Ki kote nou te ale mal?

Fizik te twouve tèt li nan yon bout dezagreyab. Malgre ke li gen pwòp modèl estanda li, dènyèman complétée pa patikil Higgs la, tout pwogrè sa yo fè ti kras pou eksplike gwo mistè modèn yo, enèji nwa, matyè nwa, gravite, asimetri matyè-antimatè, e menm osilasyon neutrino.

Roberto Unger ak Lee Smolin

Lee Smolin, yon fizisyen byen li te ye ki te mansyone pou ane kòm youn nan kandida yo serye pou Pri Nobèl la, dènyèman pibliye ak filozòf la. Roberto Ungerem, liv "Linivè a Singular ak reyalite tan an". Nan li, otè yo analize, chak nan pwen de vi nan disiplin yo, eta a konfonn nan fizik modèn. "Syans echwe lè li kite domèn verifikasyon eksperimantal ak posibilite pou refi," yo ekri. Yo ankouraje fizisyen yo tounen nan tan epi chèche yon nouvo kòmansman.

Ofri yo se byen espesifik. Smolin ak Unger, pou egzanp, vle nou retounen nan konsèp la Yon sèl linivè. Rezon ki fè la se senp - nou fè eksperyans sèlman yon sèl linivè, epi youn nan yo ka envestige syantifikman, pandan ke reklamasyon nan egzistans la nan pliryèl yo se anpirik pa verifye.. Yon lòt sipozisyon ke Smolin ak Unger pwopoze aksepte se jan sa a. reyalite tanpa bay teorisyen yo yon chans jwenn lwen sans nan reyalite ak transfòmasyon li yo. Epi, finalman, otè yo ankouraje yo kenbe pasyon a pou matematik, ki, nan modèl "bèl" ak elegant li yo, kraze lwen mond lan reyèlman ki gen eksperyans ak posib. tcheke eksperimantal.

Ki moun ki konnen "matematik bèl" teyori fisèl, lèt la fasil rekonèt kritik li yo nan postula ki anwo yo. Sepandan, pwoblèm nan se pi jeneral. Anpil deklarasyon ak piblikasyon jodi a kwè ke fizik te rive nan yon bout mouri. Nou dwe fè yon erè yon kote sou wout la, anpil chèchè admèt.

Kidonk Smolin ak Unger pa poukont yo. Kèk mwa de sa nan "Nati" George Ellis i Joseph Swa pibliye yon atik sou pwoteje entegrite fizik lapa kritike moun ki pi plis ak plis enkline ranvwaye nan yon endefini "demen" eksperyans yo teste divès kalite "alamòd" teyori kosmolojik. Yo ta dwe karakterize pa "ase distenksyon" ak valè eksplikasyon. "Sa kraze tradisyon syantifik ki gen plizyè syèk ki fè konnen konesans syantifik se konesans. anpirik konfimesyantis fè sonje. Reyalite yo montre klèman "enpas eksperimantal" nan fizik modèn.. Dènye teyori yo sou nati a ak estrikti nan mond lan ak Linivè, kòm yon règ, pa ka verifye pa eksperyans ki disponib pou limanite.

Analog patikil supèsimetrik - Vizyalizasyon

Lè yo dekouvri boson Higgs la, syantis yo te "reyalize" Creole Modèl. Sepandan, mond lan nan fizik se byen lwen satisfè. Nou konnen sou tout kark ak lepton yo, men nou pa gen okenn lide ki jan yo rekonsilye sa a ak teyori Einstein nan gravite. Nou pa konnen ki jan yo konbine mekanik pwopòsyon ak gravite pou kreye yon teyori aderan nan gravite pwopòsyon. Nou menm tou nou pa konnen ki sa Big Bang la ye (oswa si te vrèman gen youn).

Kounye a, se pou yo rele li fizisyen endikap yo, yo wè pwochen etap la apre modèl la estanda nan supèsimetri (SUSY), ki predi ke chak patikil elemantè ke nou konnen gen yon "patnè" simetrik. Sa a double kantite total blòk bilding pou matyè, men teyori a anfòm parfe nan ekwasyon matematik yo epi, sa ki enpòtan, ofri yon chans debouche mistè a nan matyè nwa cosmic. Li te sèlman rete tann pou rezilta yo nan eksperyans nan Gwo Hadron Collider la, ki pral konfime egzistans lan nan patikil supèsimetrik.

Sepandan, pa gen okenn dekouvèt sa yo poko te tande soti nan Jenèv. Si pa gen anyen nouvo toujou soti nan eksperyans LHC, anpil fizisyen kwè ke teyori simetrik yo ta dwe tou dousman retire, osi byen ke sipèstriktiki baze sou supèsimetri. Gen syantifik ki pare pou defann li, menm si li pa jwenn konfimasyon eksperimantal, paske teyori SUSA a "twò bèl pou li bay manti". Si sa nesesè, yo gen entansyon reevalye ekwasyon yo pou pwouve ke mas patikil supèsimetrik yo tou senpleman andeyò ranje LHC la.

Anomali payen anomali

Enpresyon - li fasil pou di! Sepandan, lè, pou egzanp, fizisyen yo reyisi mete yon muon nan òbit alantou yon pwoton, ak pwoton an "gonfle", Lè sa a, bagay etranj kòmanse rive nan fizik la ke nou konnen. Yon vèsyon pi lou nan atòm idwojèn nan kreye epi li vire soti ke nwayo a, i.e. pwoton nan yon atòm konsa pi gwo (sa vle di gen yon reyon pi gwo) pase pwoton "òdinè".

Fizik jan nou konnen li pa ka eksplike fenomèn sa a. Muon an, lepton ki ranplase elèktron nan atòm nan, ta dwe konpòte tankou yon elèktron - e li fè sa, men poukisa chanjman sa a afekte gwosè pwoton an? Fizisyen yo pa konprann sa. Petèt yo ta ka jwenn sou li, men... tann yon minit. Gwosè pwoton an gen rapò ak teyori fizik aktyèl yo, espesyalman modèl estanda a. Teorisyen yo te kòmanse vent entèraksyon ineksplikab sa a yon nouvo kalite entèraksyon fondamantal. Sepandan, sa a se sèlman espekilasyon byen lwen tèlman. Tout wout la, eksperyans yo te pote soti ak atòm deteryòm, kwè ke yon netwon nan nwayo a ka enfliyanse efè yo. Pwoton yo te menm pi gwo ak muons alantou pase ak elektwon.

Yon lòt bagay fizik relativman nouvo se egzistans ki te parèt kòm rezilta rechèch syantis yo nan Trinity College Dublin. nouvo fòm limyè. Youn nan karakteristik yo mezire nan limyè se momantòm angilè li yo. Jiska kounye a, yo te kwè ke nan anpil fòm limyè, momantòm angilè a se yon miltip nan Konstan Planck la. Pandan se tan, Dr. Kyle Ballantine ak pwofesè Pòl Eastham i Jan Donegan te dekouvri yon fòm limyè kote momantòm angilè chak foton se mwatye konstan Planck la.

Dekouvèt remakab sa a montre ke menm pwopriyete debaz limyè, ke nou te panse konstan, ka chanje. Sa a pral gen yon enpak reyèl sou etid la nan nati a nan limyè epi yo pral jwenn aplikasyon pratik, pou egzanp, nan kominikasyon an sekirite optik. Depi ane 80 yo, fizisyen yo te mande ki jan patikil deplase nan sèlman de dimansyon espas ki genyen twa dimansyon. Yo te jwenn ke nou ta pral fè fas ak anpil fenomèn etranj, ki gen ladan patikil ki gen valè pwopòsyon yo ta dwe fraksyon. Koulye a, li te pwouve pou limyè. Sa a trè enteresan, men sa vle di ke anpil teyori toujou bezwen mete ajou. Lè sa a se sèlman kòmansman an nan koneksyon an ak nouvo dekouvèt ki pote fèmantasyon nan fizik.

Sa gen yon ane, enfòmasyon te parèt nan medya ke fizisyen nan Inivèsite Cornell te konfime nan eksperyans yo. Quantum Zeno efè – posiblite pou sispann yon sistèm pwopòsyon sèlman lè w fè obsèvasyon kontinyèl. Li te rele apre ansyen filozòf grèk la ki te deklare ke mouvman se yon ilizyon ki enposib an reyalite. Koneksyon an nan panse ansyen ak fizik modèn se travay la Baidyanatha peyi Lejip i George Sudarshan nan University of Texas, ki te dekri paradoks sa a an 1977. David Wineland, yon fizisyen Ameriken ak Pri Nobèl gayan nan fizik, ak ki moun MT te pale nan Novanm 2012, te fè premye obsèvasyon eksperimantal nan efè Zeno, men syantis yo pa dakò si eksperyans li konfime egzistans lan nan fenomèn nan.

Vizyalizasyon eksperyans Wheeler la

Ane pase a li te fè yon nouvo dekouvèt Mukund Vengalattoreki, ansanm ak ekip rechèch li a, te fè yon eksperyans nan laboratwa ultracold nan Cornell University. Syantis yo te kreye ak refwadi yon gaz apeprè yon milya atòm rubidyòm nan yon chanm vakyòm epi yo te sispann mas la ant reyon lazè. Atòm yo te òganize tèt yo e yo te fòme yon sistèm lasi - yo te konpòte yo tankou si yo te nan yon kò cristalline. Nan tan trè frèt, yo te kapab deplase soti nan yon kote nan yon kote nan vitès trè ba. Fizisyen yo te obsève yo anba yon mikwoskòp epi eklere yo ak yon sistèm imaj lazè pou yo te kapab wè yo. Lè lazè a te etenn oswa nan entansite ba, atòm yo te fè yon tinèl lib, men kòm reyon lazè a te vin pi klere ak mezi yo te fè pi souvan, pousantaj pénétration tonbe sevè.

Vengalattore rezime eksperyans li jan sa a: "Kounye a, nou gen yon opòtinite inik kontwole dinamik pwopòsyon sèlman atravè obsèvasyon." Èske panse "ideyalis" yo, soti nan Zeno rive nan Berkeley, te pase nan rizib nan "laj rezon an", èske yo te gen rezon ke objè egziste sèlman paske nou gade yo?

Dènyèman, plizyè anomali ak enkonsistans ak teyori yo (aparamman) ki te estabilize sou ane yo te souvan parèt. Yon lòt egzanp soti nan obsèvasyon astwonomik - yon kèk mwa de sa li te tounen soti ke linivè a ap agrandi pi vit pase modèl fizik li te ye yo sijere. Dapre yon atik Lanati avril 2016, mezi savant Johns Hopkins University te 8% pi wo pase fizik modèn yo te espere. Syantis yo te itilize yon nouvo metòd analiz de sa yo rele bouji estanda yo, i.e. sous limyè yo konsidere kòm ki estab. Yon fwa ankò, kòmantè nan kominote syantifik la di rezilta sa yo montre yon pwoblèm grav ak teyori aktyèl yo.

Youn nan eksepsyonèl fizisyen modèn yo, Jan Archibald Wheeler, te pwopoze yon vèsyon espas nan eksperyans doub-fant li te ye nan moman an. Nan konsepsyon mantal li a, limyè ki soti nan yon kwaza, yon milya ane limyè lwen, pase nan de kote opoze nan galaksi an. Si obsèvatè yo obsève chak nan chemen sa yo separeman, yo pral wè foton. Si tou de an menm tan, yo pral wè vag la. Kontinwe Sam zak obsève chanje nati limyè aki te kite kwaza a yon milya ane de sa.

Dapre Wheeler, pi wo a pwouve ke linivè a pa ka egziste nan yon sans fizik, omwen pa nan sans nan ke nou yo abitye konprann "yon eta fizik." Li pa ka rive nan tan lontan an tou, jiskaske... nou te pran yon mezi. Kidonk, dimansyon aktyèl nou an enfliyanse tan lontan an. Se konsa, ak obsèvasyon nou yo, deteksyon ak mezi, nou fòme evènman yo nan tan lontan an, tounen nan tan, jiska ... nan konmansman an nan Linivè!

Rezolisyon ologram fini

Fizik twou nwa sanble endike, jan omwen kèk modèl matematik sijere, ke linivè nou an se pa sa sans nou yo di nou yo dwe, se sa ki, twa dimansyon (katriyèm dimansyon an, tan, se enfòme pa lespri a). Reyalite a ki antoure nou ka ologram se yon pwojeksyon nan yon plan esansyèlman de dimansyon, byen lwen. Si foto sa a nan linivè a kòrèk, ilizyon an nan nati a twa dimansyon nan espas tan ka disparèt le pli vit ke zouti rechèch ki disponib yo vin ase sansib. Craig Hogan, yon pwofesè nan fizik nan Fermilab ki te pase ane etidye estrikti fondamantal nan linivè a, sijere ke nivo sa a te jis rive. Si linivè a se yon ologram, petèt nou te rive nan limit rezolisyon reyalite. Gen kèk fizisyen ki te pwopoze ipotèz curieux ke espas-tan n ap viv nan pa finalman kontinyèl, men, tankou yon imaj nan yon foto dijital, nan nivo ki pi fondamantal li yo konsiste de kèk kalite "grenn" oswa "piksèl". Si se konsa, reyalite nou an dwe gen yon sòt de "rezolisyon" final la. Men ki jan kèk chèchè entèprete "bri" ki te parèt nan rezilta detektè vag gravitasyonèl Geo600 la kèk ane de sa.

Pou teste ipotèz etranj sa a, Craig Hogan ak ekip li a te devlope entèferomètr ki pi egzak nan mond lan, ki rele Hogan olomètrki ta dwe ban nou mezi ki pi egzak nan sans nan espas-tan. Eksperyans lan, ki gen non Fermilab E-990, se pa youn nan anpil lòt. Li gen pou objaktif pou demontre nati pwopòsyon espas tèt li ak prezans sa syantis yo rele "bri olografik". Olomèt la konsiste de de entèferomèt kòt a kòt ki voye reyon lazè yon sèl-kilowat nan yon aparèy ki divize yo an de travès pèpandikilè 40-mèt. Yo reflete epi retounen nan pwen separasyon an, kreye fluctuations nan klète reyon limyè yo. Si yo lakòz yon mouvman sèten nan aparèy la divizyon, Lè sa a, sa a pral prèv nan Vibration nan espas tèt li.

Soti nan pwen de vi nan fizik pwopòsyon, li te kapab leve san yon rezon. nenpòt kantite linivè. Nou te fini nan yon sèl patikilye sa a, ki te dwe satisfè yon kantite kondisyon sibtil pou yon moun viv nan li. Lè sa a, nou pale sou mond antwopik. Pou yon kwayan, yon sèl linivè antwopik kreye pa Bondye se ase. Vizyon materyalis la pa aksepte sa epi li sipoze ke gen anpil linivè oswa ke linivè aktyèl la se jis yon etap nan evolisyon enfini multivè a.

Otè vèsyon modèn lan Ipotèz linivè kòm yon simulation (yon konsèp ki gen rapò ak ologram la) se yon teorisyen Niklas Bostrum. Li deklare ke reyalite a nou wè se jis yon simulation ke nou pa okouran de. Syantis la sijere ke si ou ka kreye yon simulation serye nan yon sivilizasyon antye oswa menm linivè a tout antye lè l sèvi avèk yon òdinatè pwisan ase, ak moun yo simulation ka fè eksperyans konsyans, li trè posib ke pral gen yon gwo kantite bèt sa yo. simulation ki te kreye pa sivilizasyon avanse - epi nou ap viv nan youn nan yo, nan yon bagay ki sanble ak "Matrix la".

Tan pa enfini

Se konsa, petèt li lè yo kraze paradigm yo? Debunking yo pa gen anyen patikilyèman nouvo nan istwa a nan syans ak fizik. Apre yo tout, li te posib yo subverti geosantrism, nosyon an nan espas kòm yon etap inaktif ak tan inivèsèl, nan kwayans ke Linivè a se estatik, nan kwayans nan san pitye nan mezi ...

paradigm lokal li pa byen enfòme ankò, men li tou mouri. Erwin Schrödinger ak lòt kreyatè mekanik pwopòsyon remake ke anvan zak la nan mezi, foton nou an, tankou chat la pi popilè yo mete nan yon bwat, se poko nan yon sèten eta, yo te polarize vètikal ak orizontal an menm tan an. Kisa ki ka rive si nou mete de foton konplitché byen lwen epi egzamine eta yo separeman? Koulye a, nou konnen ke si foton A polarize orizontal, Lè sa a, foton B dwe polarize vètikal, menm si nou mete li yon milya ane limyè pi bonè. Tou de patikil yo pa gen yon eta egzak anvan mezi yo, men apre yo fin louvri youn nan bwat yo, lòt la imedyatman "konnen" ki pwopriyete li ta dwe pran. Li rive nan kèk kominikasyon ekstraòdinè ki pran plas deyò nan tan ak espas. Dapre nouvo teyori entanglement, lokalite se pa yon sètitid ankò, ak de patikil w pèdi separe ka konpòte kòm yon ankadreman referans, inyore detay tankou distans.

Piske syans fè fas ak diferan paradigm, poukisa li pa ta dwe kraze opinyon fiks ki pèsiste nan lespri fizisyen yo epi ki repete nan sèk rechèch yo? Petèt li pral sipèmetri susmansyone a, petèt kwayans nan egzistans enèji nwa ak matyè, oswa petèt lide nan Big Bang la ak ekspansyon nan Linivè?

Jiskaprezan, pwennvi ki genyen an se ke linivè a ap agrandi nan yon vitès ki toujou ap ogmante e li pwobableman ap kontinye fè sa endefiniman. Sepandan, gen kèk fizisyen ki te note ke teyori ekspansyon p'ap janm fini an nan linivè a, ak espesyalman konklizyon li ke tan se enfini, prezante yon pwoblèm nan kalkile pwobabilite pou yon evènman rive. Gen kèk syantis ki diskite ke nan pwochen 5 milya ane yo, tan pral pwobableman fini akòz kèk kalite katastwòf.

Fizik Rafael Busso nan University of California ak kòlèg li yo te pibliye yon atik sou arXiv.org ki eksplike ke nan yon linivè p'ap janm fini an, menm evènman ki pi enkwayab yo pral rive pi bonè oswa pita - epi anplis, yo pral rive. yon kantite enfini de fwa. Piske pwobabilite defini an tèm de kantite relatif evènman yo, li pa fè okenn sans pou endike okenn pwobabilite nan letènite, paske chak evènman ap gen menm chans. "Enflasyon tout tan an gen konsekans pwofon," ekri Busso. "Nenpòt evènman ki gen yon pwobabilite ki pa zewo pou rive ap rive enfiniman anpil fwa, pi souvan nan rejyon ki lwen ki pa janm te an kontak." Sa afebli baz prediksyon pwobabilite nan eksperyans lokal yo: si yon kantite enfini obsèvatè atravè linivè a genyen lotri a, sou ki baz ou ka di ke genyen lotri a pa fasil? Natirèlman, gen tou enfiniman anpil moun ki pa gayan, men nan ki sans gen plis nan yo?

Yon solisyon a pwoblèm sa a, fizisyen eksplike, se asime ke tan ap fini. Lè sa a, pral gen yon kantite fini nan evènman, ak evènman fasil pral rive mwens souvan pase sa ki gen anpil chans.

Moman "koupe" sa a defini yon seri sèten evènman pèmèt. Se konsa, fizisyen yo te eseye kalkile pwobabilite ke tan ta fini. Yo bay senk metòd diferan tan ki fini. Nan de senaryo yo, gen yon chans 50 pousan ke sa pral rive nan 3,7 milya ane. Lòt de yo gen yon chans 50% nan 3,3 milya ane. Gen anpil ti tan ki rete nan senkyèm senaryo a (tan Planck). Avèk yon wo degre de pwobabilite, li ka menm nan ... pwochen dezyèm lan.

Èske li pa travay?

Erezman, kalkil sa yo predi ke pifò obsèvatè yo se sa yo rele Timoun Boltzmann yo, ki soti nan dezòd fluctuations pwopòsyon nan linivè byen bonè. Paske pifò nan nou pa, fizisyen yo te rejte senaryo sa a.

"Ou ka wè fwontyè a kòm yon objè ki gen atribi fizik, ki gen ladan tanperati," otè yo ekri nan papye yo. "Lè w fin rankontre nan fen tan an, matyè a pral rive nan ekilib tèmodinamik ak orizon an. Sa a sanble ak deskripsyon matyè ki tonbe nan yon twou nwa, yon obsèvatè deyò fè.

Enflasyon kosmik ak multivès la

Premye sipozisyon an se sa Linivè a toujou ap agrandi nan enfiniki se yon konsekans teyori jeneral relativite a epi li byen konfime pa done eksperimantal. Dezyèm sipozisyon an se ke pwobabilite a baze sou frekans evènman relatif. Finalman, twazyèm sipozisyon an se ke si espas tan se vrèman enfini, Lè sa a, sèl fason pou detèmine pwobabilite pou yon evènman se limite atansyon ou. yon sou-ansanm fini nan multivè enfini.

Èske li gen sans?

Agiman Smolin ak Unger yo, ki fòme baz atik sa a, sijere ke nou ka sèlman eksplore linivè nou an eksperimantal, rejte nosyon an nan yon multivèr. Pandan se tan, analiz de done yo kolekte pa teleskòp espas Ewopeyen Planck la te revele prezans nan anomali ki ka endike yon entèraksyon ki dire lontan ant linivè nou an ak yon lòt. Kidonk, sèlman obsèvasyon ak eksperyans montre lòt linivè.

Anomali yo dekouvri pa Obsèvatwa Planck la

Gen kèk fizisyen kounye a espekile ke si gen yon èt yo rele Multiverse a, ak tout linivè konstitiyan li yo, te vin nan egzistans nan yon sèl Big Bang, Lè sa a, li te kapab rive ant yo. eklatman. Dapre rechèch ekip Obsèvatwa Planck la, kolizyon sa yo ta yon ti jan menm jan ak kolizyon de bul savon, kite tras sou sifas ekstèn linivè yo, ki teyorikman ta ka anrejistre kòm anomali nan distribisyon radyasyon background mikwo ond. Enteresan, siyal yo anrejistre nan teleskòp Planck yo sanble sijere ke kèk kalite Linivè tou pre nou trè diferan de pa nou an, paske diferans ki genyen ant kantite patikil subatomik (baryon) ak foton nan li ka menm dis fwa pi gran pase " isit la". . Sa ta vle di ke prensip fizik ki kache yo ka diferan de sa nou konnen.

Siyal yo detekte gen anpil chans soti nan yon epòk byen bonè nan linivè a - sa yo rele an recombinaisonlè pwoton ak elektwon yo te kòmanse rantre ansanm pou fòme atòm idwojèn (pwobabilite pou yon siyal ki soti nan sous relativman ki tou pre se anviwon 30%). Prezans nan siyal sa yo ka endike yon entansifikasyon nan pwosesis la rekonbinasyon apre kolizyon an nan Linivè nou an ak yon lòt, ak yon pi gwo dansite nan matyè baryonik.

Nan yon sitiyasyon kote konjekti kontradiktwa ak pi souvan piman teyorik akimile, kèk syantis notables pèdi pasyans yo. Sa a se evidans yon deklarasyon solid Neil Turok nan Perimeter Institute nan Waterloo, Kanada, ki moun ki, nan yon entèvyou 2015 ak NewScientist, te anmède ke "nou pa kapab fè sans de sa n ap jwenn." Li te ajoute: "Teyori ap vin pi plis ak plis konplèks ak sofistike. Nou voye jaden siksesif, mezi ak simetri nan pwoblèm nan, menm avèk yon kle, men nou pa ka eksplike reyalite ki pi senp yo. Anpil fizisyen evidamman anmède pa lefèt ke vwayaj mantal teyorisis modèn yo, tankou rezònman ki anwo a oswa teyori superstring, pa gen anyen fè ak eksperyans yo ki aktyèlman ap fèt nan laboratwa, epi pa gen okenn prèv ki montre yo ka teste. eksperimantal. .

Èske li vrèman yon dead e li nesesè pou soti nan li, jan Smolin ak zanmi l 'filozòf la sijere? Oswa petèt nou ap pale de konfizyon ak konfizyon anvan kèk kalite dekouvèt epòk ki pral tann nou byento?

Nou envite w familyarize w ak Sijè pwoblèm nan.