz üzletember.

Ezért várható olyan elméletek megjelenése, amelyekben megszűnik a szuperszimmetria iránti igény. "Sok teoretikus, köztük én is úgy gondolja, hogy ez egy teljesen egyedülálló időszak, amikor fontos és rendszerszintű kérdéseket oldunk meg, és nem a következő elemi részecske részleteiről" - mondta az új tanulmány vezető szerzője, fizikus. a Princeton Egyetemről (USA).

Nem mindenki osztja optimizmusát. Matt Strassler, a Harvard Egyetem fizikusa tehát úgy véli, hogy az új elmélet matematikai igazolása távoli. Eközben Paddy Fox, az Enrico Fermi National Accelerator Laboratory munkatársa Bataviában (USA) úgy véli, hogy az új elméletet a következő tíz évben tesztelik. Véleménye szerint a nehéz Higgs-bozonnal egy csoportban képződött részecskéknek nyomot kell hagyniuk a CMB-n - az ősi mikrohullámú sugárzáson, amelyet az ősrobbanás-elmélet jósolt.

Kognitív ökológia: A Southamptoni Egyetem tudósai nagy áttörést értek el az univerzumunk titkainak megfejtésére tett kísérletükben. Az elméleti fizika egyik legújabb vívmánya a holografikus elv.

A Southamptoni Egyetem tudósai jelentős áttörést értek el univerzumunk titkainak megfejtésére tett kísérletükben. Az elméleti fizika egyik legújabb vívmánya a holografikus elv. Szerinte az univerzumunkat hologramnak tekintik, és mi megfogalmazzuk a fizika törvényeit egy ilyen holografikus univerzumhoz.

Prof. Skenderis és Dr. Marco Caldarelli a Southamptoni Egyetemről, Dr. Joan Camps a Cambridge-i Egyetemről és Dr. Blaise Gutero, a Svédországi Északi Elméleti Fizikai Intézet munkatársa a Physical Review folyóiratban jelent meg. D és a negatívan görbült téridő és a lapos téridő egyesítése. A cikk elmagyarázza, hogy a Gregory-Laflammé-féle instabilitásra hivatkozva bizonyos típusú fekete lyukak kisebbre törnek, ha megzavarják – mint ahogy a vízcseppek cseppekké törnek, amikor ujjal megérintik. A fekete lyukak e jelenségét korábban számítógépes szimulációk keretében bizonyították, a jelenlegi munka pedig még mélyebben leírta elméleti alapját.

A téridő általában a tér háromdimenziós létezésének leírására tett kísérlet, ahol az idő a negyedik dimenzióként működik, és mind a négy összeáll egy kontinuumot vagy állapotot alkotva, amelyben a négy elem nem választható el egymástól.

A lapos téridő és a negatív téridő olyan környezetet ír le, amelyben az univerzum nem kompakt, a tér végtelenül, időben folyamatosan, bármilyen irányba tágul. A gravitációs erőket, akárcsak a csillagok által létrehozott erőket, a lapos téridő írja le a legjobban. A negatívan görbült téridő negatív vákuumenergiával teli univerzumot ír le. A holográfia matematikája leginkább a negatívan ívelt tér-idő modellen keresztül érthető meg.

Skenderis professzor kidolgozott egy matematikai modellt, amelyben hihetetlen hasonlóságok mutatkoznak a lapos téridő és a negatívan görbült téridő között, ez utóbbi azonban az érzékelésünkön túlmutató negatív dimenziószámmal van megfogalmazva.

„A holográfia szerint alapvetően az univerzumnak eggyel kisebb dimenziója van, mint amit a mindennapi életben megszoktunk, és az elektromágnesességhez hasonló törvényeknek engedelmeskedik” – mondja Skenderis. "Ez az elképzelés összhangban van azzal, ahogyan egy közönséges hologramot látunk, amikor egy háromdimenziós kép tükröződik egy kétdimenziós síkon, mint egy hologram egy hitelkártyán, de képzeljük el, hogy az egész univerzumot így kódolják."
„Kutatásunk folytatódik, és reméljük, hogy további összefüggéseket találunk a lapos téridő, a negatívan görbült téridő és a holográfia között. Az univerzumunk működésére vonatkozó hagyományos elméletek természetének egyéni leírására redukálódnak, de mindegyik összeomlik valamikor. Végső célunk az univerzum új, kombinált felfogásának megtalálása, amely minden irányban működik.”
2012 októberében Skenderis professzor bekerült a világ legjelentősebb tudósai közül az első húsz közé. A "Volt-e a térnek és az időnek kezdete" kérdés megfontolásáért? 175 000 dolláros díjat kapott. Talán a világegyetem holografikus modellje lehetővé teszi számunkra, hogy megtudjuk, mi volt az ősrobbanás előtt? közzétett