Vprašanja so velika kot vesolje in (skoraj) stara kot čas: Od kod sem prišla in zakaj sem tu? To se morda sliši kot vprašanje filozofa, vendar če želite bolj znanstveni odgovor, poskusite vprašati kozmologa.
Sorodne vsebine
- Redki kvartet kvartarjev, ki jih najdemo v zgodnjem vesolju
Ta veja fizike je naporna pri poskušanju dekodiranja narave resničnosti, tako da se matematične teorije ujemajo s kopico dokazov. Danes večina kozmologov meni, da je vesolje nastalo med velikim naletom pred približno 13, 8 milijarde let in se širi z vedno večjo hitrostjo. Kozmos je vtkan v tkanino, ki ji rečemo prostor-čas, ki je vezena s kozmičnim spletom sijajnih galaksij in nevidne temne snovi.
Sliši se nekoliko nenavadno, vendar lahko kopice slik, eksperimentalnih podatkov in modelov, sestavljenih v desetletjih, podkrepijo ta opis. Ko se novi sliki dodajo nove informacije, kozmologi razmišljajo o še bolj divjih načinih, kako bi opisali vesolje - vključno z nekaterimi nenavadnimi predlogi, ki so kljub temu zakoreninjeni v trdni znanosti:
Bo ta zbirka laserjev in ogledal dokazala, da je vesolje dvodelni hologram? (Fermilab) Vesolje je hologram
Poglejte standardni hologram, natisnjen na 2D površini, in videli boste 3D projekcijo slike. Zmanjšajte velikost posameznih pik, ki sestavljajo sliko, in hologram postane ostrejši. V devetdesetih letih so fiziki spoznali, da se kaj takega lahko dogaja z našim vesoljem.
Klasična fizika opisuje tkanino vesolja in časa kot štiridimenzionalno strukturo s tremi dimenzijami prostora in eno od časa. Einsteinova teorija splošne relativnosti pravi, da mora biti ta tkanina na svojem najosnovnejšem nivoju gladka in neprekinjena. Toda to je bilo še preden je na prizorišče skočila kvantna mehanika. Medtem ko je relativnost odlična pri opisovanju vesolja na vidnih lestvicah, nam kvantna fizika pove vse o tem, kako stvari delujejo na ravni atomov in subatomskih delcev. Po kvantnih teorijah, če preučite tkanino vesolja in časa, ki je dovolj blizu, bi morala biti sestavljena iz drobnih zrn informacij, vsakih sto milijard milijardkrat manjših od protona.
Stanfordov fizik Leonard Susskind in nobelov nagrajenec Gerard 't Hooft sta predstavila izračune, ki prikazujejo, kaj se zgodi, ko poskušate kombinirati kvantne in relativistične opise prostora-časa. Ugotovili so, da bi moralo biti matematično gledano dvodelna površina in zrna bi morala delovati kot pike v ogromni kozmični podobi, ki opredeljujejo "ločljivost" našega 3D vesolja. Kvantna mehanika nam tudi pravi, da bi morala ta zrna doživeti naključne tresljaje, ki bi občasno zameglili projekcijo in bili tako zaznavni. Prejšnji mesec so fiziki iz ameriškega nacionalnega pospeševalnega laboratorija Fermi v ameriškem ministrstvu za energijo začeli zbirati podatke z zelo občutljivo razporeditvijo laserjev in ogledal z imenom holometer. Ta instrument je natančno nastavljen, da v prostorskem času poišče najmanjše gibanje in razkrije, ali je v resnici zrnat v najmanjšem merilu. Poskus naj bi podatke zbiral vsaj eno leto, tako da bomo morda kmalu vedeli, ali živimo v hologramu.
Vesolje je računalniška simulacija
Tako kot zaplet Matrice, tudi vi živite v zelo naprednem računalniškem programu in ga sploh ne poznate. Nekatere različice tega razmišljanja so bile razpravljane že dolgo, preden je Keanu izgovoril svoje prvo "whoa". Platon se je spraševal, ali je svet, kot ga dojemamo, iluzija in sodobni matematiki se spopadajo z razlogom, da je matematika univerzalna - zakaj je ne glede na to, kdaj ali kam pogledate, 2 + 2 morata biti vedno enaka 4? Mogoče zato, ker je to temeljni del načina kodiranja vesolja.
Leta 2012 so fiziki z univerze v Washingtonu v Seattlu rekli, da če bomo živeli v digitalni simulaciji, bi to morda lahko ugotovili. Standardni računalniški modeli temeljijo na 3D mreži in včasih sama mreža ustvari posebne anomalije v podatkih. Če je vesolje obsežna mreža, lahko gibanje in porazdelitev visokoenergijskih delcev, imenovanih kozmični žarki, razkrijejo podobne anomalije - grozitev v Matriki - in nam pokažejo strukturo mreže. Dokument MIT-ovega inženirja Setha Lloyda iz leta 2013 je zasnoval intriganten koncept: Če je vesolje in čas iz kvantnih bitov, mora biti vesolje en velikanski kvantni računalnik. Seveda oba pojma vzbujata skrb vzbujajoče: Če je vesolje računalniški program, kdo ali kaj je napisal kodo?
Aktivna supermasivna črna luknja v jedru galaksije Centaurus A v vesolje izstreli curke sevanja. (ESO / WFI (vidno); MPIfR / ESO / APEX / A.Weiss idr. (Mikrovalovna); NASA / CXC / CfA / R.Kraft in drugi (rentgen)) Vesolje je črna luknja
Vsaka knjiga Astronomija 101 vam bo povedala, da je vesolje nastalo med velikim pokom. Toda kaj je obstajalo pred to točko in kaj je sprožilo eksplozijo? Iz leta 2010 objavljenega Nikodema Poplawskega na Univerzi v Indiani je bilo ugotovljeno, da je bilo naše vesolje kovano znotraj res velike črne luknje.
Medtem ko se Stephen Hawking neprestano spreminja, je priljubljena definicija črne luknje območje vesolja in časa tako gosto, da mimo določene točke nič ne uide gravitacijskemu potepu. Črne luknje se rodijo, ko se na njih zrušijo gosta zavojčka snovi, na primer med smrtjo zlasti zajetnih zvezd. Nekatere različice enačb, ki opisujejo črne luknje, pravijo, da se stisnjena snov ne zruši v točko - ali edinstvenost -, ampak namesto da odskoči nazaj in izvleče vročo, zmečkano snov.
Poplawski je strnil številke in ugotovil, da se opažanja oblike in sestave vesolja ujemajo z matematično sliko črne luknje, ki se rodi. Začetni zlom bi bil enak velikemu naletu in vse v in okoli nas bi bilo narejeno iz ohlajenih, preurejenih sestavnih delov te zmečkanine. Še bolje je, da teorija nakazuje, da so lahko vse črne luknje v našem vesolju prehod do alternativnih resničnosti. Kako ga torej preizkusimo? Ta model temelji na črnih luknjah, ki se vrtijo, saj je to vrtenje del tistega, kar preprečuje, da bi se prvotna zadeva popolnoma zrušila. Poplawski pravi, da bi morali v raziskovanjih galaksij opaziti odmev spina, podedovanega iz naše »matične« črne luknje, ogromni grozdi pa se premikajo v rahli, a potencialno zaznavni, najprimernejši smeri.
Vesolje je mehurček v oceanu vesoljev
Pojavi se še ena kozmična sestavljanka, ko razmisliš, kaj se je zgodilo v prvem zdrsu sekunde po velikem udarcu. Zemljevidi relikvijske svetlobe, oddajani kmalu po rojstvu vesolja, nam povedo, da je otroški prostor-čas na trenutke naraščal na trenutek očesa, preden se je naselil v bolj umirjeno hitrost širjenja. Ta postopek, imenovan inflacija, je med kozmologi precej priljubljen, letos pa je dobil nadaljnji zagon s potencialnim (vendar še vedno nepotrjenim) odkritjem valovanja v vesolju in času, imenovanim gravitacijski valovi, ki bi bili produkti hitre rasti.
Če se bo inflacija potrdila, bi nekateri teoretiki trdili, da moramo živeti v penatem morju več vesoljev. Nekateri najzgodnejši modeli inflacije pravijo, da je pred velikim udarcem vesolje-čas vseboval tako imenovano lažno vakuumo, visoko energijsko polje, ki je brez snovi in sevanja, ki je samo po sebi nestabilno. Da bi dosegel stabilno stanje, je vakuum začel vreti kot lonec z vrelo vodo. Z vsakim mehurčkom se je rojevalo novo vesolje, ki je povzročilo neskončen multiverse.
Težava pri preizkušanju te ideje je, da je kozmos smešno ogromen - opazovano vesolje se razteza na približno 46 milijard svetlobnih let v vseh smereh - in tudi naši najboljši teleskopi si ne morejo upati, da bodo tako veliki mehurčki gledali na površino. Ena od možnosti je torej iskati kakršne koli dokaze, da je naše vesolje mehurčkov trčilo v drugo. Danes naši najboljši zemljevidi relikvijske svetlobe velikega banga kažejo nenavadno hladno točko na nebu, ki bi lahko bila "modrica" od naleta na kozmičnega soseda. Lahko pa gre za statistično napako. Tako je skupina raziskovalcev pod vodstvom Carrolla Wainwrightja na kalifornijski univerzi v Santa Cruzu vodila računalniške modele, da bi ugotovila, kakšne druge sledi bi lahko puhli trk pustil v odmevu velikega treme.
