kvantový svet. Vo vedeckom svete bola objavená nová teória vesmíru Budovanie cyklického vesmíru

Pri pohľade na umelecké dielo, krásnu krajinu alebo dieťa človek vždy cíti harmóniu bytia.

Z vedeckého hľadiska sa tento pocit, ktorý nám hovorí, že všetko vo vesmíre je harmonické a prepojené, nazýva nelokálna koherencia. Podľa Erwina Laszla, aby sme vysvetlili prítomnosť značného počtu častíc vo vesmíre a nepretržitý, ale v žiadnom prípade nie rovnomerný a lineárny vývoj všetkého, čo existuje, musíme rozpoznať prítomnosť faktora, ktorý nie je ani hmotou, ani hmotou. energie.

Dôležitosť tohto faktora je dnes uznávaná nielen v spoločenských a humanitných vedách, ale aj vo fyzike a prírodných vedách. Ide o informáciu – informáciu ako skutočný a efektívny faktor, ktorý nastavuje parametre Vesmíru pri jeho zrode a následne riadi vývoj jeho základných prvkov, ktoré sa menia na zložité systémy.

A teraz, spoliehajúc sa na údaje novej kozmológie, sme sa konečne priblížili k realizácii sna každého vedca – vytvoreniu holistickej teórie všetkého.

Vytváranie holistickej teórie všetkého

V prvej kapitole rozoberieme problém vytvorenia teórie všetkého. Teória, ktorá si zaslúži tento názov, musí byť skutočne teóriou všetkého – holistickou teóriou všetkého, čo pozorujeme, zažívame a stretávame, či už sú to fyzické predmety, živé bytosti, sociálne a ekologické javy alebo výtvory mysle a vedomia. Je možné vytvoriť takúto holistickú teóriu všetkého - a to sa ukáže v tejto a nasledujúcich kapitolách.

Existuje mnoho spôsobov, ako pochopiť svet: prostredníctvom vlastných predstáv, mystickej intuície, umenia a poézie, ako aj prostredníctvom systémov viery svetových náboženstiev. Z množstva metód, ktoré máme k dispozícii, si jedna zaslúži osobitnú pozornosť, pretože je založená na reprodukovateľných skúsenostiach, prísne dodržiava metodiku a je otvorená kritike a prehodnocovaniu. Toto je cesta vedy.

Na vede záleží. Má význam nielen preto, že je zdrojom nových technológií, ktoré menia naše životy a svet okolo nás, ale aj preto, že nám poskytuje spoľahlivý pohľad na svet a nás na tomto svete.

Ale pohľad na svet cez prizmu modernej vedy je nejednoznačný. Veda donedávna vykresľovala roztrieštený obraz sveta, ktorý sa skladal zo zdanlivo nezávislých disciplín. Pre vedcov je ťažké povedať, čo spája fyzický Vesmír a živý svet, živý svet a svet spoločnosti, svet spoločnosti so sférami mysle a vedomia. Teraz sa situácia mení; V popredí vedy sa stále viac výskumníkov snaží získať ucelenejší, jednotnejší obraz sveta. V prvom rade sa to týka fyzikov, ktorí pracujú na vytváraní zjednotených teórií a veľkých zjednotených teórií. Tieto teórie spájajú základné polia a sily prírody v koherentnom teoretickom rámci, čo naznačuje, že majú spoločný pôvod.

V kvantovej fyzike sa v posledných rokoch objavil obzvlášť sľubný trend: pokus o vytvorenie teórie všetkého. Tento projekt je založený na teóriách strún a superstrun (nazývaných preto, lebo tieto teórie považujú elementárne častice za vibrujúce vlákna alebo struny). Rozvinuté teórie všetkého využívajú zložité matematické a viacrozmerné priestory, aby vytvorili jednu hlavnú rovnicu, ktorá by mohla vysvetliť všetky zákony vesmíru.

Fyzikálne teórie všetkého

Teórie všetkého, čo v súčasnosti vyvíjajú teoretickí fyzici, majú za cieľ dosiahnuť to, čo Einstein kedysi nazval „čítanie mysle Boha“. Povedal, že ak by sme dokázali spojiť všetky zákony fyzickej prírody a vytvoriť koherentný systém rovníc, boli by sme schopní vysvetliť všetky charakteristiky vesmíru na základe týchto rovníc, čo by sa rovnalo čítaniu mysle Boha. .

Einstein urobil vlastný pokus tohto druhu vo forme zjednotenej teórie poľa. Hoci vo svojom úsilí pokračoval až do svojej smrti v roku 1955, neobjavil jednoduchú a silnú rovnicu, ktorá by dokázala vysvetliť všetky fyzikálne javy logickým a koherentným spôsobom.

Einstein išiel k svojmu cieľu, pričom všetky fyzikálne javy považoval za výsledok interakcie polí. Dnes už vieme, že zlyhal, pretože nebral do úvahy polia a sily, ktoré pôsobia na mikrofyzikálnej úrovni reality. Tieto polia (slabé a silné jadrové sily) zaujímajú ústredné postavenie v kvantovej mechanike, nie však v teórii relativity.

Dnes väčšina teoretických fyzikov zastáva iný prístup: za elementárnu jednotku považujú kvantum, diskrétny aspekt fyzikálnej reality. Ale fyzikálna podstata kvánt bola revidovaná: nepovažujú sa za samostatné častice hmoty a energie, ale za vibrujúce jednorozmerné vlákna - struny a superstruny. Fyzici sa snažia predstaviť všetky fyzikálne zákony ako vibráciu superstrun vo viacrozmernom priestore. Vidia každú časticu ako strunu, ktorá vytvára svoju vlastnú „hudbu“ spolu so všetkými ostatnými časticami. Na kozmickej úrovni spolu vibrujú celé hviezdy a galaxie, ako aj celé vesmíry. Úlohou fyzikov je vytvoriť rovnicu, ktorá ukáže, ako jedna vibrácia súvisí s druhou, aby sa všetky dali vyjadriť v jednej superrovnici. Táto rovnica by dešifrovala hudbu, ktorá stelesňuje najbezhraničnejšiu a najzákladnejšiu harmóniu vesmíru.

V čase písania tohto článku sú teórie všetkého založené na teórii strún stále ambicióznymi myšlienkami: nikto nikdy nevytvoril superrovnicu, ktorá by vyjadrovala harmóniu fyzického vesmíru v tak jednoduchom vzorci ako Einsteinovo E = mc2. V skutočnosti je v tejto oblasti toľko problémov, že stále viac fyzikov naznačuje, že na dosiahnutie pokroku bude potrebný nový koncept. Rovnice teórie strún vyžadujú viacero dimenzií, štvorrozmerný časopriestor nestačí.

Teória pôvodne vyžadovala 12 dimenzií, aby spojila všetky vibrácie do jedinej teórie, ale teraz sa verí, že „iba“ 10 alebo 11 dimenzií je postačujúcich za predpokladu, že vibrácie sa vyskytujú v viacrozmernom „hyperpriestore“. Teória strún navyše vyžaduje existenciu priestoru a času pre svoje struny, ale nemôže ukázať, ako mohol čas a priestor vzniknúť. A napokon je mätúce, že táto teória má toľko možných riešení - asi 10 500 - že je úplne nepochopiteľné, prečo je náš Vesmír taký, aký je (aj keď každé riešenie vedie k inému Vesmíru).

Fyzici, ktorí sa snažia zachrániť teóriu strún, predložili rôzne hypotézy. Napríklad všetky možné vesmíry koexistujú, hoci žijeme len v jednom z nich. Alebo možno má náš vesmír mnoho podôb, no my vnímame len jeden, ktorý je nám známy. Tu sú niektoré hypotézy predložené teoretickými fyzikmi, ktorí sa snažia ukázať, že teórie strún majú určitý stupeň realizmu. Žiadna z nich však nie je uspokojivá a niektorí kritici, vrátane Petra Voighta a Lee Smolin, sú pripravení pochovať teóriu strún.

Smolin je jedným zo zakladateľov teórie slučkovej kvantovej gravitácie, podľa ktorej je priestor sieťou buniek, ktorá spája všetky body. Teória vysvetľuje, ako vznikol priestor a čas, a tiež vysvetľuje „akciu na diaľku“, teda zvláštny „vzťah“, ktorý je základom javu známeho ako nelokálnosť. Tento jav podrobnejšie preskúmame v kapitole 3.

Či sa fyzikom podarí vytvoriť fungujúcu teóriu všetkého, nie je známe. Je však jasné, že aj keď bude vynaložené úsilie úspešné, vytvorenie skutočnej teórie všetkého nebude samo o sebe znamenať úspech. Fyzici v najlepšom prípade vytvoria fyzikálnu teóriu všetkého – teóriu, ktorá nebude teóriou všetkého, ale iba teóriou všetkých fyzikálnych objektov. Skutočná teória všetkého bude zahŕňať viac než len matematické vzorce, ktoré vyjadrujú javy študované touto oblasťou kvantovej fyziky. Vo vesmíre nie sú len vibrujúce struny a s nimi spojené kvantové udalosti. Život, myseľ, kultúra a vedomie sú súčasťou reality sveta a pravdivá teória všetkého ich bude tiež brať do úvahy.

Ken Wilber, autor knihy Teória všetkého, súhlasí. Hovorí o „holistickej vízii“ obsiahnutej v skutočnej teórii všetkého. Takúto teóriu však nenavrhuje, ale hlavne rozoberá, čo by to mohlo byť a popisuje ju z hľadiska evolúcie kultúry a vedomia vo vzťahu k ich vlastným teóriám. Holistická teória všetkého, čo má vedecké základy, musí byť ešte vytvorená.

Prístupy k skutočnej teórii všetkého

Dá sa vytvoriť skutočná teória všetkého. Hoci presahuje teórie strún a superstrun, v ktorých sa fyzici snažia vyvinúť vlastnú superteóriu, dobre zapadá do rámca samotnej vedy. Úloha vytvoriť skutočnú holistickú teóriu všetkého je skutočne jednoduchšia ako úloha vytvoriť fyzikálnu teóriu všetkého. Ako vidíme, fyzikálne teórie všetkého majú tendenciu redukovať fyzikálne zákony na jediný vzorec – všetky tie zákony, ktoré riadia interakciu častíc a atómov, hviezd a galaxií; mnoho zložitých entít so zložitými interakciami. Ľahšie a rozumnejšie je hľadať základné zákonitosti a procesy, ktoré dávajú vznik týmto entitám a ich interakciám.

Počítačové modelovanie zložitých štruktúr ukazuje, že komplex je vytvorený a dá sa vysvetliť základnými a relatívne jednoduchými počiatočnými podmienkami. Ako ukázala teória celulárnych automatov Johna von Neumanna, stačí definovať hlavné komponenty systému a nastaviť pravidlá - algoritmy - ktoré riadia ich správanie (toto je základ všetkých počítačových modelov: vývojári hovoria počítaču, čo má robiť v každej fáze procesu modelovania a o zvyšok sa postará počítač). Obmedzený a neočakávane jednoduchý súbor základných prvkov poháňaných malým počtom algoritmov môže vytvoriť zdanlivo nepochopiteľnú zložitosť, ak sa proces nechá časom rozvinúť. Súbor pravidiel, ktoré nesú informácie o prvkoch, spúšťa proces, ktorý zoraďuje a organizuje prvky, ktoré tak dokážu vytvárať čoraz zložitejšie štruktúry a vzťahy.

V snahe vytvoriť skutočnú holistickú teóriu všetkého sa môžeme vydať podobnou cestou. Môžeme začať s elementárnymi vecami – vecami, z ktorých vznikajú iné veci bez toho, aby boli nimi generované. Potom musíme definovať jednoduchý súbor pravidiel, ktoré vytvoria niečo zložitejšie. V podstate by sme potom mali vedieť vysvetliť, ako každá „vec“ na svete vznikla.

Okrem strúnových a superstrunových teórií existujú v novej fyzike teórie a koncepty, vďaka ktorým možno túto grandióznu myšlienku realizovať. Pomocou objavov v špičkových oblastiach teórie častíc a polí môžeme identifikovať základ, ktorý generuje všetko bez toho, aby bol sám niečím generovaný. Ako uvidíme, týmto základom je more virtuálnej energie známe ako kvantové vákuum. Môžeme sa tiež odvolať na súbor pravidiel (zákonov prírody), ktoré nám hovoria, ako sa základné prvky reality - častice známe ako kvantá - pri interakcii s ich kozmickým základom menia na zložité veci.

Musíme však pridať nový prvok, aby sme získali skutočnú holistickú teóriu všetkého. V súčasnosti známe zákony, podľa ktorých existujúce objekty sveta vznikajú z kvantového vákua, sú zákony interakcie založené na prenose a premene energie. Ukázalo sa, že tieto zákony postačujú na vysvetlenie toho, ako sa reálne objekty - vo forme párov častica-antičastice - vytvárajú v kvantovom vákuu a vystupujú z neho. Neposkytujú však vysvetlenie, prečo pri Veľkom tresku vzniklo viac častíc ako antičastíc; a tiež ako sa v priebehu miliárd rokov častice, ktoré prežili, spájali do čoraz zložitejších štruktúr: do galaxií a hviezd, atómov a molekúl a (na vhodných planétach) do makromolekúl, buniek, organizmov, spoločností, ekologických výklenkov a celých biosféry.

Aby sme vysvetlili prítomnosť značného počtu častíc vo vesmíre („hmota“ na rozdiel od „antihmoty“) a nepretržitý, ale v žiadnom prípade nie rovnomerný a lineárny vývoj všetkého, čo existuje, musíme rozpoznať prítomnosť faktora, ktorý nie je hmota ani energia. Dôležitosť tohto faktora je dnes uznávaná nielen v spoločenských a humanitných vedách, ale aj vo fyzike a prírodných vedách. Ide o informáciu – informáciu ako skutočný a efektívny faktor, ktorý nastavuje parametre Vesmíru pri jeho zrode a následne riadi vývoj jeho základných prvkov, ktoré sa menia na zložité systémy.

Väčšina z nás chápe informácie ako údaje alebo to, čo je človeku známe. Fyzikálne a prírodné vedy zisťujú, že informácie ďaleko presahujú hranice vedomia jednotlivca a dokonca aj všetkých ľudí dohromady.

Informácie sú neoddeliteľnou súčasťou fyzickej aj biologickej povahy. Veľký fyzik David Bohm nazval informáciu procesom, ktorý ovplyvňuje príjemcu, „formuje“ ho. Tento koncept akceptujeme.

Informovanie nie je ľudský produkt, nie niečo, čo vytvárame, keď píšeme, počítame, hovoríme a komunikujeme. Starovekí mudrci už dávno vedia a moderní vedci sa to opäť naučia, že informácie sú vo svete prítomné bez ohľadu na ľudskú vôľu a činy a sú určujúcim faktorom vo vývoji všetkého, čo napĺňa skutočný svet. Základom pre vytvorenie skutočnej teórie všetkého je poznanie, že informácie sú základným faktorom prírody.

O hádankách a mýtoch

Hnacie sily pre nadchádzajúcu zmenu paradigmy vo vede

Naše hľadanie skutočnej holistickej teórie všetkého začneme pohľadom na faktory, ktoré približujú vedu k zmene paradigmy. Kľúčovými faktormi sú záhady, ktoré sa vynárajú a hromadia v priebehu vedeckého bádania: anomálie, ktoré súčasná paradigma nedokáže vysvetliť. To tlačí vedeckú komunitu k hľadaniu nových prístupov k anomálnym javom. Takéto výskumné snahy (nazveme ich „vedecké mýty“) obsahujú veľa myšlienok. Niektoré z týchto myšlienok môžu obsahovať kľúčové pojmy, ktoré privedú vedcov k novej paradigme – paradigme, ktorá dokáže objasniť záhady a anomálie a poslúži ako základ skutočnej holistickej teórie všetkého.

Poprední vedci sa snažia rozšíriť a prehĺbiť svoje chápanie skúmaného segmentu reality. Čoraz viac rozumejú príslušnej časti alebo aspektu reality, ale nemôžu túto časť alebo aspekt študovať priamo – môžu ich pochopiť len prostredníctvom konceptov premenených na hypotézy a teórie. Koncepty, hypotézy a teórie nie sú dostatočne silné, môžu sa mýliť. V skutočnosti je znakom skutočne vedeckej teórie (podľa filozofa vedy Sira Karla Poppera) vyvrátenie. Teórie sú falšované, keď predpovede z nich nie sú potvrdené pozorovaniami. V tomto prípade sú pozorovania anomálne a uvažovaná teória je buď považovaná za chybnú a zamietnutá, alebo je potrebné ju revidovať.

Vyvracanie teórií je motorom skutočného vedeckého pokroku. Keď všetko funguje, môže dôjsť k pokroku, ale je čiastočný (spresnenie existujúcej teórie tak, aby vyhovovala novým pozorovaniam). Skutočný pokrok nastáva vtedy, keď to nie je možné. Skôr či neskôr príde moment, keď vedci namiesto snahy o revíziu existujúcich teórií radšej začnú hľadať jednoduchšiu a vysvetľujúcu teóriu. Otvorila sa cesta k zásadnej obnove teórie: k zmene paradigmy.

Posun paradigmy je vyvolaný hromadením pozorovaní, ktoré nezapadajú do akceptovaných teórií a po jednoduchom spresnení takýchto teórií sa do nich nedajú zapadnúť. Prichádza fáza vzniku novej a prijateľnejšej vedeckej paradigmy. Výzvou je nájsť zásadné nové koncepty, ktoré budú tvoriť základ novej paradigmy.

Na vedeckú paradigmu sú kladené prísne požiadavky. Teória založená na nej by mala umožniť vedcom vysvetliť všetky objavy, ktoré mohla vysvetliť predchádzajúca teória, ako aj anomálne pozorovania. Mala by zjednotiť všetky relevantné fakty do jednoduchšieho a zároveň ucelenejšieho konceptu. Presne to urobil Einstein na prelome 20. storočia, keď prestal pátrať po príčinách podivného správania svetla v rámci newtonovskej fyziky a namiesto toho vytvoril nový koncept fyzikálnej reality - teóriu relativity. Ako sám povedal, problém nemôžete vyriešiť na rovnakej úrovni, na akej vznikol. V nečakane krátkom čase fyzikálna komunita opustila klasickú fyziku založenú Newtonom a na jej miesto nastúpil Einsteinov revolučný koncept.

V prvej dekáde 20. storočia veda zažila zmenu paradigmy. Teraz, v prvej dekáde 21. storočia, sa záhady a anomálie opäť hromadia a vedecká komunita čelí ďalšej tak zásadnej a revolučnej zmene paradigmy, akou je prechod z Newtonovho mechanického sveta do Einsteinovho relatívneho vesmíru.

V špičkovej akademickej obci už nejaký čas prebieha moderná zmena paradigmy. Vedecké revolúcie nie sú okamžité procesy, v ktorých okamžite zaujme miesto nová teória. Môžu byť rýchle, ako v prípade Einsteinovej teórie, alebo časovo rozšírenejšie, ako napríklad prechod od klasickej Darwinovej teórie k širším biologickým konceptom postdarwinizmu.

Predtým, ako začínajúce revolúcie vedú ku konečnému výsledku, prechádzajú vedy, v ktorých sú anomálie, obdobím nestability. Vedci hlavného prúdu obhajujú existujúce teórie, zatiaľ čo voľnomyšlienkárski vedci v špičkových oblastiach skúmajú alternatívy. Ten predložil nové nápady, ktoré ponúkajú iný pohľad na javy známe tradičným vedcom. Alternatívne koncepty, ktoré spočiatku existujú vo forme pracovných hypotéz, sa nejaký čas zdajú, ak nie fantastické, tak zvláštne.

Niekedy pripomínajú mýty, ktoré vymysleli nápadití prieskumníci. Nie sú však. „Mýty“ serióznych výskumníkov sú založené na starostlivo kalibrovanej logike; spájajú to, čo je už známe o segmente sveta, ktorý konkrétna disciplína skúma, s tým, čo je stále mätúce. Nie sú to obyčajné mýty, sú to „vedecké mýty“ – prepracované hypotézy, ktoré sú otvorené testovaniu, a preto sa dajú pozorovaním a experimentom potvrdiť alebo vyvrátiť.

Štúdium anomálií, ktoré sa nachádzajú pri pozorovaniach a experimentoch, a vymýšľanie testovateľných mýtov, ktoré ich môžu vysvetliť, sú hlavnými zložkami základného vedeckého výskumu. Ak anomálie naďalej existujú napriek maximálnemu úsiliu vedcov, ktorí sa držia starej paradigmy, a ak ten či onen vedecký mýtus, ktorý predkladajú slobodne zmýšľajúci vedci, ponúka jednoduchšie a logickejšie vysvetlenie, kritická masa vedcov (väčšinou mladých) prestane byť držať sa starej paradigmy. Takto začína zmena paradigmy. Koncept, ktorý bol doteraz len mýtom, sa začína považovať za spoľahlivú vedeckú teóriu.

V dejinách vedy existuje nespočetné množstvo príkladov úspešných aj neúspešných mýtov. Potvrdené mýty – považované za spoľahlivé, aj keď nie úplne pravdivé vedecké teórie – zahŕňajú návrh Charlesa Darwina, že všetky živé druhy pochádzajú od spoločného predka, a hypotézu Alana Gutha a Andrewa Lindeho, že vesmír vznikol v superrýchlom „expanzii“, ktorá nasledovala po jeho narodenie počas Veľkého tresku. Medzi neúspešné mýty (tie, ktoré ponúkali menej presné alebo lepšie vysvetlenia príslušných javov) patrí myšlienka Hansa Driescha, že evolúcia života sa riadi vopred stanoveným plánom v účelovo riadenom procese nazývanom entelechia, a Einsteinova hypotéza, že dodatočná fyzická sila, tzv. kozmologická konštanta, nedovoľuje, aby vesmír zanikol vplyvom gravitačnej sily. (Je zaujímavé, že ako sa dozvieme, niektoré z týchto tvrdení sú teraz spochybňované: je možné, že Guthova a Lindeho teória expanzie bude nahradená širším konceptom cyklického vesmíru a Einsteinova kozmologická konštanta stále nebola chybná... )

Príklady moderných vedeckých mýtov

Tu sú tri pracovné hypotézy – „vedecké mýty“ – predložené veľmi uznávanými vedcami. Všetky tri, aj keď sa zdajú neuveriteľné, získali vážnu pozornosť vedeckej komunity.

10 100 vesmírov

V roku 1955 fyzik Hugh Everett ponúkol zarážajúce vysvetlenie kvantového sveta (ktorý sa neskôr stal základom pre jeden z najpopulárnejších románov Michaela Crichtona, Time's Arrow). Everettova hypotéza paralelného vesmíru súvisí so záhadným objavom v kvantovej fyzike: kým nie je častica pozorovaná, meraná alebo s ňou akokoľvek manipulovaná, nachádza sa v kurióznom stave, ktorý je superpozíciou všetkých možných stavov. Keď však časticu pozorujeme, meriame alebo na ňu pôsobíme, tento stav superpozície zmizne: častica je v jedinom stave, ako každý „obyčajný“ objekt. Keďže stav superpozície je opísaný ako komplexná vlnová funkcia spojená s menom Erwina Schrödingera, keď stav superpozície zmizne, hovorí sa, že Schrödingerova vlnová funkcia skolabuje.

Problém je v tom, že sa nedá povedať, ktorý z mnohých možných virtuálnych stavov častica nadobudne. Výber častice sa zdá byť nepredvídateľný – úplne nezávislý od podmienok, ktoré spúšťajú kolaps vlnovej funkcie. Podľa Everettovej hypotézy neurčitosť kolapsu vlnovej funkcie neodráža podmienky existujúce vo svete. Nie je tu žiadna neistota: každý virtuálny stav vybraný časticou je istý - je jednoducho prítomný vo svete sám o sebe!

Ku kolapsu dochádza takto: keď sa meria kvantum, existuje množstvo možností, z ktorých každá je spojená s pozorovateľom alebo meracím zariadením. V zdanlivo náhodnom výberovom procese vnímame len jednu z možností. Ale podľa Everetta výber nie je náhodný, keďže k nemu nedochádza: všetky možné stavy kvanta sa realizujú vždy, keď sa meria alebo pozoruje; oni jednoducho
nie sú realizované v jednom svete. Mnoho možných kvantových stavov sa realizuje v rovnakom počte vesmírov.
Predpokladajme, že keď sa meria kvantum, ako je elektrón, existuje päťdesiatpercentná šanca, že sa zvýši, a rovnaká šanca, že klesne. Potom nemáme jeden vesmír, v ktorom môže kvantum stúpať alebo klesať s pravdepodobnosťou 50 na 50, ale dva paralelné. V jednom z vesmírov sa elektrón skutočne pohybuje hore a v druhom klesá. V každom z týchto vesmírov je aj pozorovateľ alebo merací prístroj. Dva výsledky existujú súčasne v dvoch vesmíroch, rovnako ako pozorovatelia alebo meracie prístroje.

Samozrejme, keď sa viaceré superpozičné stavy častice zbiehajú do jedného, ​​častica môže nadobudnúť nielen dva, ale aj viac možných virtuálnych stavov. Musí teda existovať veľa vesmírov, možno okolo 10 100, v každom z nich sú pozorovatelia a meracie prístroje.

Vesmír vytvorený pozorovateľom

Ak existuje 10 100 alebo dokonca 10 500 vesmírov (napriek tomu, že vo väčšine z nich život nikdy nemohol vzniknúť), ako to, že žijeme v takom Vesmíre, kde sú zložité formy života? Môže to byť len náhoda? Tejto problematike sa venuje množstvo vedeckých mýtov, vrátane antropického kozmologického princípu, ktorý tvrdí, že naše pozorovanie tohto vesmíru súvisí s takouto šťastnou zhodou okolností. Nedávno Stephen Hawking z Cambridge a Thomas Hertog z CERNu (Európska organizácia pre jadrový výskum) prišli s matematickou odpoveďou. Podľa ich pozorovateľom vytvorenej teórie vesmíru sa nie oddelené vesmíry rozvetvujú v čase a neexistujú samy osebe (ako naznačuje teória strún), ale všetky možné vesmíry existujú súčasne v stave superpozície. Naša existencia v tomto vesmíre si vyberá cestu, ktorá vedie práve k takémuto vesmíru, medzi všetkými ostatnými cestami vedúcimi do všetkých ostatných vesmírov; všetky ostatné cesty sú vylúčené. V tejto teórii je teda kauzálny reťazec udalostí obrátený: súčasnosť určuje minulosť. To by nebolo možné, keby mal vesmír určitý počiatočný stav, pretože z určitého stavu by sa zrodili určité dejiny. Hawking a Hertog však tvrdia, že vesmír nemá žiadny počiatočný určitý stav, žiadny referenčný bod – takáto hranica jednoducho neexistuje.

Holografický vesmír

Tento vedecký mýtus tvrdí, že vesmír je hologram (alebo ho za taký možno aspoň považovať). (V holograme, ktorému sa budeme podrobnejšie venovať o niečo neskôr, vytvára dvojrozmerný model trojrozmerný obraz.) Verí sa, že všetky informácie, ktoré tvoria vesmír, sa nachádzajú na jeho periférii, čo je dvojrozmerný povrch. Táto dvojrozmerná informácia pochádza z vesmíru v troch dimenziách. Vesmír vidíme ako trojrozmerný, aj keď niečo, čo z neho robí to, čím je, je dvojrozmerné pole informácií. Prečo sa táto zdanlivo absurdná myšlienka stala témou kontroverzií a výskumov?

Problém, ktorý teória holografického vesmíru odstraňuje, patrí do oblasti termodynamiky. Podľa jej pevne stanoveného druhého zákona sa miera chaosu v uzavretom systéme nikdy nemôže znížiť. To znamená, že úroveň chaosu sa vo vesmíre ako celku nikdy nemôže znížiť, pretože ak vezmeme do úvahy vesmír ako celok, je to uzavretý systém (nie je tam vonku, a preto sa nemôže nič otvoriť). To, že úroveň chaosu nemôže klesnúť, znamená, že poriadok, ktorý možno reprezentovať ako informácia, sa nemôže zvýšiť. Podľa kvantovej teórie informácia, ktorá vytvára alebo udržiava poriadok, musí byť konštantná, nemôže sa stať viac alebo menej.

Čo sa však stane s informáciami, keď hmota zmizne v čiernych dierach? Môže sa zdať, že čierne diery ničia informácie obsiahnuté v hmote. To je však v rozpore s kvantovou teóriou. Na vyriešenie tejto záhady Stephen Hawking spolu s Jacobom Bekensteinom, vtedy na Princetonskej univerzite, dospel k záveru, že chaos v čiernej diere je úmerný jej povrchu. Vo vnútri čiernej diery je oveľa viac priestoru pre poriadok a informácie ako na povrchu. V jednom kubickom centimetri je napríklad miesto pre 1099 Planckových zväzkov a len 1066 bitov informácií na povrchu (Planckov zväzok je takmer nepochopiteľne malý priestor ohraničený stranami 10-35 metrov). Leonard Susskind zo Stanfordu a Gerard 't Hooft z Utrechskej univerzity navrhli, že informácie vo vnútri čiernej diery sa nestrácajú, ale sú holograficky uložené na jej povrchu.

Matematika našla nečakané využitie hologramov v roku 1998, keď sa Juan Maldacena, vtedy na Harvardskej univerzite, pokúsil pracovať s teóriou strún v kvantovej gravitácii. Maldacena zistil, že so strunami sa ľahšie pracuje v 5D ako v 4D. (Priestor vnímame v troch dimenziách: dve roviny pozdĺž povrchu a jedna vertikála. Štvrtý rozmer by bol kolmý na tieto tri, ale nedá sa vnímať. Matematici môžu pridať ľubovoľný počet dimenzií, čím sa od vnímaného sveta stále viac vzďaľujú. .) Riešenie sa zdalo zrejmé: predpokladajme, že päťrozmerný priestor vo vnútri čiernej diery je v skutočnosti hologramom štvorrozmerného priestoru na jej povrchu. Potom je možné robiť pomerne jednoduché výpočty v piatich dimenziách, pričom sa pracuje so štvorrozmerným priestorom.

Je metóda znižovania počtu dimenzií vhodná pre vesmír ako celok? Ako sme videli, teoretici strún zápasia s mnohými ďalšími dimenziami a zisťujú, že trojrozmerný priestor nestačí na splnenie ich úlohy: spojiť vibrácie rôznych strún vo vesmíre do jedinej rovnice. Pomôcť by mohol holografický princíp, keďže vesmír by sme si mohli predstaviť ako viacrozmerný hologram uložený v menšom počte rozmerov na jeho periférii.

Holografický princíp by mohol uľahčiť výpočet teórie strún, ale nesie fantastické predpoklady o povahe sveta. Ani Gerard ‘t Hooft, ktorý bol jedným zo zakladateľov tohto princípu, ho už nepovažuje za nespochybniteľný. Povedal, že v tomto kontexte holografia nie je princíp, ale problém. Možno, navrhol, kvantová gravitácia by mohla byť odvodená od zásadnejšieho princípu, ktorý sa neriadi zákonom kvantovej mechaniky.

V časoch vedeckej revolúcie, keď je existujúca paradigma pod tlakom, sa predkladajú nové vedecké mýty, ale nie všetky sú potvrdené. Teoretici sa utvrdili v presvedčení, že ako povedal Galileo, „kniha prírody je napísaná v jazyku matematiky“ a zabudli, že nie všetko v jazyku matematiky existuje v knihe prírody. Výsledkom je, že mnohé matematicky navrhnuté mýty zostávajú iba mýtmi. Iné však nesú zárodok významného vedeckého pokroku. Spočiatku nikto s istotou nevie, ktoré zo semien vyklíči a prinesie ovocie. Pole kypí, je v stave tvorivého chaosu.

Taký je dnes stav v mnohých vedných odboroch. Anomálne javy sa množia vo fyzikálnej kozmológii, kvantovej fyzike, evolučnej a kvantovej biológii a v novej oblasti výskumu vedomia. Vytvárajú čoraz väčšiu neistotu a nútia otvorených vedcov posúvať hranice akceptovaných teórií. Zatiaľ čo konzervatívni výskumníci trvajú na tom, že za vedecké možno považovať iba myšlienky publikované v známych vedeckých časopisoch a reprodukované v učebniciach, špičkoví výskumníci hľadajú zásadne nové koncepty, vrátane tých, ktoré boli ešte pred niekoľkými rokmi považované za mimo rámca ich odborov. .

Čoraz viac vedeckých disciplín opisuje svet čoraz neuveriteľnejšími spôsobmi. Kozmológia k tomu pridala temnú hmotu, temnú energiu a multidimenzionálne priestory; kvantová fyzika – častice, ktoré sú okamžite spojené v časopriestore na hlbších úrovniach reality; biológia - živá hmota, ktorá demonštruje celistvosť kvánt; a štúdie vedomia sú transpersonálne spojenia nezávislé od priestoru a času. To je len niekoľko už potvrdených vedeckých teórií, ktoré sa dnes považujú za plnohodnotné.

Vesmír podľa teoretických fyzikov vôbec nevznikol ako dôsledok Veľkého tresku, ale ako výsledok premeny štvorrozmernej hviezdy na čiernu dieru, čo vyvolalo uvoľnenie „smetí“. Práve tento odpad sa stal základom nášho vesmíru.

Tím fyzikov – Razieh Pourhasan, Niyesh Afshordi a Robert B. Mann – predložil úplne novú teóriu o zrode nášho vesmíru. Napriek všetkej svojej zložitosti táto teória vysvetľuje mnohé problematické body v modernom pohľade na vesmír.

Všeobecne uznávaná teória vzniku vesmíru hovorí o kľúčovej úlohe v tomto procese Veľkého tresku. Táto teória je v súlade s pozorovaným obrazom expanzie vesmíru. Má však niekoľko problémových oblastí. Nie je teda celkom jasné, ako napríklad singularita vytvorila vesmír s takmer rovnakou teplotou v rôznych častiach. Vzhľadom na vek nášho vesmíru - asi 13,8 miliardy rokov - nie je možné dosiahnuť pozorovanú teplotnú rovnováhu.

Mnoho kozmológov tvrdí, že expanzia vesmíru musela byť rýchlejšia ako rýchlosť svetla, ale Afshordi si všíma náhodnosť Veľkého tresku, takže nie je jasné, ako by mohla vzniknúť oblasť tej či onej veľkosti, ktorá má jednotnú teplotu.

Nový model vzniku vesmíru vysvetľuje túto záhadu. Trojrozmerný vesmír sa v novom modeli vznáša ako membrána v štvorrozmernom vesmíre. Vesmír je v skutočnosti viacrozmerný fyzický objekt s rozmerom menším ako je rozmer priestoru.

V 4D vesmíre, samozrejme, existujú 4D hviezdy, ktoré môžu prežiť životný cyklus, ktorý majú 3D hviezdy v našom vesmíre. Štvorrozmerné hviezdy, ktoré sú najhmotnejšie, explodujúce v supernovách na konci svojho života, sa zmenia na čiernu dieru.

Štvorrozmerná diera by mala zase rovnaký horizont udalostí ako trojrozmerná čierna diera. Horizont udalostí je hranica medzi vnútrom čiernej diery a vonkajškom. V trojrozmernom vesmíre je tento horizont udalostí reprezentovaný ako dvojrozmerný povrch, zatiaľ čo v štvorrozmernom vesmíre je reprezentovaný ako trojrozmerná hypersféra.

Keď teda vybuchne štvorrozmerná hviezda, zo zvyšného materiálu na horizonte udalostí sa vytvorí trojrozmerná brána, to znamená, že vesmír je podobný tomu nášmu. Takýto nezvyčajný model pre ľudskú predstavivosť môže odpovedať na otázku, prečo má vesmír takmer rovnakú teplotu: štvorrozmerný vesmír, z ktorého vznikol trojrozmerný vesmír, existoval oveľa dlhšie ako 13,8 miliardy rokov.

Z pohľadu človeka, ktorý je zvyknutý prezentovať Vesmír ako obrovský a nekonečný priestor, nie je jednoduché vnímať novú teóriu. Je ťažké si uvedomiť, že náš vesmír je možno len lokálnou perturbáciou, „listom na rybníku“ prastarej štvorrozmernej diery obrovských rozmerov.

Veľkoleposť a rozmanitosť okolitého sveta dokáže ohromiť každú predstavivosť. Všetky predmety a predmety obklopujúce človeka, iných ľudí, rôzne druhy rastlín a zvierat, častice, ktoré možno vidieť iba mikroskopom, ako aj nepochopiteľné hviezdokopy: to všetko spája pojem „vesmír“.

Teórie o vzniku vesmíru rozvíjal človek už dlho. Napriek absencii čo i len prvotného konceptu náboženstva či vedy sa v zvedavých mysliach starovekých ľudí vynárali otázky o princípoch svetového poriadku a o postavení človeka v priestore, ktorý ho obklopuje. Je ťažké spočítať, koľko teórií o vzniku vesmíru dnes existuje, niektoré z nich skúmajú poprední svetoznámi vedci, iné sú úprimne fantastické.

Kozmológia a jej predmet

Moderná kozmológia - veda o štruktúre a vývoji vesmíru - považuje otázku jeho vzniku za jednu z najzaujímavejších a stále nedostatočne prebádaných záhad. Povaha procesov, ktoré prispeli k vzniku hviezd, galaxií, slnečných sústav a planét, ich vývoj, zdroj vzniku vesmíru, ako aj jeho veľkosť a hranice: to všetko je len krátky zoznam skúmaných problémov. modernými vedcami.

Hľadanie odpovedí na základnú hádanku o formovaní sveta viedlo k tomu, že dnes existujú rôzne teórie o vzniku, existencii, vývoji Vesmíru. Vzrušenie špecialistov, ktorí hľadajú odpovede, budujú a testujú hypotézy, je opodstatnené, pretože spoľahlivá teória o zrode vesmíru odhalí celému ľudstvu pravdepodobnosť existencie života v iných systémoch a planétach.

Teórie vzniku Vesmíru majú charakter vedeckých konceptov, individuálnych hypotéz, náboženských náuk, filozofických predstáv a mýtov. Všetky sú podmienene rozdelené do dvoch hlavných kategórií:

1. Teórie, podľa ktorých bol vesmír vytvorený tvorcom. Inými slovami, ich podstatou je, že proces vytvárania vesmíru bol vedomým a zduchovneným konaním, prejavom vôle
2. Teórie vzniku vesmíru, postavené na základe vedeckých faktorov. Ich postuláty kategoricky odmietajú existenciu tvorcu aj možnosť vedomého stvorenia sveta. Takéto hypotézy sú často založené na princípe priemernosti. Naznačujú pravdepodobnosť života nielen na našej planéte, ale aj na iných.

Kreacionizmus – teória o stvorení sveta Stvoriteľom

Ako už názov napovedá, kreacionizmus (stvorenie) je náboženská teória o vzniku vesmíru. Tento svetonázor je založený na koncepcii stvorenia Vesmíru, planéty a človeka Bohom alebo Stvoriteľom.

Idea bola dominantná dlho, až do konca 19. storočia, kedy sa zrýchlil proces hromadenia poznatkov v rôznych oblastiach vedy (biológia, astronómia, fyzika) a rozšírila sa evolučná teória. Kreacionizmus sa stal akousi reakciou kresťanov, ktorí sa prikláňajú ku konzervatívnym názorom na objavy, o ktorých prichádza. Dominantná myšlienka v tom čase len zväčšila rozpory, ktoré existovali medzi náboženskými a inými teóriami.

Aký je rozdiel medzi vedeckými a náboženskými teóriami

Hlavné rozdiely medzi teóriami rôznych kategórií spočívajú predovšetkým v pojmoch, ktoré používajú ich prívrženci. Takže vo vedeckých hypotézach namiesto tvorcu - príroda a namiesto stvorenia - pôvod. Spolu s tým existujú otázky, ktoré sú podobne pokryté rôznymi teóriami alebo dokonca úplne duplikované.

Teórie o vzniku vesmíru, patriace do opačných kategórií, datujú jeho samotný vzhľad rôznymi spôsobmi. Napríklad podľa najbežnejšej hypotézy (teória veľkého tresku) vesmír vznikol asi pred 13 miliardami rokov.

Naproti tomu náboženská teória pôvodu vesmíru dáva úplne iné čísla:

• Podľa kresťanských zdrojov bol vek vesmíru stvoreného Bohom v čase narodenia Ježiša Krista 3483-6984 rokov.
• Hinduizmus naznačuje, že náš svet má približne 155 biliónov rokov.

Kant a jeho kozmologický model

Až do 20. storočia bola väčšina vedcov toho názoru, že vesmír je nekonečný. Táto vlastnosť charakterizovala čas a priestor. Okrem toho bol vesmír podľa ich názoru statický a jednotný.

Myšlienku nekonečnosti vesmíru vo vesmíre predložil Isaac Newton. Vývoj tohto predpokladu sa zaoberal tým, kto rozvinul teóriu o absencii časových limitov. Ak ideme ďalej, v teoretických predpokladoch, Kant rozšíril nekonečnosť vesmíru na počet možných biologických produktov. Tento postulát znamenal, že v podmienkach starovekého a rozsiahleho sveta bez konca a začiatku môže existovať nespočetné množstvo možných možností, v dôsledku ktorých je vznik akéhokoľvek biologického druhu reálny.

Na základe možného vzniku foriem života bola neskôr vyvinutá Darwinova teória. Pozorovania hviezdnej oblohy a výsledky výpočtov astronómov potvrdili Kantov kozmologický model.

Einsteinove úvahy

Začiatkom 20. storočia Albert Einstein zverejnil vlastný model vesmíru. Podľa jeho teórie relativity prebiehajú vo vesmíre súčasne dva opačné procesy: expanzia a kontrakcia. Súhlasil však s názorom väčšiny vedcov o stacionárnosti vesmíru, a tak zaviedol pojem kozmická odpudivá sila. Jeho dopad je navrhnutý tak, aby vyrovnal príťažlivosť hviezd a zastavil proces pohybu všetkých nebeských telies, aby sa zachoval statický charakter vesmíru.

Model Vesmíru - podľa Einsteina - má určitú veľkosť, ale neexistujú žiadne hranice. Takáto kombinácia je možná iba vtedy, keď je priestor zakrivený takým spôsobom, ako sa vyskytuje v gule.

Charakteristiky priestoru takéhoto modelu sú:

• Trojrozmernosť.
• Uzavretie seba.
• Homogenita (chýbajúci stred a okraj), v ktorej sú galaxie rovnomerne rozložené.

A. A. Fridman: Vesmír sa rozširuje

Tvorca revolučného rozširujúceho sa modelu vesmíru A. A. Fridman (ZSSR) postavil svoju teóriu na základe rovníc charakterizujúcich všeobecnú teóriu relativity. Je pravda, že všeobecne akceptovaným názorom vo vedeckom svete tej doby bola statická povaha nášho sveta, a preto sa jeho práci nevenovala náležitá pozornosť.

O niekoľko rokov neskôr astronóm Edwin Hubble urobil objav, ktorý potvrdil Friedmanove myšlienky. Bolo objavené odstránenie galaxií z neďalekej Mliečnej dráhy. Zároveň sa stal nevyvrátiteľný fakt, že rýchlosť ich pohybu je úmerná vzdialenosti medzi nimi a našou galaxiou.

Tento objav vysvetľuje neustály „ústup“ hviezd a galaxií vo vzájomnom vzťahu, čo vedie k záveru o rozpínaní vesmíru.

Nakoniec Friedmanove závery uznal Einstein, ktorý následne spomenul zásluhy sovietskeho vedca ako zakladateľa hypotézy o expanzii vesmíru.

Nedá sa povedať, že by medzi touto teóriou a všeobecnou teóriou relativity boli rozpory, avšak s rozpínaním vesmíru musel prísť prvotný impulz, ktorý vyvolal rozptyl hviezd. Analogicky s výbuchom sa táto myšlienka nazývala „Veľký tresk“.

Stephen Hawking a antropický princíp

Výsledkom výpočtov a objavov Stephena Hawkinga bola antropocentrická teória vzniku vesmíru. Jeho tvorca tvrdí, že existencia planéty tak dobre pripravenej na ľudský život nemôže byť náhodná.

Teória vzniku vesmíru Stephena Hawkinga počíta aj s postupným vyparovaním čiernych dier, ich stratou energie a emisiou Hawkingovho žiarenia.

Výsledkom hľadania dôkazov bolo identifikovaných a overených viac ako 40 charakteristík, ktorých dodržiavanie je nevyhnutné pre rozvoj civilizácie. Americký astrofyzik Hugh Ross odhadol pravdepodobnosť takejto neúmyselnej zhody okolností. Výsledkom bolo číslo 10 -53.

Náš vesmír obsahuje bilión galaxií, z ktorých každá má 100 miliárd hviezd. Podľa výpočtov vedcov by celkový počet planét mal byť 10 20. Tento údaj je o 33 rádov menší ako predtým vypočítaný údaj. V dôsledku toho žiadna z planét vo všetkých galaxiách nemôže kombinovať podmienky, ktoré by boli vhodné pre spontánny vznik života.

Teória veľkého tresku: vznik vesmíru zo zanedbateľnej častice

Vedci, ktorí podporujú teóriu veľkého tresku, zdieľajú hypotézu, že vesmír je výsledkom veľkého tresku. Hlavným postulátom teórie je tvrdenie, že pred touto udalosťou boli všetky prvky súčasného Vesmíru uzavreté v častici, ktorá mala mikroskopické rozmery. Vo vnútri sa prvky vyznačovali jedinečným stavom, v ktorom nebolo možné merať také ukazovatele, ako je teplota, hustota a tlak. Sú nekonečné. Na hmotu a energiu v tomto stave nemajú vplyv fyzikálne zákony.

To, čo sa stalo pred 15 miliardami rokov, sa nazýva nestabilita, ktorá vznikla vo vnútri častice. Roztrúsené najmenšie prvky položili základ pre svet, ktorý poznáme dnes.

Na začiatku bol vesmír hmlovina tvorená malými časticami (menšími ako atóm). Potom, keď sa spojili, vytvorili atómy, ktoré slúžili ako základ hviezdnych galaxií. Odpovedať na otázky o tom, čo sa stalo pred výbuchom, ako aj o tom, čo ho spôsobilo, sú najdôležitejšie úlohy tejto teórie o vzniku vesmíru.

Tabuľka schematicky znázorňuje fázy formovania vesmíru po veľkom tresku.

Ako vyplýva z vyššie uvedených údajov, vesmír sa naďalej rozpína ​​a ochladzuje.

Hlavným postulátom je neustále zvyšovanie vzdialenosti medzi galaxiami: čím sa odlišuje teória veľkého tresku. Vznik vesmíru týmto spôsobom môžu potvrdiť nájdené dôkazy. Existujú aj dôvody na jeho vyvrátenie.

Problémy teórie

Vzhľadom na to, že teória veľkého tresku nie je v praxi dokázaná, nie je prekvapujúce, že existuje niekoľko otázok, na ktoré nie je schopná odpovedať:

1. Jedinečnosť. Toto slovo označuje stav vesmíru, stlačený do jedného bodu. Problémom teórie veľkého tresku je nemožnosť opísať procesy prebiehajúce v hmote a priestore v takomto stave. Neplatí tu všeobecný zákon relativity, preto nie je možné urobiť matematický popis a rovnice pre modelovanie.
   Zásadná nemožnosť získať odpoveď na otázku o počiatočnom stave Vesmíru diskredituje teóriu od samého začiatku. Jej expozície literatúry faktu majú tendenciu túto zložitosť zamlčovať alebo len okrajovo spomínať. Avšak pre vedcov, ktorí sa snažia poskytnúť matematický základ pre teóriu veľkého tresku, je tento problém považovaný za hlavnú prekážku.
2. Astronómia. V tejto oblasti sa teória veľkého tresku stretáva s faktom, že nedokáže opísať proces vzniku galaxií. Na základe moderných verzií teórií je možné predpovedať, ako sa objaví homogénny oblak plynu. Zároveň by jeho hustota mala byť teraz asi jeden atóm na meter kubický. Ak chcete získať niečo viac, človek sa nezaobíde bez úpravy počiatočného stavu Vesmíru. Nedostatok informácií a praktických skúseností v tejto oblasti sa stáva vážnou prekážkou ďalšieho modelovania.

Existuje tiež rozpor medzi vypočítanou hmotnosťou našej galaxie a údajmi získanými pri štúdiu rýchlosti jej priťahovania k Zemi Súdiac podľa všetkého je hmotnosť našej galaxie desaťkrát väčšia, ako sa doteraz predpokladalo.

Kozmológia a kvantová fyzika

Dnes neexistujú žiadne kozmologické teórie, ktoré by sa nespoliehali na kvantovú mechaniku. Veď sa zaoberá popisom správania atómovej a kvantovej fyziky Rozdiel medzi kvantovou fyzikou a klasickou fyzikou (vyložil Newton) je v tom, že druhá pozoruje a opisuje hmotné objekty, kým prvá predpokladá výlučne matematický popis samotné pozorovanie a meranie. Pre kvantovú fyziku materiálne hodnoty nepredstavujú predmet výskumu, tu samotný pozorovateľ vystupuje ako súčasť skúmanej situácie.

Na základe týchto vlastností má kvantová mechanika problém opísať vesmír, pretože pozorovateľ je súčasťou vesmíru. Keď však hovoríme o vzniku vesmíru, nemožno si predstaviť cudzincov. Pokusy o vývoj modelu bez účasti vonkajšieho pozorovateľa boli korunované kvantovou teóriou vzniku vesmíru od J. Wheelera.

Jeho podstatou je, že v každom časovom okamihu dochádza k rozdeľovaniu vesmíru a vytváraniu nekonečného množstva kópií. Výsledkom je, že každý z paralelných vesmírov možno pozorovať a pozorovatelia môžu vidieť všetky kvantové alternatívy. Pôvodný a nový svet sú zároveň skutočné.

inflačný model

Hlavnou úlohou, ktorú má riešiť teória inflácie, je hľadanie odpovedí na otázky, ktoré zostali nepreskúmané teóriou veľkého tresku a teóriou expanzie. menovite:

1. Prečo sa vesmír rozpína?
2. Čo je to veľký tresk?

Na tento účel inflačná teória pôvodu vesmíru predpokladá extrapoláciu expanzie do nulového bodu v čase, uzavretie celej hmoty vesmíru v jednom bode a vytvorenie kozmologickej singularity, ktorá je často označovaný ako veľký tresk.

Ukazuje sa irelevantnosť všeobecnej teórie relativity, ktorú v súčasnosti nemožno aplikovať. Výsledkom je, že na vytvorenie všeobecnejšej teórie (alebo „novej fyziky“) a vyriešenie problému kozmologickej singularity možno použiť iba teoretické metódy, výpočty a závery.

Nové alternatívne teórie

Napriek úspechu modelu kozmickej inflácie existujú vedci, ktorí sú proti a označujú ho za neudržateľný. Ich hlavným argumentom je kritika riešení navrhovaných teóriou. Oponenti tvrdia, že výsledné riešenia ponechávajú niektoré detaily vynechané, inými slovami, namiesto riešenia problému počiatočných hodnôt ich teória iba šikovne zahaľuje.

Alternatívou je niekoľko exotických teórií, ktorých myšlienka je založená na formovaní počiatočných hodnôt pred veľkým treskom. Nové teórie o vzniku vesmíru možno stručne opísať takto:

• Teória strún. Jeho prívrženci navrhujú okrem bežných štyroch dimenzií priestoru a času zaviesť ďalšie dimenzie. Mohli by hrať úlohu v raných štádiách vesmíru av súčasnosti sú v kompaktnom stave. V odpovedi na otázku o dôvode ich zhutnenia vedci ponúkajú odpoveď, že vlastnosťou superstrun je T-dualita. Preto sa struny "navíjajú" na ďalšie rozmery a ich veľkosť je obmedzená.
• Braneova teória. Nazýva sa aj M-teória. V súlade s jeho postulátmi je na začiatku formovania Vesmíru studený statický päťrozmerný časopriestor. Štyri z nich (priestorové) majú obmedzenia, prípadne steny – trojbrany. Náš priestor je jednou zo stien a druhá je skrytá. Tretia trojbrana sa nachádza v štvorrozmernom priestore, je ohraničená dvoma hraničnými bránami. Teória uvažuje, že tretia brána sa zrazí s našou a uvoľní veľké množstvo energie. Práve tieto podmienky sa stávajú priaznivými pre vznik veľkého tresku.

1. Cyklické teórie popierajú jedinečnosť veľkého tresku a tvrdia, že vesmír prechádza z jedného stavu do druhého. Problémom takýchto teórií je nárast entropie podľa druhého zákona termodynamiky. V dôsledku toho bolo trvanie predchádzajúcich cyklov kratšie a teplota látky bola výrazne vyššia ako počas veľkého tresku. Pravdepodobnosť tohto je extrémne nízka.

Bez ohľadu na to, koľko teórií o vzniku vesmíru existuje, iba dve z nich obstáli v skúške časom a prekonali problém neustále sa zvyšujúcej entropie. Vyvinuli ich vedci Steinhardt-Turok a Baum-Frampton.

Tieto relatívne nové teórie o vzniku vesmíru boli predložené v 80. rokoch minulého storočia. Majú veľa nasledovníkov, ktorí na nich vyvíjajú modely, hľadajú dôkazy spoľahlivosti a pracujú na odstránení rozporov.

Teória strún

Jeden z najpopulárnejších medzi teóriou pôvodu vesmíru - Predtým, ako pristúpime k popisu jeho myšlienky, je potrebné pochopiť koncepty jedného z najbližších konkurentov, štandardného modelu. Predpokladá, že hmotu a interakcie možno opísať ako určitý súbor častíc, rozdelených do niekoľkých skupín:

• Kvarky.
• Leptóny.
• bozóny.

Tieto častice sú v skutočnosti stavebnými kameňmi vesmíru, keďže sú také malé, že sa nedajú rozdeliť na zložky.

Charakteristickým rysom teórie strún je tvrdenie, že takéto tehly nie sú častice, ale ultramikroskopické struny, ktoré oscilujú. V tomto prípade sa struny kmitajú na rôznych frekvenciách a stávajú sa analógmi rôznych častíc opísaných v štandardnom modeli.

Na pochopenie teórie si treba uvedomiť, že struny nie sú žiadna hmota, ale energia. Preto teória strún prichádza k záveru, že všetky prvky vesmíru sú zložené z energie.

Oheň je dobrá analógia. Pri pohľade naň človek nadobudne dojem jeho vecnosti, no nedá sa dotknúť.

Kozmológia pre školákov

Teórie vzniku vesmíru sa krátko študujú v školách na hodinách astronómie. Študenti sa učia základné teórie o tom, ako sa formoval náš svet, čo sa s ním teraz deje a ako sa bude vyvíjať v budúcnosti.

Účelom lekcií je oboznámiť deti s podstatou vzniku elementárnych častíc, chemických prvkov a nebeských telies. Teórie vzniku vesmíru pre deti sú zredukované na prezentáciu teórie veľkého tresku. Učitelia používajú vizuálny materiál: diapozitívy, tabuľky, plagáty, ilustrácie. Ich hlavnou úlohou je prebudiť v deťoch záujem o svet, ktorý ich obklopuje.

Nové elementárne častice sa už nedajú zistiť. Alternatívny scenár tiež umožňuje vyriešiť problém masovej hierarchie. Štúdia bola zverejnená na stránke arXiv.org, viac o nej hovorí Lenta.ru.

Teória sa nazýva Nprirodzenosť. Je definovaná na energetických stupniciach rádu elektroslabej interakcie, po oddelení elektromagnetickej a slabej interakcie. Toto bolo asi desať v mínus tridsaťdva - desať v mínus dvanástej sekunde po Veľkom tresku. Potom, podľa autorov nového konceptu, vo vesmíre existovala hypotetická elementárna častica - rechiton (alebo reheaton, z anglického reheaton), ktorej rozpad viedol k vytvoreniu dnes pozorovanej fyziky.

Ako sa vesmír stával chladnejším (teplota hmoty a žiarenia klesla) a plochejším (geometria priestoru sa približovala k euklidovskej), rechitón sa rozpadol na mnoho ďalších častíc. Tvorili takmer neinteragujúce skupiny častíc, takmer identické, pokiaľ ide o druhy, ale líšia sa hmotnosťou Higgsovho bozónu, a teda svojimi vlastnými hmotnosťami.

Počet takýchto skupín častíc, ktoré podľa vedcov existujú v modernom vesmíre, dosahuje niekoľko tisíc biliónov. Jedna z týchto rodín zahŕňa fyziku opísanú štandardným modelom (SM), ako aj častice a interakcie pozorované pri experimentoch na LHC. Nová teória umožňuje opustiť stále neúspešne hľadanú supersymetriu a rieši problém hierarchie častíc.

Najmä, ak je hmotnosť Higgsovho bozónu vytvorená v dôsledku rozpadu rechitónu malá, potom bude hmotnosť zostávajúcich častíc veľká a naopak. Práve to rieši problém elektroslabej hierarchie spojenej s veľkou medzerou medzi experimentálne pozorovanými hmotnosťami elementárnych častíc a energetickými stupnicami raného vesmíru. Napríklad otázka, prečo je elektrón s hmotnosťou 0,5 megaelektronvoltu takmer 200-krát ľahší ako mión s rovnakými kvantovými číslami, zmizne sám od seba - vo vesmíre sú úplne rovnaké súbory častíc, kde tento rozdiel nie je taký výrazný .

Podľa novej teórie je Higgsov bozón pozorovaný pri experimentoch na LHC najľahšou časticou tohto typu, ktorá vznikla v dôsledku rozpadu rechitónu. Ďalšie skupiny zatiaľ neobjavených častíc sú spojené s ťažšími bozónmi – analógmi v súčasnosti objavených a dobre študovaných leptónov (nezúčastňujú sa silnej interakcie) a hadrónov (zúčastňujú sa silnej interakcie).

Nová teória neruší, ale nerobí to tak nevyhnutné zavedenie supersymetrie, čo znamená zdvojnásobenie (aspoň) počtu známych elementárnych častíc v dôsledku prítomnosti superpartnerov. Napríklad pre fotón - fotino, kvark - squark, higgs - higgsino atď. Rotácia superpartnerov sa musí líšiť o polovicu celého čísla od rotácie pôvodnej častice.

Matematicky sa častica a superčastica spájajú do jedného systému (supernásobku); všetky kvantové parametre a hmotnosti častíc a ich partnerov v presnej supersymetrii sa zhodujú. Predpokladá sa, že supersymetria je v prírode narušená, a preto hmotnosť superpartnerov výrazne prevyšuje hmotnosť ich častíc. Na detekciu supersymetrických častíc boli potrebné výkonné urýchľovače ako LHC.

Ak existuje supersymetria alebo akékoľvek nové častice alebo interakcie, autori novej štúdie veria, že by mohli byť objavené na stupniciach desiatich teraelektronvoltov. To je takmer na hranici možností LHC a ak je navrhovaná teória správna, objavenie nových častíc je tam krajne nepravdepodobné.

Obrázok: arXiv.org

Signál blízko 750 gigaelektrónvoltov, ktorý by mohol naznačovať rozpad ťažkej častice na dva gama fotóny, ako uviedli vedci zo spolupráce CMS (Compact Muon Solenoid) a ATLAS (Toroidal LHC ApparatuS) pracujúci na LHC v rokoch 2015 a 2016, je rozpoznaný štatistický šum. Od roku 2012, keď sa stal známym objav Higgsovho bozónu v CERN, neboli identifikované žiadne nové základné častice predpovedané rozšíreniami SM.

Kanadská a americká vedkyňa iránskeho pôvodu Nima Arkani-Hamed, ktorá navrhla novú teóriu, získala v roku 2012 cenu Fundamental Physics Prize. Cenu založil v tom istom roku ruský podnikateľ Jurij Milner.

Preto sa očakáva vznik teórií, v ktorých sa vytráca potreba supersymetrie. „Mnoho teoretikov, vrátane mňa, veria, že toto je úplne jedinečný čas, keď riešime dôležité a systémové otázky, a nie detaily akejkoľvek ďalšej elementárnej častice,“ povedal hlavný autor novej štúdie, fyzik. z Princetonskej univerzity (USA).

Nie všetci zdieľajú jeho optimizmus. Takže fyzik Matt Strassler z Harvardskej univerzity verí, že matematické opodstatnenie novej teórie je pritiahnuté za vlasy. Medzitým Paddy Fox z Národného urýchľovacieho laboratória Enrica Fermiho v Batávii (USA) verí, že nová teória bude testovaná v najbližších desiatich rokoch. Podľa jeho názoru častice vytvorené v skupine s akýmkoľvek ťažkým Higgsovým bozónom by mali zanechať svoje stopy na CMB - starovekom mikrovlnnom žiarení predpovedanom teóriou veľkého tresku.

Kognitívna ekológia: Vedci z University of Southampton urobili veľký prelom vo svojom pokuse odhaliť záhady nášho vesmíru. Jedným z najnovších výdobytkov teoretickej fyziky je holografický princíp.

Vedci z University of Southampton urobili významný prelom vo svojom pokuse odhaliť záhady nášho vesmíru. Jedným z najnovších výdobytkov teoretickej fyziky je holografický princíp. Podľa neho je náš vesmír považovaný za hologram a pre takýto holografický vesmír formulujeme fyzikálne zákony.

Najnovšia práca Prof. Skenderisa a Dr. Marca Caldarelliho z University of Southampton, Dr. Joan Camps z University of Cambridge a Dr. Blaise Gutero zo Severského inštitútu pre teoretickú fyziku Švédska bola publikovaná v časopise Physical Review D a venuje sa zjednoteniu negatívne zakriveného časopriestoru a plochého časopriestoru. Článok vysvetľuje, ako sa pomocou Gregoryho-Laflammého nestability niektoré typy čiernych dier rozlomia na menšie, ak sú narušené - ako keď sa pramienok vody rozbije na kvapky, keď sa ho dotknete prstom. Tento fenomén čiernych dier bol už v minulosti dokázaný v rámci počítačových simulácií a súčasná práca popísala jeho teoretický základ ešte hlbšie.

Časopriestor je zvyčajne pokusom opísať existenciu priestoru v troch dimenziách, kde čas pôsobí ako štvrtá dimenzia a všetky štyri sa spájajú, aby vytvorili kontinuum alebo stav, v ktorom sa štyri prvky nedajú oddeliť.

Plochý časopriestor a negatívny časopriestor popisujú prostredie, v ktorom Vesmír nie je kompaktný, priestor sa rozširuje nekonečne, neustále v čase, akýmkoľvek smerom. Gravitačné sily, podobne ako tie, ktoré vytvára hviezda, najlepšie popisuje plochý časopriestor. Záporne zakrivený časopriestor opisuje vesmír naplnený negatívnou energiou vákua. Matematika holografie je najlepšie pochopená z hľadiska negatívne zakriveného časopriestorového modelu.

Profesor Skenderis vyvinul matematický model, v ktorom existujú neuveriteľné podobnosti medzi plochým časopriestorom a negatívne zakriveným časopriestorom, ale ten druhý je formulovaný so záporným počtom dimenzií mimo naše vnímanie.

„Podľa holografie má vesmír na základnej úrovni o jeden rozmer menej, ako sme zvyknutí v každodennom živote, a riadi sa zákonmi podobnými elektromagnetizmu,“ hovorí Skenderis. "Táto myšlienka je v súlade s tým, ako vidíme obyčajný hologram, keď sa obraz s tromi rozmermi odráža na dvojrozmernej rovine, ako hologram na kreditnej karte, ale predstavte si celý vesmír zakódovaný týmto spôsobom."
„Náš výskum pokračuje a dúfame, že nájdeme ďalšie prepojenia medzi plochým časopriestorom, negatívne zakriveným časopriestorom a holografiou. Tradičné teórie o tom, ako náš vesmír funguje, sú zredukované na individuálny popis jeho samotnej podstaty, no každá z nich sa v určitom bode zrúti. Naším konečným cieľom je nájsť nové kombinované chápanie vesmíru, ktoré bude fungovať vo všetkých smeroch.“
Profesor Skenderis v októbri 2012 vstúpil do prvej dvadsiatky najvýznamnejších vedcov sveta. Za zváženie otázky "Mal priestor a čas začiatok?" dostal odmenu 175 000 dolárov. Možno nám holografický model vesmíru umožní zistiť, čo bolo pred Veľkým treskom? publikovaný