A kérdések annyira nagyok, mint az univerzum, és (szinte) olyan régiak, mint az idő: honnan származtam, és miért vagyok itt? Ez úgy tűnhet, mint egy filozófus kérdezése, de ha tudományosbb választ kíván, próbáljon megkérdezni egy kozmológust.
kapcsolodo tartalom
- A korai univerzumban található ritka kvazárok kvartettje
A fizika ezen ágán nehéz dolgozni, hogy megpróbálja dekódolni a valóság természetét azáltal, hogy a matematikai elméleteket egy bizonyíték-sorozattal illeszti össze. Manapság a legtöbb kozmológus úgy gondolja, hogy az univerzum körülbelül 13, 8 milliárd évvel ezelőtt a nagyroham alatt jött létre, és egyre növekvő ütemben bővül. A kozmoszt egy szövetbe szövik, amelyet téridőnek hívunk, amelyet ragyogó galaxisok és láthatatlan sötét anyag kozmikus hálója hímít.
Kicsit furcsának tűnik, de az évtizedek során összeállított képek, kísérleti adatok és modellek halmaza alátámaszthatja ezt a leírást. És amint új információk kerülnek a képbe, a kozmológusok még világosabb módszereket fontolgatnak a világegyetem leírására - ideértve néhány olyan idegen javaslatot, amely ennek ellenére szilárd tudományban gyökerezik:
Bebizonyítja majd, hogy ez a lézerek és tükrök gyűjteménye az univerzum 2D-es hologram? (Fermilab) Az univerzum hologram
Nézze meg a 2D felületre nyomtatott szabványos hologramot, és látni fogja a kép 3D vetületét. Csökkentse a képet alkotó pontok méretét, és a hologram élesebb lesz. Az 1990-es években a fizikusok rájöttek, hogy valami hasonló történhet univerzumunkkal.
A klasszikus fizika a tér-idő szövetét négydimenziós szerkezetként írja le, a tér három dimenziójával és az idő egyikével. Einstein általános relativitáselmélete azt mondja, hogy a legalapvetőbb szinten ennek a szövetnek simanak és folytonosnak kell lennie. De még azelőtt volt, hogy a kvantummechanika ugrott fel a helyszínre. Míg a relativitáselmélet nagyszerű az univerzum látható skálán való leírásakor, a kvantumfizika mindent elmond nekünk arról, hogy a dolgok hogyan működnek az atomok és a szubatomi részecskék szintjén. A kvantumelméletek szerint, ha elég közel vizsgáljuk meg a téridő szövetét, akkor azt apró, apró információs szemcsékből kell készíteni, amelyek mindegyike százmilliárd milliárdszor kisebb, mint egy proton.
A Stanford fizikus, Leonard Susskind és a Nobel-díjas Gerard 't Hooft bemutatta számításokat, amelyek megmutatják, hogy mi történik, amikor megpróbálják összekapcsolni a téridő kvantum- és relativista leírásait. Megállapították, hogy matematikai szempontból a szövetnek 2D felülettel kell rendelkeznie, és a szemcséknek úgy kell viselkedniük, mint egy pontokkal egy hatalmas kozmikus képben, meghatározva a 3D-s univerzumunk „felbontását”. A kvantummechanika azt is elmondja nekünk, hogy ezeknek a szemeknek véletlenszerű rázkódásokat kell tapasztalniuk, amelyek időnként elmoshatják a vetületet és így kimutathatók. A múlt hónapban az amerikai Energiaügyi Minisztérium Fermi Nemzeti Gyorsító laboratóriumának fizikái elkezdték az adatgyűjtést a lézer és a tükrök rendkívül érzékeny elrendezésével, az úgynevezett Holométerrel. Ez a műszer finoman be van hangolva, hogy felvegye a miniatűr mozgást a tér-időben, és kiderítse, vajon valóban szemcsés-e a legkisebb léptékben. A kísérletnek legalább egy évre kell gyűjtenie az adatokat, így hamarosan tudjuk, ha hologramban élünk.
Az univerzum egy számítógépes szimuláció
Csakúgy, mint a Mátrix parcellája, valószínűleg egy nagyon fejlett számítógépes programban él, és még csak nem is ismeri azt. Ennek a gondolkodásnak néhány változatát már régóta vitatják, mielőtt Keanu elmondta első „whoa” -ját. Platón azon töprengett, vajon a világ illúziónak tartja-e magát, és a modern matematikusok küzdenek azért, mert a matematika univerzális - miért van az, hogy függetlenül attól, hogy hol vagy hol nézel, a 2 + 2 mindig 4-gyel egyenlő? Talán azért, mert ez az univerzum kódolásának alapvető része.
2012-ben a seattle-i washingtoni egyetem fizikusai azt állították, hogy ha digitális szimulációban élünk, lehet, hogy megtudjuk. A szokásos számítógépes modellek 3D-alapú rácson alapulnak, és néha maga a rács sajátos rendellenességeket generál az adatokban. Ha az univerzum hatalmas rács, akkor a kozmikus sugaraknak nevezett, nagy energiájú részecskék mozgása és eloszlása hasonló rendellenességeket mutathat fel - a mátrix hibája -, és bepillanthat a rács felépítésébe. A MIT mérnöke, Seth Lloyd 2013. évi tanulmánya érdekes pörgetést idéz elő a következő elgondolásra: Ha a téridő kvantumbitekből készül, akkor az univerzumnak egy hatalmas kvantumszámítógépnek kell lennie. Természetesen mindkét fogalom aggasztó kérdést vet fel: Ha az univerzum számítógépes program, akkor ki írta a kódot?
A Centaurus A galaxisában egy aktív szupermasszív fekete lyuk robbantja fel a sugárzás fúvókáit az űrbe. (ESO / WFI (látható); MPIfR / ESO / APEX / A.Weiss és munkatársai (mikrohullámú); NASA / CXC / CfA / R. Krafta és munkatársai (röntgen)) Az univerzum egy fekete lyuk
Bármely „Csillagászat 101” könyv elmondja neked, hogy az univerzum a nagy robbantás idején született meg. De mi létezett azelőtt, és mi váltotta ki a robbanást? Nikodem Poplawski, akkoriban az Indianai Egyetemen készített 2010. évi tanulmánya arra késztette a következtetést, hogy univerzumunkat egy igazán nagy fekete lyukban kovácsolták be.
Miközben Stephen Hawking folyamatosan meggondolja magát, a fekete lyuk népszerű meghatározása a tér-idő olyan sűrű régiója, hogy egy bizonyos ponton túl semmi sem kerülheti el a gravitációs vonzódását. A fekete lyukak akkor alakulnak ki, amikor sűrű anyagcsomagok összeomlanak magukban, például a különösen izmos csillagok halálakor. Az egyenletek néhány, a fekete lyukakat leíró változata azt állítja, hogy a tömörített anyag nem teljesen összeomlik egy pontba - vagy szingularitásba -, hanem visszatér, visszaforgatva forró, összekevert anyagot.
Poplawski becsapta a számokat, és megállapította, hogy az univerzum alakjának és összetételének megfigyelései megegyeznek a születő fekete lyuk matematikai képével. A kezdeti összeomlás megegyezik a nagy robbantással, és mindent, ami bennünk és körülöttünk, az összekevert anyag hűtött, átrendezett komponenseiből készül. Még jobb, ha az elmélet azt sugallja, hogy univerzumunk minden fekete lyuka maguk a kapuk lehetnek az alternatív valóságok számára. Szóval hogyan tesztelhetjük? Ez a modell olyan fekete lyukakon alapul, amelyek forognak, mivel ez a forgás része annak, amely megakadályozza az eredeti anyag teljes összeomlását. Poplawski szerint a galaxisok felmérésekor látnunk kell a „szülő” fekete lyukból örökölt spin visszhangját, ahol a hatalmas klaszterek enyhe, de potenciálisan kimutatható, előnyben részesített irányban mozognak.
Az univerzum egy buborék az univerzumok óceánjában
Egy újabb kozmikus puzzle akkor merül fel, ha figyelembe vesszük, mi történt a nagy robbantás utáni második pillanatban. Nem sokkal az univerzum születése után kibocsátott ereklyefény térképei azt mondják, hogy a baba téridője egy pillanat alatt exponenciálisan növekedett, mielőtt enyhültebben ütemezett a tágulási sebességgel. Ez az inflációnak nevezett folyamat nagyon népszerű a kozmológusok körében, és további lendületet kapott ebben az évben a térbeli idő gravitációs hullámoknak nevezett hullámainak lehetséges (de még nem megerősített) felfedezésével, amely a gyors növekedés kilátása volt.
Ha az infláció megerősítést nyer, egyes teoretikusok azt állítják, hogy több univerzum habos tengerében kell élnünk. Az infláció legkorábbi modelljei szerint a nagy robbantás előtt a téridő tartalmazta a hamis vákuumot, az anyagot és a sugárzást nem tartalmazó, nagy energiájú mezőt, amely eredendően instabil. A stabil állapot eléréséhez a vákuum úgy kezd buborékolni, mint egy forrásban lévő víz. Minden buborékkal új univerzum született, amely végtelen multiverszt eredményez.
Ennek az ötletnek a tesztelésével az a baj, hogy a kozmosz nevetségesen hatalmas - a megfigyelhető világegyetem mintegy 46 milliárd fényévig terjed minden irányban - és még a legjobb távcsöveink sem remélhetik, hogy megpillantják egy ilyen nagy buborék felszínét. Az egyik lehetőség tehát bármilyen bizonyíték megkeresése a buborék-univerzumunk ütközéséről a másikkal. Manapság a nagyrobbanás emlékfényének legjobb térképén szokatlan hideg folt jelenik meg az égen, amely "zúzódás" lehet egy kozmikus szomszédba ütközéssel. Vagy lehet statisztikai kakas. Tehát egy kutatói csoport, amelyet Carroll Wainwright vezet a Kaliforniai Egyetemen, a Santa Cruzban, számítógépes modelleket futtatott, hogy kitalálja, milyen más nyomokat hagyhatna ki egy buborékos ütközés a nagy bumm visszhangjában.
