เราฉลาดพอที่จะเข้าใจจักรวาลหรือไม่?
จักรวาลที่สังเกตได้บางครั้งสามารถเสิร์ฟบนจานได้เช่นเดียวกับนักดนตรี Pablo Carlos Budassi เมื่อเร็วๆ นี้เมื่อเขารวมแผนที่ลอการิทึมของมหาวิทยาลัยพรินซ์ตันและ NASA ไว้ในดิสก์สีเดียว นี่คือแบบจำลองทางภูมิศาสตร์ โลกอยู่ตรงกลางของจาน และพลาสมาบิ๊กแบงอยู่ที่ขอบ
การสร้างภาพนั้นดีพอๆ กับที่อื่นๆ และดียิ่งกว่าแบบอื่นๆ ด้วยซ้ำ เพราะมันใกล้เคียงกับมุมมองของมนุษย์ มีหลายทฤษฎีเกี่ยวกับโครงสร้าง พลวัต และชะตากรรมของจักรวาล และกระบวนทัศน์ทางจักรวาลวิทยาที่ได้รับการยอมรับมานานหลายทศวรรษดูเหมือนจะพังทลายลงเล็กน้อยเมื่อเร็วๆ นี้ ตัวอย่างเช่น ได้ยินเสียงมากขึ้นเรื่อยๆ ในการปฏิเสธทฤษฎีบิ๊กแบง
จักรวาลเป็นสวนแห่งความแปลกประหลาดที่วาดขึ้นในช่วงหลายปีที่ผ่านมาใน "กระแสหลัก" ของฟิสิกส์และจักรวาลวิทยาซึ่งเต็มไปด้วยปรากฏการณ์ที่แปลกประหลาดเช่น ควาซาร์ยักษ์ บินหนีไปจากเราด้วยความเร็วสูง สสารมืดที่ไม่มีใครค้นพบและไม่แสดงอาการคันเร่ง แต่ "จำเป็น" ที่จะอธิบายการหมุนเวียนของดาราจักรที่เร็วเกินไป และสุดท้าย บิ๊กแบงซึ่งทำให้ฟิสิกส์ทั้งหมดต้องต่อสู้กับสิ่งที่อธิบายไม่ได้ อย่างน้อยก็ชั่วขณะหนึ่ง ลักษณะเฉพาะ.
ไม่มีดอกไม้ไฟ
ความริเริ่มของบิกแบงเกิดขึ้นโดยตรงและหลีกเลี่ยงไม่ได้จากคณิตศาสตร์ของทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป อย่างไรก็ตาม นักวิทยาศาสตร์บางคนเห็นว่านี่เป็นปรากฏการณ์ที่เป็นปัญหา เพราะคณิตศาสตร์สามารถอธิบายได้เฉพาะสิ่งที่เกิดขึ้นทันทีหลังจาก ... - แต่ไม่รู้ว่าเกิดอะไรขึ้นในช่วงเวลาที่แปลกประหลาดก่อนดอกไม้ไฟอันยิ่งใหญ่ (2).
นักวิทยาศาสตร์หลายคนหลีกเลี่ยงคุณลักษณะนี้ ถ้าเพียงเพราะอย่างที่เขาเพิ่งพูดไป แต่อาเหม็ด ฟาราห์ จากมหาวิทยาลัยเบนในอียิปต์ "กฎของฟิสิกส์หยุดทำงานที่นั่น" Farag กับเพื่อนร่วมงาน สุริยะ ดาเสม จากมหาวิทยาลัยเลทบริดจ์ในแคนาดา นำเสนอในบทความที่ตีพิมพ์ในปี 2015 ใน Physics Letters B ซึ่งเป็นแบบจำลองที่จักรวาลไม่มีจุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุด ดังนั้นจึงไม่มีภาวะเอกฐาน
นักฟิสิกส์ทั้งสองได้รับแรงบันดาลใจจากงานของพวกเขา เดวิด โบห์ม ตั้งแต่ยุค 50 เขาพิจารณาถึงความเป็นไปได้ที่จะแทนที่เส้น geodesic ที่รู้จักจากทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป (เส้นที่สั้นที่สุดที่เชื่อมจุดสองจุด) ด้วยวิถีควอนตัม ในบทความของพวกเขา Farag และ Das ได้นำวิถี Bohm เหล่านี้ไปใช้กับสมการที่นักฟิสิกส์พัฒนาขึ้นในปี 1950 สู่ อมาลา กุมารา เรย์โชวรี จากมหาวิทยาลัยกัลกัตตา Raychaudhuri เป็นครูของ Das เมื่ออายุได้ 90 ปี ด้วยการใช้สมการของ Raychaudhuri ทำให้ Ali และ Das ได้รับการแก้ไขควอนตัม สมการฟรีดแมนซึ่งในทางกลับกัน อธิบายวิวัฒนาการของจักรวาล (รวมถึงบิกแบง) ในบริบทของทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป แม้ว่าแบบจำลองนี้ไม่ใช่ทฤษฎีที่แท้จริงของแรงโน้มถ่วงควอนตัม แต่ก็มีองค์ประกอบของทั้งทฤษฎีควอนตัมและทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป Farag และ Das ยังคาดหวังว่าผลลัพธ์ของพวกเขาจะเป็นจริงแม้ว่าจะสร้างทฤษฎีความโน้มถ่วงควอนตัมที่สมบูรณ์ในที่สุด
ทฤษฎี Farag-Das ไม่ได้ทำนายบิกแบงและ ความผิดพลาดครั้งใหญ่ กลับคืนสู่ความเป็นเอกเทศ. วิถีควอนตัมที่ใช้โดย Farag และ Das ไม่เคยเชื่อมต่อและดังนั้นจึงไม่เคยสร้างจุดเอกพจน์ จากมุมมองของจักรวาลวิทยา นักวิทยาศาสตร์อธิบายว่าการแก้ไขควอนตัมสามารถมองได้ว่าเป็นค่าคงที่จักรวาลวิทยา และไม่จำเป็นต้องแนะนำพลังงานมืด ค่าคงที่จักรวาลวิทยานำไปสู่ความจริงที่ว่าการแก้สมการของไอน์สไตน์สามารถเป็นโลกที่มีขนาดจำกัดและอายุไม่สิ้นสุด
นี่ไม่ใช่ทฤษฎีเดียวในครั้งล่าสุดที่บ่อนทำลายแนวคิดของบิกแบง ตัวอย่างเช่น มีสมมติฐานว่าเมื่อเวลาและพื้นที่ปรากฏขึ้น ก็มีต้นกำเนิดและ จักรวาลที่สองซึ่งเวลาไหลย้อนกลับ วิสัยทัศน์นี้นำเสนอโดยกลุ่มนักฟิสิกส์ระดับนานาชาติซึ่งประกอบด้วย: Tim Kozlovsky จากมหาวิทยาลัยนิวบรันสวิก ตลาดฟลาวิโอ ปริมณฑลของสถาบันฟิสิกส์ทฤษฎีและ จูเลียน บาร์เบอร์. จักรวาลทั้งสองที่ก่อตัวขึ้นในช่วงบิกแบง ในทฤษฎีนี้ ควรจะเป็นภาพสะท้อนของตัวเอง (3) ดังนั้นพวกเขาจึงมีกฎฟิสิกส์ที่แตกต่างกันและความรู้สึกของการไหลของเวลาต่างกัน บางทีพวกเขาอาจทะลุทะลวงกัน ไม่ว่าเวลาจะไหลไปข้างหน้าหรือข้างหลังจะเป็นตัวกำหนดความแตกต่างระหว่างเอนโทรปีสูงและต่ำ
ในทางกลับกัน ผู้เขียนอีกข้อเสนอใหม่เกี่ยวกับรูปแบบของทุกสิ่ง หว่องจื่อซู่ จากมหาวิทยาลัยแห่งชาติไต้หวัน อธิบายว่าเวลาและพื้นที่ไม่ใช่สิ่งของที่แยกจากกัน แต่เป็นสิ่งที่สัมพันธ์กันอย่างใกล้ชิดซึ่งสามารถเปลี่ยนเป็นกันและกันได้ ความเร็วของแสงหรือค่าคงที่โน้มถ่วงไม่คงที่ในแบบจำลองนี้ แต่เป็นปัจจัยในการเปลี่ยนแปลงของเวลาและมวลเป็นขนาดและพื้นที่เมื่อเอกภพขยายตัว ทฤษฎี Shu เช่นเดียวกับแนวคิดอื่น ๆ ในโลกวิชาการ แน่นอนว่าสามารถมองได้ว่าเป็นจินตนาการ แต่แบบจำลองของจักรวาลที่กำลังขยายตัวด้วยพลังงานมืด 68% ที่ทำให้เกิดการขยายตัวก็เป็นปัญหาเช่นกัน บางคนสังเกตว่าด้วยความช่วยเหลือของทฤษฎีนี้ นักวิทยาศาสตร์ได้ "แทนที่กฎทางกายภาพของการอนุรักษ์พลังงานภายใต้พรม" ทฤษฎีของไต้หวันไม่ได้ละเมิดหลักการอนุรักษ์พลังงาน แต่กลับมีปัญหากับการแผ่รังสีไมโครเวฟพื้นหลังซึ่งถือเป็นเศษของบิกแบง บางสิ่งบางอย่างสำหรับบางสิ่งบางอย่าง
มองไม่เห็นความมืดมิดและทุกสิ่ง
ผู้ได้รับการเสนอชื่อกิตติมศักดิ์ สสารมืด มากมาย. ปฏิกิริยากับอนุภาคขนาดใหญ่อย่างอ่อน ปฏิกิริยาอย่างรุนแรงกับอนุภาคขนาดใหญ่ นิวตริโนปลอดเชื้อ นิวตริโน แอกเซียน - นี่เป็นเพียงวิธีแก้ปัญหาบางส่วนสำหรับความลึกลับของสสาร "ที่มองไม่เห็น" ในจักรวาลที่นักทฤษฎีเสนอมาจนถึงตอนนี้
เป็นเวลาหลายทศวรรษแล้วที่ผู้สมัครที่ได้รับความนิยมมากที่สุดได้รับการสมมุติฐานว่าหนัก (หนักกว่าโปรตอนสิบเท่า) มีปฏิสัมพันธ์เล็กน้อย อนุภาคที่เรียกว่า WIMPs. สันนิษฐานว่าพวกมันทำงานในช่วงเริ่มต้นของการดำรงอยู่ของจักรวาล แต่เมื่อเย็นลงและอนุภาคกระจัดกระจาย ปฏิสัมพันธ์ของพวกมันก็จางหายไป การคำนวณพบว่ามวลรวมของ WIMP ควรมากกว่ามวลปกติถึง XNUMX เท่า ซึ่งมากเท่ากับที่คาดการณ์ไว้
อย่างไรก็ตาม ไม่พบร่องรอยของ WIMP ตอนนี้จึงเป็นที่นิยมมากขึ้นในการพูดคุยเกี่ยวกับการค้นหา นิวตริโนปลอดเชื้อ, อนุภาคสสารมืดสมมุติฐานที่มีประจุไฟฟ้าเป็นศูนย์และมีมวลน้อยมาก บางครั้งนิวตริโนปลอดเชื้อถือเป็นนิวตริโนรุ่นที่สี่ (ร่วมกับอิเล็กตรอน มิวออน และเทานิวตริโน) ลักษณะเฉพาะของมันคือ มันมีปฏิสัมพันธ์กับสสารภายใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วงเท่านั้น แสดงด้วยสัญลักษณ์ νs.
การสั่นของนิวตริโนในทางทฤษฎีสามารถทำให้มิวออนนิวตริโนเป็นหมันได้ในทางทฤษฎี ซึ่งจะลดจำนวนของพวกมันในเครื่องตรวจจับ โดยเฉพาะอย่างยิ่งหลังจากลำแสงนิวตริโนได้ผ่านบริเวณที่มีสสารความหนาแน่นสูง เช่น แกนโลก ดังนั้น เครื่องตรวจจับ IceCube ที่ขั้วโลกใต้จึงถูกใช้เพื่อสังเกตนิวตริโนที่มาจากซีกโลกเหนือในช่วงพลังงานตั้งแต่ 320 GeV ถึง 20 TeV ซึ่งคาดว่าจะมีสัญญาณแรงเมื่อมีนิวตริโนปลอดเชื้อ น่าเสียดายที่การวิเคราะห์ข้อมูลของเหตุการณ์ที่สังเกตได้ทำให้สามารถแยกการมีอยู่ของนิวตริโนปลอดเชื้อในพื้นที่ที่สามารถเข้าถึงได้ของพื้นที่พารามิเตอร์ซึ่งเรียกว่า ระดับความมั่นใจ 99%
ในเดือนกรกฎาคม 2016 หลังจากทดลองใช้เครื่องตรวจจับ Large Underground Xenon (LUX) เป็นเวลา XNUMX เดือน นักวิทยาศาสตร์ก็ไม่มีอะไรจะพูดนอกจากว่า… พวกเขาไม่พบอะไรเลย ในทำนองเดียวกัน นักวิทยาศาสตร์จากห้องปฏิบัติการสถานีอวกาศนานาชาติและนักฟิสิกส์จาก CERN ซึ่งนับการผลิตสสารมืดในส่วนที่สองของ Large Hadron Collider ไม่ได้พูดถึงสสารมืด
เลยต้องดูกันต่อไป นักวิทยาศาสตร์กล่าวว่าสสารมืดอาจเป็นสิ่งที่แตกต่างอย่างสิ้นเชิงจาก WIMP และนิวตริโนหรืออะไรก็ตาม และพวกเขากำลังสร้าง LUX-ZEPLIN ซึ่งเป็นเครื่องตรวจจับใหม่ที่ควรจะมีความไวมากกว่าเครื่องตรวจจับในปัจจุบันถึงเจ็ดสิบเท่า
วิทยาศาสตร์สงสัยว่ามีสิ่งที่เรียกว่าสสารมืดหรือไม่ แต่นักดาราศาสตร์เพิ่งสังเกตเห็นดาราจักรที่แม้จะมีมวลคล้ายกับทางช้างเผือก แต่มีสสารมืด 99,99% ข้อมูลเกี่ยวกับการค้นพบนี้จัดทำโดยหอดูดาว V.M. เคก้า. มันเกี่ยวกับ กาแล็กซี่ แมลงปอ 44 (แมลงปอ 44). การมีอยู่ของมันได้รับการยืนยันเมื่อปีที่แล้วเมื่อ Dragonfly Telephoto Array สำรวจท้องฟ้าในกลุ่มดาว Berenices Spit ปรากฎว่ากาแล็กซีมีมากกว่าที่เห็นในแวบแรก เนื่องจากมีดาวอยู่ไม่กี่ดวง มันจึงจะสลายตัวอย่างรวดเร็วหากสิ่งลึกลับบางอย่างไม่ได้ช่วยยึดวัตถุที่ประกอบขึ้นเป็นชิ้นเดียวกัน สสารมืด?
การสร้างแบบจำลอง?
สมมติฐาน จักรวาลเป็นโฮโลแกรมแม้ว่าผู้ที่มีวุฒิการศึกษาทางวิทยาศาสตร์อย่างจริงจังมีส่วนร่วมในเรื่องนี้ แต่ก็ยังถือว่าเป็นพื้นที่หมอกบนพรมแดนของวิทยาศาสตร์ บางทีอาจเป็นเพราะนักวิทยาศาสตร์ก็เป็นคนเช่นกัน และเป็นการยากสำหรับพวกเขาที่จะรับมือกับผลทางจิตของการวิจัยในเรื่องนี้ ฮวน มัลดาเซนาเริ่มต้นด้วยทฤษฎีสตริง เขาได้วางภาพนิมิตของจักรวาลซึ่งเส้นที่สั่นสะเทือนในอวกาศเก้ามิติสร้างความเป็นจริงของเรา ซึ่งเป็นเพียงโฮโลแกรม ซึ่งเป็นการฉายภาพของโลกที่แบนราบโดยปราศจากแรงโน้มถ่วง.
ผลการศึกษาโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวออสเตรียซึ่งตีพิมพ์ในปี 2015 ระบุว่าจักรวาลต้องการมิติน้อยกว่าที่คาดไว้ จักรวาล XNUMX มิติอาจเป็นแค่โครงสร้างข้อมูล XNUMX มิติบนขอบฟ้าจักรวาลวิทยา นักวิทยาศาสตร์เปรียบเทียบมันกับโฮโลแกรมที่พบในบัตรเครดิต อันที่จริงมันเป็นแบบสองมิติ แม้ว่าเราจะมองว่ามันเป็นสามมิติ ตาม Daniela Grumilera จากมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีเวียนนา จักรวาลของเราค่อนข้างแบนและมีความโค้งเป็นบวก Grumiller อธิบายใน Physical Review Letters ว่าหากแรงโน้มถ่วงควอนตัมในพื้นที่ราบสามารถอธิบายแบบโฮโลแกรมตามทฤษฎีควอนตัมมาตรฐานได้ ก็จะต้องมีปริมาณทางกายภาพที่สามารถคำนวณได้ในทั้งสองทฤษฎี และผลลัพธ์จะต้องตรงกัน โดยเฉพาะอย่างยิ่ง คุณลักษณะสำคัญประการหนึ่งของกลศาสตร์ควอนตัม การพัวพันควอนตัม ควรปรากฏในทฤษฎีแรงโน้มถ่วง
บางคนไปไกลกว่านั้นไม่ได้พูดถึงการฉายภาพโฮโลแกรม แต่ถึงกับ การสร้างแบบจำลองคอมพิวเตอร์. เมื่อสองปีที่แล้ว นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ชื่อดัง เจ้าของรางวัลโนเบล จอร์จ สมูทนำเสนอข้อโต้แย้งว่ามนุษยชาติอาศัยอยู่ในการจำลองด้วยคอมพิวเตอร์ เขาให้เหตุผลว่าสิ่งนี้เป็นไปได้ เช่น ต้องขอบคุณการพัฒนาเกมคอมพิวเตอร์ ซึ่งในทางทฤษฎีเป็นแกนหลักของความเป็นจริงเสมือน ผู้คนจะสร้างสถานการณ์จำลองที่เหมือนจริงหรือไม่? คำตอบคือใช่” เขากล่าวในการให้สัมภาษณ์ “เห็นได้ชัดว่ามีความคืบหน้าอย่างมากในเรื่องนี้ ดูแค่ "Pong" ตัวแรกและเกมที่ทำวันนี้ ประมาณปี 2045 เราจะสามารถถ่ายโอนความคิดของเราไปยังคอมพิวเตอร์ได้ในไม่ช้า”
จักรวาลเป็นภาพฉายโฮโลแกรม
เมื่อพิจารณาว่าเราสามารถทำแผนที่เซลล์ประสาทบางเซลล์ในสมองได้แล้วโดยใช้การถ่ายภาพด้วยคลื่นสนามแม่เหล็ก การใช้เทคโนโลยีนี้เพื่อวัตถุประสงค์อื่นไม่น่าจะมีปัญหา จากนั้นความเป็นจริงเสมือนก็สามารถทำงานได้ ซึ่งช่วยให้ติดต่อกับผู้คนหลายพันคนและให้รูปแบบของการกระตุ้นสมอง สิ่งนี้อาจเกิดขึ้นในอดีต Smoot กล่าว และโลกของเราเป็นเครือข่ายการจำลองเสมือนขั้นสูง ยิ่งไปกว่านั้น มันสามารถเกิดขึ้นได้ไม่จำกัดจำนวนครั้ง! ดังนั้นเราจึงสามารถมีชีวิตอยู่ในการจำลองที่อยู่ในการจำลองอีกรูปแบบหนึ่ง ซึ่งอยู่ในการจำลองอีกแบบหนึ่ง นั่นคือ... และอื่นๆ แบบไม่มีที่สิ้นสุด
โชคไม่ดีที่โลกและจักรวาลไม่ได้มอบให้เราบนจาน แต่เราเองก็เป็นส่วนหนึ่งของอาหารมื้อเล็กๆ ที่อาจไม่ได้เตรียมมาให้เราตามสมมติฐานบางข้อ
ส่วนเล็ก ๆ ของจักรวาลที่เรา - อย่างน้อยก็ในแง่วัตถุ - เคยรู้จักโครงสร้างทั้งหมดหรือไม่? เราฉลาดพอที่จะเข้าใจและเข้าใจความลึกลับของจักรวาลหรือไม่? อาจจะไม่ อย่างไรก็ตาม หากเราตัดสินใจว่าในที่สุดเราจะล้มเหลว ก็คงเป็นเรื่องยากที่จะไม่สังเกตว่านี่จะเป็นการหยั่งรู้ขั้นสุดท้ายในธรรมชาติของทุกสิ่งเช่นกัน...
