Fizikanın və fiziki eksperimentin məhdudiyyətləri

Yüz il əvvəl fizikada vəziyyət indiki vəziyyətin tam əksi idi. Alimlərin əlində dəfələrlə təkrarlanan, lakin çox vaxt mövcud fiziki nəzəriyyələrdən istifadə etməklə izah edilə bilməyən sübut edilmiş təcrübələrin nəticələri var idi. Təcrübə aydın şəkildə nəzəriyyədən əvvəldir. Nəzəriyyəçilər işə başlamalı idilər.

Hal-hazırda, tarazlıq modelləri sim nəzəriyyəsi kimi mümkün təcrübələrdən göründüyündən çox fərqli olan nəzəriyyəçilərə meyl edir. Və belə görünür ki, fizikada həll edilməmiş problemlər daha çox olur (1).

1. Fizikada ən mühüm müasir tendensiyalar və problemlər - vizuallaşdırma

Məşhur polşalı fizik, prof. Andrzej Staruszkiewicz 2010-cu ilin iyununda Krakovda İqnatianum Akademiyasında "Fizikada Biliyin Limitləri" adlı debat zamanı dedi: “Keçən əsrdə bilik sahəsi çox böyüdü, lakin cəhalət sahəsi daha da böyüdü. (...) Ümumi nisbilik və kvant mexanikasının kəşfi insan təfəkkürünün monumental nailiyyətləridir, Nyutonun kəşfləri ilə müqayisə oluna bilər, lakin onlar iki struktur arasındakı əlaqə məsələsinə gətirib çıxarır, mürəkkəblik miqyası sadəcə şokedicidir. Bu vəziyyətdə təbii olaraq suallar yaranır: biz bunu edə bilərikmi? Həqiqətin dibinə varmaq əzmimiz və iradəmiz üzləşdiyimiz çətinliklərə uyğun olacaqmı?”

Eksperimental durğunluq

Artıq bir neçə aydır ki, fizika dünyası həmişəkindən daha çox mübahisələrlə məşğuldur. “Nature” jurnalında Corc Ellis və Cozef Silk fizikanın bütövlüyünü müdafiə edən məqalə dərc edərək, son kosmoloji nəzəriyyələri sınaqdan keçirmək üçün eksperimentləri qeyri-müəyyən “sabah”a qədər təxirə salmağa getdikcə daha çox hazır olanları tənqid ediblər. Onlar "kifayət qədər zəriflik" və izahedici dəyər ilə xarakterizə edilməlidir. “Bu, çoxəsrlik elmi ənənəni pozur ki, elmi biliyin empirik şəkildə sübut olunmuş bilikdir” deyə alimlər ildırım gurlayırlar. Faktlar müasir fizikada “eksperimental çıxılmazı” açıq şəkildə göstərir.

Dünyanın və Kainatın təbiəti və quruluşu ilə bağlı ən son nəzəriyyələr, bir qayda olaraq, bəşəriyyət üçün mövcud olan təcrübələrlə təsdiqlənə bilməz.

Hiqqs bozonunu kəşf etməklə alimlər Standart Modeli “tamamladılar”. Bununla belə, fizika dünyası heç də razı deyil. Biz bütün kvarklar və leptonlar haqqında bilirik, lakin bunu Eynşteynin cazibə nəzəriyyəsi ilə necə uzlaşdıracağımız barədə heç bir fikrimiz yoxdur. Biz kvant cazibəsinin hipotetik nəzəriyyəsini yaratmaq üçün kvant mexanikasını cazibə qüvvəsi ilə necə birləşdirəcəyimizi bilmirik. Biz Böyük Partlayışın nə olduğunu da bilmirik (və ya həqiqətən olubmu!) (2).

Hazırda buna klassik fiziklər deyək, Standart Modeldən sonra növbəti addım bizə məlum olan hər bir elementar hissəciyin bir “tərəfdaşının” olduğunu proqnozlaşdıran supersimmetriyadır.

Bu, maddənin tikinti bloklarının ümumi sayını ikiqat artırır, lakin nəzəriyyə riyazi tənliklərə mükəmməl uyğun gəlir və ən əsası, kosmik qaranlıq maddənin sirrini açmaq şansı verir. Yalnız Böyük Adron Kollayderində supersimmetrik hissəciklərin mövcudluğunu təsdiq edəcək təcrübələrin nəticələrini gözləmək qalır.

Lakin Cenevrədən hələ ki, belə kəşflər eşidilməyib. Əlbəttə ki, bu, LHC-nin iki dəfə daha çox təsir enerjisi ilə (son təmir və təkmilləşdirmədən sonra) yeni versiyasının yalnız başlanğıcıdır. Bir neçə aydan sonra onlar supersimmetriyanı qeyd etmək üçün şampan tıxaclarını çəkə bilərlər. Ancaq bu baş verməsəydi, bir çox fiziklər supersimmetrik nəzəriyyələri, eləcə də supersimmetriyaya əsaslanan super simi tədricən geri götürməli olduğunu düşünürlər. Çünki Böyük Kollayder bu nəzəriyyələri təsdiqləmirsə, onda nə olacaq?

Bununla belə, belə düşünməyən alimlər də var. Çünki supersimmetriya nəzəriyyəsi “yanılmaq üçün çox gözəldir”.

Buna görə də, onlar supersimmetrik hissəciklərin kütlələrinin sadəcə LHC diapazonundan kənarda olduğunu sübut etmək üçün tənliklərini yenidən qiymətləndirmək niyyətindədirlər. Nəzəriyyəçilər çox haqlıdırlar. Onların modelləri eksperimental olaraq ölçülə və təsdiqlənə bilən hadisələri izah etməkdə yaxşıdır. Buna görə də soruşula bilər ki, biz (hələ) empirik olaraq bilmədiyimiz nəzəriyyələrin inkişafını niyə istisna etməliyik? Bu ağlabatan və elmi yanaşmadırmı?

yoxdan kainat

Təbiət elmləri, xüsusən də fizika, naturalizmə, yəni təbiətin qüvvələrindən istifadə edərək hər şeyi izah edə biləcəyimizə inanmağa əsaslanır. Elmin vəzifəsi təbiətdə mövcud olan hadisələri və ya bəzi strukturları təsvir edən müxtəlif kəmiyyətlər arasındakı əlaqəni nəzərdən keçirməkdən ibarətdir. Fizika riyazi olaraq təsvir edilə bilməyən, təkrarlanması mümkün olmayan məsələlərlə məşğul olmur. Bu, digər şeylərlə yanaşı, onun uğurunun səbəbidir. Təbiət hadisələrini modelləşdirmək üçün istifadə edilən riyazi təsvirin son dərəcə effektiv olduğu sübut edilmişdir. Təbiət elminin nailiyyətləri onların fəlsəfi ümumiləşdirmələri ilə nəticələndi. XNUMX əsrin sonuna qədər əldə edilmiş təbiət elmlərinin nəticələrini fəlsəfə sahəsinə köçürən mexaniki fəlsəfə və ya elmi materializm kimi istiqamətlər yaradıldı.

Görünürdü ki, biz bütün dünyanı tanıya bilərik, təbiətdə tam determinizm var, çünki planetlərin milyonlarla il sonra necə hərəkət edəcəyini və ya milyonlarla il əvvəl necə hərəkət etdiyini müəyyən edə bilərik. Bu nailiyyətlər insan şüurunu mütləqləşdirən qürur doğurdu. Həlledici dərəcədə metodoloji naturalizm bu gün də təbiət elminin inkişafına təkan verir. Bununla belə, naturalistik metodologiyanın məhdudiyyətlərinin göstəricisi kimi görünən bəzi kəsmə nöqtələri var.

Kainat həcmdə məhduddursa və enerjinin qorunması qanunlarını pozmadan, məsələn, dalğalanma kimi "heç bir şeydən" yaranıbsa, onda heç bir dəyişiklik olmamalıdır. Bu arada biz onları izləyirik. Bu problemi kvant fizikası əsasında həll etməyə çalışaraq, belə bir dünyanın mövcud olma ehtimalını yalnız şüurlu müşahidəçinin aktuallaşdırdığı qənaətinə gəlirik. Məhz buna görə də biz təəccüblənirik ki, niyə yaşadığımız xüsusi kainat müxtəlif kainatlardan yaradılıb. Beləliklə, belə bir nəticəyə gəlirik ki, yalnız Yer üzündə bir insan peyda olanda dünya - müşahidə etdiyimiz kimi - həqiqətən "oldu" ...

Ölçmələr milyard il əvvəl baş vermiş hadisələrə necə təsir edir?

4. Wheeler təcrübəsi - vizuallaşdırma

Müasir fiziklərdən biri John Archibald Wheeler məşhur ikiqat yarıq təcrübəsinin kosmik versiyasını təklif etdi. Onun zehni dizaynında bizdən bir milyard işıq ili uzaqda olan kvazardan gələn işıq qalaktikanın iki əks tərəfi boyunca yayılır (4). Müşahidəçilər bu yolların hər birini ayrıca müşahidə etsələr, fotonları görəcəklər. Hər ikisi birdən olsa, dalğanı görəcəklər. Beləliklə, müşahidənin özü bir milyard il əvvəl kvazarı tərk edən işığın təbiətini dəyişdirir!

Wheeler üçün yuxarıda qeyd olunanlar sübut edir ki, kainat fiziki mənada mövcud ola bilməz, ən azı bizim “fiziki vəziyyət”i anlamağa öyrəşdiyimiz mənada. Keçmişdə də ola bilməz, ta ki... ölçmə aparana qədər. Beləliklə, indiki ölçülərimiz keçmişə təsir edir. Müşahidələrimiz, aşkarlamalarımız və ölçmələrimizlə biz keçmişin hadisələrini, zamanın dərinliyində, Kainatın başlanğıcına qədər formalaşdırırıq!

Kanadanın Waterloo şəhərindəki Perimetr İnstitutundan Neil Türk, New Scientist jurnalının iyul sayında dedi ki, “Biz nə tapdığımızı anlaya bilmirik. Nəzəriyyə getdikcə daha mürəkkəb və təkmilləşir. Ardıcıl sahələr, ölçülər və simmetriyalar, hətta bir açarla belə özümüzü problemə atırıq, lakin ən sadə faktları izah edə bilmirik”. Müasir nəzəriyyəçilərin yuxarıdakı mülahizələr və ya superstring nəzəriyyəsi kimi zehni səyahətlərinin hal-hazırda laboratoriyalarda aparılan təcrübələrlə heç bir əlaqəsi olmadığı və onları eksperimental olaraq sınaqdan keçirməyin heç bir yolu olmadığı bir çox fizikləri açıq şəkildə qıcıqlandırır.

Kvant dünyasında daha geniş baxmaq lazımdır

Nobel mükafatı laureatı Riçard Feynmanın dediyi kimi, kvant dünyasını heç kim həqiqətən dərk etmir. İki cismin müəyyən kütlələrlə qarşılıqlı təsirlərinin tənliklərlə hesablandığı köhnə Nyuton dünyasından fərqli olaraq, kvant mexanikasında bizdə onların çox da əməl etmədiyi, lakin təcrübələrdə müşahidə edilən qəribə davranışın nəticəsi olan tənliklər var. Kvant fizikasının obyektlərinin heç bir "fiziki" ilə əlaqələndirilməsi lazım deyil və onların davranışı Hilbert fəzası adlanan mücərrəd çoxölçülü fəzanın domenidir.

Schrödinger tənliyi ilə təsvir edilən dəyişikliklər var, lakin niyə dəqiq bilinmir. Bu dəyişdirilə bilərmi? Kvant qanunlarını fizikanın prinsiplərindən çıxarmaq olarmı, məsələn, kosmosda cisimlərin hərəkəti ilə bağlı onlarla qanun və prinsip Nyutonun prinsiplərindən götürülüb? İtaliyanın Pavia Universitetinin alimləri Giacomo Mauro D'Ariano, Giulio Ciribella və Paolo Perinotti iddia edirlər ki, hətta sağlam düşüncəyə açıq şəkildə zidd olan kvant hadisələri ölçülə bilən təcrübələrdə aşkar edilə bilər. Sizə lazım olan tək şey düzgün perspektivdir - Ola bilsin ki, kvant effektlərinin yanlış anlaşılması onlara kifayət qədər geniş baxışın olmaması ilə bağlıdır. New Scientist-in yuxarıda adı çəkilən alimlərinə görə, kvant mexanikasında mənalı və ölçülə bilən təcrübələr bir neçə şərtə cavab verməlidir. O:

• səbəb əlaqəsi - gələcək hadisələr keçmiş hadisələrə təsir edə bilməz;
• fərqləndiricilik - ayrı olaraq bir-birimizdən ayrılmağı bacarmalı olduğumuzu bildirir;
• композиция - prosesin bütün mərhələlərini biliriksə, bütün prosesi bilirik;
• sıxılma – bütün çipi köçürmədən çip haqqında vacib məlumatları ötürməyin yolları var;
• tomoqrafiya – bir çox hissədən ibarət bir sistemimiz varsa, hissələr üzrə ölçmə statistikası bütün sistemin vəziyyətini aşkar etmək üçün kifayətdir.

İtalyanlar fizikləri heyran etməyən termodinamik hadisələrin dönməzliyini və entropiyanın böyüməsi prinsipini də daxil etmək üçün təmizlənmə, daha geniş perspektiv və mənalı təcrübələr aparmaq prinsiplərini genişləndirmək istəyirlər. Ola bilsin ki, burada da müşahidələr və ölçmələr bütün sistemi dərk etmək üçün çox dar olan perspektivin artefaktlarından təsirlənir. İtalyan alimi Giulio Ciribella New Scientist jurnalına verdiyi müsahibədə deyir: “Kvant nəzəriyyəsinin əsas həqiqəti odur ki, səs-küylü, geri dönməz dəyişikliklər təsvirə yeni tərtibat əlavə etməklə geri qaytarıla bilər”.

Təəssüf ki, skeptiklər deyirlər ki, təcrübələrin "təmizlənməsi" və daha geniş ölçmə perspektivi hər hansı bir nəticənin mümkün olduğu və elm adamlarının hadisələrin düzgün gedişatını ölçdüklərini düşünərək, sadəcə olaraq "seçdikləri" bir çox dünya fərziyyəsinə gətirib çıxara bilər. onları ölçməklə müəyyən davamlılıq.

5. Saat əqrəbləri şəklində vaxt əqrəbləri

vaxt yoxdu?

Zamanın oxları (5) adlanan konsepsiya 1927-ci ildə ingilis astrofiziki Artur Eddinqton tərəfindən təqdim edilmişdir. Bu ox həmişə bir istiqamətə, yəni keçmişdən gələcəyə axan vaxtı göstərir və bu prosesi geri qaytarmaq mümkün deyil. Stephen Hawking "Zamanın Qısa Tarixi" kitabında yazırdı ki, pozğunluq zamanla artır, çünki biz vaxtı pozğunluğun artdığı istiqamətdə ölçürük. Bu o demək olardı ki, bizim seçimimiz var - məsələn, biz əvvəlcə yerə səpələnmiş şüşə qırıqlarını, sonra şüşənin yerə düşdüyü anı, sonra şüşənin havada və nəhayət əlimizdə olduğunu müşahidə edə bilərik. onu tutan şəxsin. Heç bir elmi qayda yoxdur ki, “zamanın psixoloji oxu” termodinamik oxla eyni istiqamətdə getməlidir və sistemin entropiyası artır. Bununla belə, bir çox elm adamı hesab edir ki, bu, təbiətdə müşahidə etdiyimiz kimi insan beynində enerji dəyişikliklərinin baş verməsi ilə əlaqədardır. Beynin hərəkətə keçmək, müşahidə etmək və düşünmək üçün enerjisi var, çünki insan "mühərriki" yanacaq-yemək yandırır və daxili yanma mühərrikində olduğu kimi, bu proses geri dönməzdir.

Bununla belə, zamanın psixoloji oxunun eyni istiqamətini saxlamaqla, müxtəlif sistemlərdə entropiyanın həm artdığı, həm də azaldığı hallar var. Məsələn, məlumatları kompüter yaddaşında saxlayarkən. Maşındakı yaddaş modulları nizamlanmamış vəziyyətdən disk yazma sırasına keçir. Beləliklə, kompüterdə entropiya azalır. Bununla belə, istənilən fizik deyəcək ki, bütövlükdə kainat nöqteyi-nəzərindən - o, böyüyür, çünki diskə yazmaq üçün enerji tələb olunur və bu enerji maşının yaratdığı istilik şəklində yayılır. Beləliklə, fizikanın müəyyən edilmiş qanunlarına bir az "psixoloji" müqavimət var. Fandan gələn səs-küylə çıxanın yaddaşda bir əsərin və ya digər dəyərin qeydindən daha vacib olduğunu düşünmək bizim üçün çətindir. Bəs kimsə öz fərdi kompüterinə müasir fizikanı, vahid qüvvələr nəzəriyyəsini və ya hər şeyin nəzəriyyəsini alt-üst edəcək bir arqument yazsa? Buna baxmayaraq, kainatdakı ümumi pozğunluğun artdığı fikrini qəbul etmək bizim üçün çətin olardı.

Hələ 1967-ci ildə Wheeler-DeWitt tənliyi ortaya çıxdı, ondan sonra belə bir vaxt mövcud deyil. Bu, kvant mexanikası və ümumi nisbilik ideyalarını riyazi cəhətdən birləşdirməyə cəhd idi, kvant cazibə nəzəriyyəsinə doğru bir addım idi, yəni. Bütün elm adamlarının istədiyi hər şeyin nəzəriyyəsi. Yalnız 1983-cü ilə qədər fiziklər Don Peyc və Uilyam Vutters kvant dolaşıqlığı anlayışından istifadə edərək zaman probleminin qarşısının alına biləcəyini izah etdilər. Onların konsepsiyasına görə, yalnız artıq müəyyən edilmiş sistemin xassələri ölçülə bilər. Riyazi nöqteyi-nəzərdən bu təklif o demək idi ki, saat sistemdən təcrid olunmuş vəziyyətdə işləmir və yalnız müəyyən bir kainatla qarışdıqda işə başlayır. Bununla belə, kimsə bizə başqa bir kainatdan baxsa, bizi statik obyektlər kimi görəcək və yalnız onların bizə gəlişi kvant dolaşıqlığına səbəb olacaq və sözün əsl mənasında bizə zamanın necə keçdiyini hiss etdirəcək.

Bu fərziyyə İtaliyanın Turin şəhərindəki tədqiqat institutunun alimlərinin işinin əsasını təşkil edib. Fizik Marko Genovese kvant dolaşıqlığının xüsusiyyətlərini nəzərə alan model qurmaq qərarına gəlib. Bu mülahizənin düzgünlüyünü göstərən fiziki effekti yenidən yaratmaq mümkün idi. Kainatın iki fotondan ibarət modeli yaradılmışdır.

Bir cüt istiqamətlənmişdi - şaquli polarizasiya, digəri isə üfüqi. Onların kvant vəziyyəti və buna görə də qütbləşməsi daha sonra bir sıra detektorlar tərəfindən aşkar edilir. Belə çıxır ki, son nəticədə istinad çərçivəsini müəyyən edən müşahidəyə çatana qədər fotonlar klassik kvant superpozisiyasında olurlar, yəni. onlar həm şaquli, həm də üfüqi istiqamətə yönəldilmişdir. Bu o deməkdir ki, saatı oxuyan müşahidəçi onun bir hissəsi olduğu kainata təsir edən kvant dolaşıqlığını müəyyən edir. Belə bir müşahidəçi daha sonra kvant ehtimalına əsaslanaraq ardıcıl fotonların qütbləşməsini dərk edə bilir.

Bu konsepsiya çox cazibədardır, çünki bir çox problemləri izah edir, lakin təbii olaraq bütün determinizmlərdən üstün olacaq və bütövlükdə hər şeyi idarə edəcək bir "super müşahidəçi" ehtiyacına səbəb olur.

6. Multiverse - Vizuallaşdırma

Müşahidə etdiklərimiz və subyektiv olaraq “zaman” kimi qəbul etdiklərimiz əslində ətrafımızdakı dünyada ölçülə bilən qlobal dəyişikliklərin məhsuludur. Atomlar, protonlar və fotonlar aləmini daha dərindən araşdırdıqca, zaman anlayışının getdikcə daha az əhəmiyyət kəsb etdiyini anlayırıq. Alimlərin fikrincə, hər gün bizi müşayiət edən saat fiziki baxımdan onun keçidini ölçmür, həyatımızı təşkil etməyə kömək edir. Nyutonun universal və hər şeyi əhatə edən zaman anlayışlarına öyrəşmiş insanlar üçün bu anlayışlar şoka salır. Ancaq nəinki elmi ənənəçilər onları qəbul etmirlər. Əvvəllər builki Nobel mükafatının mümkün qaliblərindən biri kimi qeyd etdiyimiz görkəmli nəzəri fizik Li Smolin hesab edir ki, zaman mövcuddur və kifayət qədər realdır. Bir dəfə - bir çox fiziklər kimi - o, vaxtın subyektiv bir illüziya olduğunu müdafiə etdi.

İndi o, "Yenidən doğulmuş zaman" kitabında fizikaya tamamilə fərqli bir baxış keçirir və elmi ictimaiyyətdə məşhur sim nəzəriyyəsini tənqid edir. Onun fikrincə, çoxaləm mövcud deyil (6) çünki biz eyni kainatda və eyni zamanda yaşayırıq. O hesab edir ki, zaman ən böyük əhəmiyyətə malikdir və indiki anın reallığı ilə bağlı təcrübəmiz illüziya deyil, reallığın əsas mahiyyətini dərk etmək üçün açardır.

Entropiya sıfır

Sandu Popescu, Tony Short, Noah Linden (7) və Andreas Winter 2009-cu ildə Physical Review E jurnalında öz tapıntılarını təsvir etmişlər ki, cisimlər öz enerjiləri ilə kvant dolanışığı vəziyyətlərinə girərək tarazlığa, yəni enerjinin vahid paylanması vəziyyətinə nail olurlar. ətraf. 2012-ci ildə Tony Short sübut etdi ki, dolaşıqlıq sonlu zaman bərabərliyinə səbəb olur. Obyekt ətraf mühitlə qarşılıqlı əlaqədə olduqda, məsələn, bir fincan qəhvənin içindəki hissəciklər hava ilə toqquşduqda, onların xassələri haqqında məlumat xaricə “sızır” və bütün mühitdə “bulanıq” olur. Bütün otağın təmizlik vəziyyəti dəyişməyə davam etsə də, məlumatın itirilməsi qəhvənin vəziyyətinin durğunluğuna səbəb olur. Popeskunun sözlərinə görə, zaman keçdikcə onun vəziyyəti dəyişməyi dayandırır.

7. Noah Linden, Sandu Popescu və Tony Short

Otağın təmizlik vəziyyəti dəyişdikcə, qəhvə qəfildən hava ilə qarışmağı dayandıraraq öz saf vəziyyətinə düşə bilər. Bununla belə, ətraf mühitə qarışmış vəziyyətlər qəhvə üçün mövcud olan təmiz hallardan qat-qat çoxdur və buna görə də demək olar ki, heç vaxt baş vermir. Bu statistik qeyri-mümkünlük zaman oxunun geri dönməz olduğu təəssüratı yaradır. Zamanın oxu problemi kvant mexanikası tərəfindən bulanıqlaşdırılaraq təbiəti müəyyənləşdirməyi çətinləşdirir.

Elementar hissəcik dəqiq fiziki xüsusiyyətlərə malik deyil və yalnız müxtəlif vəziyyətlərdə olma ehtimalı ilə müəyyən edilir. Məsələn, istənilən vaxt bir hissəciyin saat əqrəbi istiqamətində 50 faiz, əks istiqamətə dönmə şansı isə 50 faiz ola bilər. Fizik Con Bellin təcrübəsi ilə gücləndirilmiş teorem hissəciyin həqiqi vəziyyətinin mövcud olmadığını və onların ehtimalın idarə olunmasına buraxıldığını bildirir.

Sonra kvant qeyri-müəyyənliyi çaşqınlığa səbəb olur. İki hissəcik qarşılıqlı əlaqədə olduqda, onlar hətta müstəqil olaraq müəyyən edilə bilməz, müstəqil olaraq saf vəziyyət kimi tanınan ehtimallar inkişaf edir. Bunun əvəzinə, hər iki hissəciyin birlikdə təsvir etdiyi daha mürəkkəb ehtimal paylanmasının dolaşıq komponentlərinə çevrilirlər. Bu paylama, məsələn, hissəciklərin əks istiqamətdə fırlanacağına qərar verə bilər. Bütövlükdə sistem təmiz vəziyyətdədir, lakin ayrı-ayrı hissəciklərin vəziyyəti başqa bir hissəciklə əlaqələndirilir.

Beləliklə, hər ikisi bir-birindən çox işıq ili məsafəni qət edə bilər və hər birinin fırlanması digəri ilə əlaqəli olaraq qalacaq.

Zaman oxunun yeni nəzəriyyəsi bunu kvant dolanışığı səbəbindən məlumat itkisi kimi təsvir edir və bu, bir fincan qəhvəni ətrafdakı otaqla tarazlığa salır. Nəhayət, otaq öz mühiti ilə tarazlığa çatır və o da öz növbəsində yavaş-yavaş kainatın qalan hissəsi ilə tarazlığa yaxınlaşır. Termodinamikanı tədqiq edən köhnə alimlər bu prosesə enerjinin tədricən dağılması, kainatın entropiyasının artması kimi baxırdılar.

Bu gün fiziklər hesab edirlər ki, informasiya getdikcə daha çox səpələnir, lakin heç vaxt tamamilə yox olmur. Entropiya lokal olaraq artsa da, onlar inanırlar ki, kainatın ümumi entropiyası sıfırda sabit qalır. Bununla belə, zaman oxunun bir tərəfi həll olunmamış qalır. Alimlər iddia edirlər ki, insanın gələcəyi deyil, keçmişi xatırlamaq qabiliyyəti qarşılıqlı təsirdə olan hissəciklər arasında əlaqələrin formalaşması kimi də başa düşülə bilər. Kağız üzərində bir mesaj oxuduğumuz zaman beyin gözlərə çatan fotonlar vasitəsilə onunla əlaqə qurur.

Yalnız bundan sonra bu mesajın bizə nə dediyini xatırlaya bilərik. Popesku hesab edir ki, yeni nəzəriyyə kainatın ilkin vəziyyətinin niyə tarazlıqdan uzaq olduğunu izah etmir və əlavə edir ki, Böyük Partlayışın təbiəti izah edilməlidir. Bəzi tədqiqatçılar bu yeni yanaşmaya şübhə ilə yanaşdılar, lakin bu konsepsiyanın və yeni riyazi formalizmin inkişafı indi termodinamikanın nəzəri problemlərinin həllinə kömək edir.

Kosmos-zamanın taxıllarına çatın

Qara dəlik fizikası, bəzi riyazi modellərin təklif etdiyi kimi, kainatımızın heç də üçölçülü olmadığını göstərir. Hisslərimizin bizə söylədiklərinə baxmayaraq, ətrafımızdakı reallıq holoqram ola bilər - əslində iki ölçülü olan uzaq bir təyyarənin proyeksiyası. Əgər kainatın bu mənzərəsi düzgündürsə, bizim ixtiyarımızda olan tədqiqat vasitələri lazımi dərəcədə həssaslaşan kimi kosmos-zamanın üçölçülü təbiəti illüziyası aradan qaldırıla bilər. İllərdir kainatın əsas quruluşunu tədqiq edən Fermilab-ın fizika professoru Kreyq Hoqan bu səviyyəyə yenicə çatdığını irəli sürür.

8. GEO600 Qravitasiya Dalğası Detektoru

Əgər kainat holoqramdırsa, deməli, biz reallığın həllinin hüdudlarına təzəcə çatmışıq. Bəzi fiziklər maraqlı fərziyyə irəli sürürlər ki, yaşadığımız məkan-zaman son nəticədə davamlı deyil, rəqəmsal fotoşəkil kimi, ən əsas səviyyədə müəyyən “dənələrdən” və ya “piksellərdən” ibarətdir. Əgər belədirsə, bizim reallığımızın bir növ yekun “qətnamə”si olmalıdır. Bəzi tədqiqatçılar GEO600 qravitasiya dalğa detektorunun nəticələrində görünən “səs-küy”ü belə şərh etdilər (8).

Bu qeyri-adi fərziyyəni sınamaq üçün qravitasiya dalğası fiziki Kreyq Hoqan və komandası kosmos-zamanın ən əsas mahiyyətini mümkün olan ən dəqiq şəkildə ölçmək üçün nəzərdə tutulmuş Hogan holometri adlanan dünyanın ən dəqiq interferometrini inkişaf etdirdi. Kod adı Fermilab E-990 olan təcrübə bir çox başqa təcrübələrdən biri deyil. Bu, kosmosun özünün kvant təbiətini və elm adamlarının "holoqrafik səs-küy" adlandırdıqlarının mövcudluğunu nümayiş etdirmək məqsədi daşıyır.

Holometr yan-yana yerləşdirilmiş iki interferometrdən ibarətdir. Onlar bir kilovatlıq lazer şüalarını 40 metr uzunluğunda iki perpendikulyar şüaya ayıran cihaza yönəldirlər, bu şüalar əks olunaraq bölünmə nöqtəsinə qaytarılır və işıq şüalarının parlaqlığında dalğalanmalar yaradır (9). Bölmə cihazında müəyyən bir hərəkətə səbəb olarsa, bu, kosmosun özünün vibrasiyasının sübutu olacaqdır.

9. Holoqrafik eksperimentin qrafik təsviri

Hoqanın komandası üçün ən böyük problem, kəşf etdikləri təsirlərin təkcə eksperimental qurğudan kənar amillərin yaratdığı təlaşlar deyil, həm də məkan-zaman titrəyişlərinin nəticəsi olduğunu sübut etməkdir. Buna görə də, interferometrdə istifadə olunan güzgülər cihazdan kənardan gələn bütün ən kiçik səslərin tezlikləri ilə sinxronlaşdırılacaq və xüsusi sensorlar tərəfindən qəbul ediləcək.

Antropik kainat

Dünyanın və insanın orada mövcud olması üçün fizika qanunlarının çox spesifik bir forması olmalıdır və fiziki sabitlərin dəqiq seçilmiş dəyərləri olmalıdır ... və onlar da var! Niyə?

Gəlin ondan başlayaq ki, Kainatda dörd növ qarşılıqlı təsir mövcuddur: qravitasiya (düşmə, planetlər, qalaktikalar), elektromaqnit (atomlar, hissəciklər, sürtünmə, elastiklik, işıq), zəif nüvə (ulduz enerjisi mənbəyi) və güclü nüvə ( proton və neytronları atom nüvələrinə bağlayır). Cazibə qüvvəsi elektromaqnetizmdən 1039 dəfə zəifdir. Bir az zəif olsaydı, ulduzlar Günəşdən daha yüngül olardı, fövqəlnovalar partlamaz, ağır elementlər əmələ gəlməzdi. Bir az da güclü olsaydı, bakteriyadan böyük canlılar əzilir, ulduzlar tez-tez toqquşaraq planetləri məhv edər və özlərini çox tez yandırardılar.

Kainatın sıxlığı kritik sıxlığa yaxındır, yəni onun altında qalaktikalar və ya ulduzlar əmələ gəlmədən maddənin sürətlə dağılacağı və onun üzərində Kainatın çox uzun yaşayacağı. Belə şərtlərin baş verməsi üçün Big Bang-in parametrlərinin uyğunlaşdırılmasının dəqiqliyi ±10-60 arasında olmalıdır. Gənc Kainatın ilkin qeyri-bərabərliyi 10-5 bal miqyasında idi. Əgər onlar daha kiçik olsaydı, qalaktikalar əmələ gəlməzdi. Əgər onlar daha böyük olsaydı, qalaktikalar yerinə nəhəng qara dəliklər əmələ gələrdi.

Kainatdakı hissəciklərin və antihissəciklərin simmetriyası pozulur. Və hər barion (proton, neytron) üçün 109 foton var. Əgər daha çox olsaydı, qalaktikalar yarana bilməzdi. Əgər onların sayı az olsaydı, ulduzlar da olmazdı. Həm də yaşadığımız ölçülərin sayı "düzgün" görünür. Mürəkkəb strukturlar iki ölçüdə yarana bilməz. Dörddən çox (üç ölçü və zaman) sabit planet orbitlərinin və atomlarda elektronların enerji səviyyələrinin mövcudluğu problemli olur.

10. İnsan kainatın mərkəzi kimi

Antropik prinsip anlayışı Brendon Karter tərəfindən 1973-cü ildə Krakovda Kopernikin anadan olmasının 500 illiyinə həsr olunmuş konfransda təqdim edilmişdir. Ümumiyyətlə, onu elə formalaşdırmaq olar ki, müşahidə olunan Kainat bizim tərəfimizdən müşahidə oluna bilmək üçün cavab verdiyi şərtlərə cavab verməlidir. İndiyə qədər bunun müxtəlif versiyaları var. Zəif antropik prinsip deyir ki, biz ancaq varlığımızı mümkün edən kainatda mövcud ola bilərik. Sabitlərin dəyərləri fərqli olsaydı, biz bunu heç vaxt görməzdik, çünki orada olmazdıq. Güclü antropik prinsip (qəsdən izahat) deyir ki, kainat elədir ki, biz mövcud ola bilərik (10).

Kvant fizikası baxımından heç bir səbəb olmadan istənilən sayda kainat yarana bilərdi. İnsanın orada yaşaması üçün bir sıra incə şərtləri yerinə yetirməli olan konkret bir kainatda sona çatdıq. Sonra antropik dünyadan danışırıq. Mömin üçün, məsələn, Allahın yaratdığı bir antropik kainat kifayətdir. Materialist dünyagörüşü bunu qəbul etmir və çoxlu kainatların olduğunu və ya indiki kainatın çoxlu kainatın sonsuz təkamülünün yalnız bir mərhələsi olduğunu fərz edir.

Kainatın simulyasiya kimi fərziyyəsinin müasir versiyasının müəllifi nəzəriyyəçi Niklas Boströmdür. Onun fikrincə, bizim dərk etdiyimiz reallıq sadəcə fərqində olmadığımız simulyasiyadır. Alim təklif edib ki, əgər kifayət qədər güclü kompüterdən istifadə etməklə bütün sivilizasiyanın, hətta bütün kainatın etibarlı simulyasiyasını yaratmaq mümkündürsə və simulyasiya edilmiş insanlar şüur ​​hissini yaşaya bilirlərsə, o zaman çox güman ki, qabaqcıl sivilizasiyalar sadəcə böyük sayda insan yaradıblar. bu cür simulyasiyalardan biridir və biz onlardan birində Matrisa (11) oxşar bir şeydə yaşayırıq.

Burada “Tanrı” və “Matrix” sözləri danışılırdı. Burada elmdən danışmağın həddinə çatırıq. Bir çoxları, o cümlədən alimlər hesab edir ki, məhz eksperimental fizikanın acizliyi üzündən elm realizmə zidd, metafizika və fantastika qoxusu gələn sahələrə girməyə başlayır. Ümid etmək qalır ki, fizika öz empirik böhranını dəf edəcək və yenidən eksperimental olaraq yoxlanılan elm kimi sevinmək üçün bir yol tapacaq.