Întrebările sunt la fel de mari ca universul și (aproape) la fel de vechi ca timpul: De unde am venit și de ce sunt aici? Poate suna ca o întrebare pentru un filozof, dar dacă doriți un răspuns mai științific, încercați să întrebați un cosmolog.
Continut Asemanator
- Cvartar rar de cvasari găsit în Universul timpuriu
Această ramură a fizicii este greu de lucrat încercând să decodeze natura realității prin potrivirea teoriilor matematice cu un fascicul de dovezi. Astăzi, majoritatea cosmologilor consideră că universul a fost creat în timpul big bang-ului în urmă cu aproximativ 13, 8 miliarde de ani și se extinde într-un ritm în continuă creștere. Cosmosul este țesut într-o țesătură pe care o numim spațiu-timp, care este brodat cu o pânză cosmică de galaxii strălucitoare și materie întunecată invizibilă.
Sună puțin ciudat, dar grămezi de imagini, date experimentale și modele compilate pe parcursul a zeci de ani pot face backup acestei descrieri. Și pe măsură ce se adaugă noi imagini, cosmologii iau în considerare modalități chiar mai sălbatice de a descrie universul - inclusiv unele propuneri extravagante care sunt totuși înrădăcinate în știința solidă:
Această colecție de lasere și oglinzi va dovedi că universul este o hologramă 2D? (Fermilab) Universul este o hologramă
Priviți o hologramă standard, imprimată pe o suprafață 2D și veți vedea o proiecție 3D a imaginii. Reduceți dimensiunea punctelor individuale care alcătuiesc imaginea, iar holograma devine mai accentuată. În anii 90, fizicienii și-au dat seama că așa ceva se poate întâmpla cu universul nostru.
Fizica clasică descrie țesătura spațiului-timp ca o structură în patru dimensiuni, cu trei dimensiuni ale spațiului și una a timpului. Teoria relativității generale a lui Einstein spune că, la nivelul său de bază, această țesătură ar trebui să fie lină și continuă. Dar asta a fost înainte ca mecanica cuantică să sara pe scena. În timp ce relativitatea este excelentă în descrierea universului la scări vizibile, fizica cuantică ne spune totul despre modul în care lucrurile funcționează la nivelul atomilor și a particulelor subatomice. Conform teoriilor cuantice, dacă examinezi materialul spațiu-timp suficient de aproape, acesta ar trebui să fie format din cereale minuscule de informații, fiecare de o sută de miliarde de ori mai mică decât un proton.
Fizicianul lui Stanford, Leonard Susskind, și câștigătorul premiului Nobel, Gerard 't Hooft, au prezentat calcule care arată ce se întâmplă atunci când încercați să combinați descrieri cuantice și relativiste ale spațiului-timp. Ei au descoperit că, matematic vorbind, țesătura ar trebui să fie o suprafață 2D, iar boabele ar trebui să acționeze ca punctele dintr-o imagine cosmică vastă, definind „rezoluția” universului nostru 3D. Mecanica cuantică ne spune, de asemenea, că aceste boabe ar trebui să aibă experiențe aleatorii care pot ocoli ocazional proiecția și, astfel, să fie detectabile. Luna trecută, fizicienii de la Departamentul SUA al Energiei Naționale de Accelerare Laboratorul Fermi au început să strângă date cu un aranjament extrem de sensibil de lasere și oglinzi numit Holometru. Acest instrument este reglat fin pentru a ridica mișcarea minusculă în spațiu-timp și a dezvălui dacă este de fapt granulat la cea mai mică scară. Experimentul ar trebui să adune date cel puțin un an, așa că este posibil să știm suficient de curând dacă trăim într-o hologramă.
Universul este o simulare de calculator
La fel ca complotul Matrix, este posibil să trăiești într-un program de computer extrem de avansat și nici măcar nu îl știi. Unele versiuni ale acestei gândiri au fost dezbătute cu mult înainte ca Keanu să-și spună primul „whoa”. Platon s-a întrebat dacă lumea așa cum o percepem este o iluzie, iar matematicienii moderni se confruntă cu motivul pentru care matematica este universală - de ce, indiferent când sau unde arătați, 2 + 2 trebuie să fie întotdeauna egală cu 4? Poate pentru că aceasta este o parte fundamentală a modului în care a fost codificat universul.
În 2012, fizicienii de la Universitatea din Washington din Seattle au spus că, dacă trăim într-o simulare digitală, ar putea exista o modalitate de a afla. Modelele standard de computer se bazează pe o grilă 3D, iar uneori grila în sine generează anomalii specifice în date. Dacă universul este o grilă vastă, mișcările și distribuțiile particulelor de mare energie numite raze cosmice pot dezvălui anomalii similare - o sclipire în Matrice - și ne aruncă o privire asupra structurii grilei. O lucrare din 2013 a inginerului MIT, Seth Lloyd, construiește cazul pentru o rotire intrigantă a conceptului: Dacă spațiul-timp este format din biți cuantici, universul trebuie să fie un singur computer cuantic uriaș. Desigur, ambele noțiuni ridică o problemă: dacă universul este un program de calculator, cine sau ce a scris codul?
O gaură neagră activă supermassivă din miezul Centaurului O galaxie aruncă jeturi de radiații în spațiu. (ESO / WFI (vizibil); MPIfR / ESO / APEX / A.Weiss și colab. (Microunde); NASA / CXC / CfA / R.Kraft și colab. (Raze X)) Universul este o gaură neagră
Orice carte „Astronomy 101” vă va spune că universul a izbucnit în timpul big bang-ului. Dar ce exista înainte de acel moment și ce a declanșat explozia? O lucrare din 2010 de Nikodem Poplawski, pe atunci la Universitatea Indiana, a dat cazul ca universul nostru să fie falsificat într-o gaură neagră cu adevărat mare.
În timp ce Stephen Hawking continuă să se răzgândească, definiția populară a unei găuri negre este o regiune a spațiului-timp atât de densă încât, trecut de un anumit punct, nimic nu poate scăpa de atracția ei gravitațională. Găurile negre se nasc atunci când pachetele dense de materie se prăbușesc pe ele însele, cum ar fi în timpul morții unor stele mai ales. Unele versiuni ale ecuațiilor care descriu găurile negre continuă să spună că materia comprimată nu se prăbușește complet într-un punct - sau singularitate -, ci în schimb, răspunde înapoi, aruncând o materie fierbinte și înfiorătoare.
Poplawski a zguduit numerele și a constatat că observațiile formei și compoziției universului se potrivesc cu imaginea matematică a unei găuri negre care se naște. Prăbușirea inițială ar echivala cu bangul mare, și tot ce se află în jurul nostru și în jurul nostru ar fi făcut din componentele răcite, rearanjate ale acelei materii înfundate. Și mai bine, teoria sugerează că toate găurile negre din universul nostru pot fi ele însele porțile către realități alternative. Deci cum îl testăm? Acest model se bazează pe găuri negre care se învârt, deoarece această rotație face parte din ceea ce împiedică materia originală să se prăbușească complet. Poplawski spune că ar trebui să putem vedea un ecou al spinului moștenit de la gaura neagră a „părinților” din sondajele galaxiilor, cu grupuri vaste care se deplasează într-o direcție preferată ușoară, dar potențial detectabilă.
Universul este o bulă într-un ocean de universuri
Un alt puzzle cosmic apare atunci când luați în considerare ce s-a întâmplat în primele zdrențe de o secundă după big bang. Hărțile de lumină relicvă emise la scurt timp după nașterea universului ne spun că spațiul-timp al bebelușului a crescut exponențial în clipirea unui ochi înainte de a se stabili într-o rată de expansiune mai sedativă. Acest proces, numit inflație, este destul de popular în rândul cosmologilor și a obținut un impuls suplimentar anul acesta cu potențialul (dar încă neconfirmat) descoperire a ondulărilor în spațiu-timp numite valuri gravitaționale, care ar fi fost produse ale creșterii rapide.
Dacă inflația este confirmată, unii teoreticieni ar susține că trebuie să trăim într-o mare spumoasă cu mai multe universuri. Unele dintre cele mai vechi modele de inflație spun că înainte de big bang, spațiul-timp conținea ceea ce se cunoaște ca un vid fals, un câmp cu energie ridicată, lipsit de materie și radiații, în mod inestabil inestabil. Pentru a ajunge la o stare stabilă, vidul a început să bube ca un vas cu apă clocotită. Cu fiecare bulă s-a născut un nou univers, dând naștere unui multivers nesfârșit.
Problema cu testarea acestei idei este că cosmosul este ridicol de mare - universul observabil se întinde pentru aproximativ 46 de miliarde de ani lumină în toate direcțiile - și chiar și cele mai bune telescoape ale noastre nu pot spera să privească la suprafața unei bule atât de mari. Apoi, o opțiune este să căutăm orice dovadă a universului nostru cu bule care se ciocnește cu altul. Astăzi, cele mai bune hărți ale luminii relicve ale lui Big Bang arată o pată rece neobișnuită pe cer, care ar putea fi o „vânătăi” de la lovirea într-un vecin cosmic. Sau ar putea fi o schemă statistică. Așadar, o echipă de cercetători condusă de Carroll Wainwright la Universitatea din California, Santa Cruz, a derulat modele de computer pentru a-și da seama ce alte feluri de urme pe care o coliziune bubuitoare le-ar lăsa în ecoul marii bang.
