Visata yra turtinga ir sudėtinga vieta, tačiau jos geometrija yra stebėtinai paprasta. Galbūt tai verčia mus padaryti kitą didelę mąstymo fizikos revoliuciją.
Mūsų visata iš tikrųjų yra labai paprasta. Ji atstovauja mūsų kosmologinėms teorijoms, kurios yra nepagrįstai sudėtingos. Šią mintį išreiškė vienas iš pirmaujančių teorinių fizikų pasaulyje.
Ši išvada gali pasirodyti nelogiška. Galų gale, norint visiškai suprasti tikrąjį gamtos sudėtingumą, turite galvoti apie didesnius, išsamiau mokytis dalykų, pridėti naujas kintamas lygtis ir sugalvoti „naują“ ir „egzotišką“ fiziką. Galų gale, mes sužinome, kas yra tamsioji medžiaga ir supraskite, kur slepiasi šios gravitacijos bangos - jei tik mūsų teoriniai modeliai buvo labiau išsivysčiusi ir sudėtingesnė.
„Tai nėra visiškai teisinga“, - sako Neil Turkas, Ontarijo universiteto Teorinės fizikos instituto direktorius. Pasak jo, Visata, savo didžiausiuose ir mažiausiuose skalėse, sako, kad tai iš tikrųjų labai paprasta. Tačiau, norint visiškai suprasti, ką tai reiškia, turėsime padaryti fizikos revoliuciją.
Interviu su „Discovery News“ „Turok“ pažymėjo, kad didžiausi pastarųjų dešimtmečių atradimai patvirtino visatos struktūrą kosmologinėse ir kvantinėse skalėse.
„Dideliu mastu mes sudarėme viso dangaus žemėlapį - kosminę mikrobangų foną - ir matavome Visatos evoliuciją, kaip ji keičiasi, priklausomai nuo išsiplėtimo ... ir šie atradimai rodo, kad Visata yra nuostabiai paprasta“, - sakė jis. „Kitaip tariant, jūs galite apibūdinti Visatos struktūrą, jos geometriją ir medžiagos tankį ... galite iš esmės apibūdinti viską su vienu numeriu.“ Įspūdingiausias šio argumento rezultatas yra tas, kad visatos geometrijos aprašymas su vienu skaičiumi iš tikrųjų yra paprastesnis nei paprastiausio atomo, kurį mes žinome, - vandenilio atomo - skaitinis apibūdinimas. Vandenilio atomo geometrija apibūdina 3 numerius, kylančius iš elektrono orbitoje esančių kvantinių savybių.
„Tai iš esmės mums sako, kad Visata yra lygi, tačiau ji turi nedidelį svyravimų lygį, kurį šis skaičius apibūdina. Ir tai viskas. Visata yra paprasčiausias dalykas, kurį mes žinome. “
Kita vertus, kažkas panašaus įvyko, kai fizikai atliko tyrimus Higgs lauke, naudodamiesi sudėtingiausia mašina, kurią kada nors sukūrė žmonija - „Didysis Hadron Collider“. 2012 m. Fizikai pristatė Higgso lauke, Higgso bosone, istorinį dalelių atradimą, pasirodė paprastas Higgso tipas, aprašytas standartiniame fizikos modelyje.
„Gamta rado kelią su minimaliu sprendimu ir minimaliu mechanizmu, kurį galėjote įsivaizduoti duoti jiems dalelių masę, elektrinius įkrovimus ir pan.“, - sakė Turkas.
20-ojo amžiaus fizikai mus išmokė, kai tik gausite didesnį tikslumą, ir nuleisite zondą giliau į kvantinę sferą, rasite naujų dalelių zoologijos sode. Kadangi eksperimentiniai rezultatai sukuria kvantinės informacijos dosnumą, teoriniai modeliai prognozavo daugiau nepaprastų dalelių ir jėgų. Bet dabar mes pasiekėme kryžkelę, kur daugelis mūsų pažangiausių teorinių idėjų apie tai, kas yra „už“, yra dabartinė mūsų fizikos suvokimo samprata, o tai rodo eksperimentinius rezultatus, kurie palaiko jų prognozes. „Esame tokioje keistoje situacijoje, kai Visata kalba su mumis, sakydama, kad šios labai paprastos teorijos, kurios buvo populiarios (per pastaruosius 100 fizikos metų), tampa vis sudėtingesnės ir savavališkesnės“, - sakė jis. .
Turkas atkreipė dėmesį į styginių teoriją, pateiktą kaip „galutinę vieningą teoriją“, kuri pristatė visus visatos paslaptis tvarkingu paketu. Be to, infliacijos įrodymų paieška - greitas Visatos išplėtimas iš karto po Didžiojo sprogimo maždaug prieš 14 milijardų metų - pirminių gravitacinių bangų pavidalu, išgraviruotas kosminėje mikrobangų fone (CMB), arba Didžiojo sprogimo „aidas“. Bet kol mes ieškome eksperimentinių įrodymų, mes ir toliau mėginame pamokslą; eksperimentiniai duomenys tiesiog nesutinka su mūsų nepakeliamai sudėtingomis teorijomis.
Mūsų kosminė kilmė
Teorinis Turkijos darbas sutelktas į visatos kilmę, temą, kuriai pastaraisiais mėnesiais buvo daug dėmesio.
Praėjusiais metais organizacija BICEP2, naudojanti Pietų ašigalio teleskopą, norėdama ištirti CMB, paskelbė, kad iš Didžiojo sprogimo aidų atsiveria pirminiai gravitaciniai signalai. Tiesą sakant, tai yra kosmologijos „Šventasis Gralis“ - gravitacinių bangų atradimas, kurį sukėlė Didysis sprogimas. Tai galėtų patvirtinti tam tikras visatos teorines teorijas. Tačiau, deja, BICEP2 komandai jie iš anksto pranešė apie „atradimą“, o Planck kosmoso teleskopas (kuris taip pat seka CMB spinduliuotę) parodė, kad BICEP2 signalą sukėlė mūsų galaktikos dulkės, o ne senovės gravitacijos bangos. Ką daryti, jei šios pradinės gravitacijos bangos niekada neranda? Daugelis teoretikų, kurie įtvirtino savo viltį dėl didelio sprogimo su sparčiu infliacijos laikotarpiu, gali būti nusivylę, tačiau pagal Turką „tai yra labai galingas raktas“, kad Didysis sprogimas (klasikinėje prasme) negali būti absoliutus visatos pradžia.
„Didžiausia problema man buvo matematinis Big Bang aprašymas“, - pridūrė Turkas.
Galbūt tai yra ciklinis visuotinės evoliucijos modelis - kur mūsų visata žlugsta ir vėl atsigauna - gali geriau atitikti stebėjimus. Šie modeliai nebūtinai sukuria pirmines gravitacines bangas, o jei šios bangos nėra aptiktos, galbūt mūsų infliacijos teorijos turėtų būti išmestos arba pakeistos.
Kalbant apie gravitacines bangas, kurios pagal prognozes bus gautos dėl greito masinių objektų judėjimo mūsų modernioje visatoje, Turkas įsitikinęs, kad pasieksime jautrumo sritį, kad mūsų gravitacijos bangų detektoriai juos aptiks labai greitai, patvirtindami kitą Einšteino laiko prognozę.
„Tikimės, kad per ateinančius 5 metus iš juodųjų skylių susidūrimo atsiras gravitacinės bangos“, - sakė jis.
Kita revoliucija?
Nuo didelių svarstyklių iki mažų, visata atrodo „be masto“. Ir ši išvada iš tikrųjų rodo, kad visata yra daug paprastesnė nei dabartinės teorijos. „Taip, tai yra krizė, tačiau tai yra geriausia krizė“, - sakė Turkas.
Taigi, norint paaiškinti visatos kilmę ir susitaikyti su kai kuriomis jos paslaptingiausiomis paslaptimis, tokiomis kaip tamsioji medžiaga ir tamsioji energija, mums gali tekti kitaip pažvelgti į mūsų kosmosą. Tam reikia fizikos revoliucijos.
„Mums reikia visiškai kitokio požiūrio į pagrindinę fiziką. Atėjo laikas radikalioms naujoms idėjoms “, - pažymėjo jis, pažymėdamas, kad tai yra puikus laikas, kada žmogiškojoje istorijoje jauni žmonės pastebimi teorinės fizikos srityje. Labiausiai tikėtina, kad jie pakeis mūsų požiūrį į visatą.
