Siamo abbastanza intelligenti da capire l'universo?

L'universo osservabile a volte può essere servito su un piatto, come ha fatto di recente il musicista Pablo Carlos Budassi quando ha combinato le mappe logaritmiche dell'Università di Princeton e della NASA in un disco a colori. Questo è un modello geocentrico: la Terra è al centro della placca e il plasma del Big Bang è ai bordi.

La visualizzazione è buona come qualsiasi altra, e anche migliore di altre, perché è vicina al punto di vista umano. Ci sono molte teorie sulla struttura, la dinamica e il destino dell'universo, e il paradigma cosmologico che è stato accettato per decenni sembra essere un po' in crisi ultimamente. Ad esempio, si sentono sempre più voci che negano la teoria del Big Bang.

L'universo è un giardino di stranezze, dipinto nel corso degli anni nel "mainstream" della fisica e della cosmologia, pieno di fenomeni bizzarri come quasar giganti vola via da noi a rotta di collo, materia oscurache nessuno ha scoperto e che non dà segni di acceleratori, ma è "necessario" per spiegare la rotazione troppo veloce della galassia e, infine, Grande esplosioneche condanna tutta la fisica a una lotta con l'inspiegabile, almeno per il momento, caratteristica.

non c'erano fuochi d'artificio

L'originalità del Big Bang deriva direttamente e inevitabilmente dalla matematica della teoria generale della relatività. Tuttavia, alcuni scienziati lo vedono come un fenomeno problematico, perché la matematica può solo spiegare cosa è successo subito dopo ... - ma non sa cosa è successo in quel momento molto particolare, prima dei grandi fuochi d'artificio (2).

Molti scienziati evitano questa funzione. Se non altro perché, come ha detto di recente Ali Ahmed Farah dell'Università di Ben in Egitto, "le leggi della fisica smettono di funzionare lì". Farag con un collega Saurya Dasem dell'Università di Lethbridge in Canada, presentato in un articolo pubblicato nel 2015 in Physics Letters B, un modello in cui l'universo non ha inizio né fine, e quindi nessuna singolarità.

Entrambi i fisici sono stati ispirati dal loro lavoro. David Bohm dagli anni '50. Ha considerato la possibilità di sostituire le linee geodetiche note dalla teoria della relatività generale (le linee più brevi che collegano due punti) con traiettorie quantistiche. Nel loro articolo, Farag e Das hanno applicato queste traiettorie di Bohm a un'equazione sviluppata nel 1950 dal fisico Amala Kumara Raychaudhurye dell'Università di Calcutta. Raychaudhuri è stato anche l'insegnante di Das quando aveva 90 anni. Usando l'equazione di Raychaudhuri, Ali e Das hanno ottenuto la correzione quantistica Equazione di Friedmanche, a sua volta, descrive l'evoluzione dell'Universo (compreso il Big Bang) nel contesto della relatività generale. Sebbene questo modello non sia una vera teoria della gravità quantistica, include elementi sia della teoria quantistica che della relatività generale. Farag e Das si aspettano anche che i loro risultati siano validi anche quando verrà finalmente formulata una teoria completa della gravità quantistica.

La teoria di Farag-Das non prevede né il Big Bang né grande crollo ritorno alla singolarità. Le traiettorie quantistiche utilizzate da Farag e Das non si collegano mai e quindi non formano mai un punto singolare. Da un punto di vista cosmologico, spiegano gli scienziati, le correzioni quantistiche possono essere viste come una costante cosmologica e non è necessario introdurre energia oscura. La costante cosmologica porta al fatto che la soluzione delle equazioni di Einstein può essere un mondo di dimensioni finite ed età infinita.

Questa non è l'unica teoria degli ultimi tempi che mina il concetto di Big Bang. Ad esempio, ci sono ipotesi che quando il tempo e lo spazio sono apparsi, abbia avuto origine e secondo universoin cui il tempo scorre a ritroso. Questa visione è presentata da un gruppo internazionale di fisici, composto da: Tim Kozlowski dell'Università del New Brunswick, Mercati Flavio Perimetro dell'Istituto di Fisica Teorica e Giuliano Barbour. I due universi formatisi durante il Big Bang, in questa teoria, dovrebbero essere immagini speculari di se stessi (3), quindi hanno diverse leggi della fisica e un diverso senso del flusso del tempo. Forse si penetrano a vicenda. Se il tempo scorre avanti o indietro determina il contrasto tra alta e bassa entropia.

A sua volta, l'autore di un'altra nuova proposta sul modello del tutto, Wun-Ji Shu della National Taiwan University, descrive il tempo e lo spazio non come cose separate, ma come cose strettamente correlate che possono trasformarsi l'una nell'altra. Né la velocità della luce né la costante gravitazionale sono invarianti in questo modello, ma sono fattori nella trasformazione del tempo e della massa in dimensioni e spazio mentre l'universo si espande. La teoria di Shu, come molti altri concetti nel mondo accademico, può ovviamente essere vista come una fantasia, ma anche il modello di un universo in espansione con il 68% di energia oscura che causa l'espansione è problematico. Alcuni notano che con l'aiuto di questa teoria, gli scienziati "hanno sostituito sotto il tappeto" la legge fisica di conservazione dell'energia. La teoria di Taiwan non viola i principi di conservazione dell'energia, ma a sua volta ha un problema con la radiazione di fondo a microonde, considerata un residuo del Big Bang. Qualcosa per qualcosa.

Non puoi vedere il buio e tutto il resto

Candidati onorari materia oscura Molti. Particelle massicce debolmente interagenti, particelle massicce fortemente interagenti, neutrini sterili, neutrini, assioni: queste sono solo alcune delle soluzioni al mistero della materia "invisibile" nell'Universo che sono state finora proposte dai teorici.

Per decenni, i candidati più popolari sono stati ipotetici, pesanti (dieci volte più pesanti di un protone), debolmente interagenti particelle chiamate WIMP. Si presumeva che fossero attivi nella fase iniziale dell'esistenza dell'Universo, ma quando si è raffreddato e le particelle si sono disperse, la loro interazione è svanita. I calcoli hanno mostrato che la massa totale dei WIMP avrebbe dovuto essere cinque volte quella della materia ordinaria, che è esattamente quanto è stata stimata la materia oscura.

Tuttavia, non sono state trovate tracce di WIMP. Quindi ora è più popolare parlare di ricerca neutrini sterili, ipotetiche particelle di materia oscura con carica elettrica nulla e massa molto ridotta. A volte i neutrini sterili sono considerati la quarta generazione di neutrini (insieme ai neutrini di elettroni, muoni e tau). La sua caratteristica è che interagisce con la materia solo sotto l'influenza della gravità. Indicato dal simbolo ν_s.

Le oscillazioni dei neutrini potrebbero teoricamente rendere sterili i neutrini muonici, riducendone il numero nel rivelatore. Ciò è particolarmente probabile dopo che il raggio di neutrini è passato attraverso una regione di materia ad alta densità come il nucleo terrestre. Pertanto, il rivelatore IceCube al Polo Sud è stato utilizzato per osservare i neutrini provenienti dall'emisfero settentrionale nell'intervallo di energia da 320 GeV a 20 TeV, dove ci si aspettava un segnale forte in presenza di neutrini sterili. Sfortunatamente, l'analisi dei dati degli eventi osservati ha permesso di escludere l'esistenza di neutrini sterili nella regione accessibile dello spazio parametrico, il cosiddetto. Livello di confidenza del 99%.

Nel luglio 2016, dopo venti mesi di esperimenti con il rivelatore Large Underground Xenon (LUX), gli scienziati non avevano nulla da dire se non che... non trovarono nulla. Allo stesso modo, gli scienziati del laboratorio della Stazione Spaziale Internazionale ei fisici del CERN, che contavano sulla produzione di materia oscura nella seconda parte del Large Hadron Collider, non dicono nulla sulla materia oscura.

Quindi dobbiamo guardare oltre. Gli scienziati affermano che forse la materia oscura è qualcosa di completamente diverso dai WIMP e dai neutrini o altro, e stanno costruendo LUX-ZEPLIN, un nuovo rivelatore che dovrebbe essere settanta volte più sensibile di quello attuale.

La scienza dubita che esista una cosa come la materia oscura, eppure gli astronomi hanno recentemente osservato una galassia che, nonostante abbia una massa simile alla Via Lattea, è composta per il 99,99% di materia oscura. Le informazioni sulla scoperta sono state fornite dall'Osservatorio V.M. Keka. Si tratta di галактика libellula 44 (Libellula 44). La sua esistenza è stata confermata solo l'anno scorso quando il Dragonfly Telephoto Array ha osservato una porzione di cielo nella costellazione dello Spit di Berenice. Si è scoperto che la galassia contiene molto di più di quanto sembri a prima vista. Dal momento che ci sono poche stelle al suo interno, si disintegrerebbe rapidamente se qualche cosa misteriosa non aiutasse a tenere insieme gli oggetti che lo compongono. Materia oscura?

Modellazione?

ipotesi Universo come ologrammanonostante il fatto che vi siano coinvolte persone con seri titoli scientifici, è ancora trattata come un'area nebbiosa al confine della scienza. Forse perché anche gli scienziati sono persone, ed è difficile per loro venire a patti con le conseguenze mentali della ricerca in questo senso. Juan Maldasenapartendo dalla teoria delle stringhe, ha delineato una visione dell'universo in cui le stringhe che vibrano nello spazio a nove dimensioni creano la nostra realtà, che è solo un ologramma: una proiezione di un mondo piatto senza gravità..

I risultati di uno studio condotto da scienziati austriaci, pubblicato nel 2015, indicano che l'universo ha bisogno di dimensioni inferiori a quelle previste. L'universo XNUMXD potrebbe essere solo una struttura di informazioni XNUMXD sull'orizzonte cosmologico. Gli scienziati lo confrontano con gli ologrammi trovati sulle carte di credito: in realtà sono bidimensionali, anche se li vediamo come tridimensionali. Secondo Daniela Grumillera della Vienna University of Technology, il nostro universo è piuttosto piatto e ha una curvatura positiva. Grumiller ha spiegato in Physical Review Letters che se la gravità quantistica nello spazio piatto può essere descritta olograficamente dalla teoria quantistica standard, allora devono esserci anche quantità fisiche che possono essere calcolate in entrambe le teorie e i risultati devono corrispondere. In particolare, una caratteristica chiave della meccanica quantistica, l'entanglement quantistico, dovrebbe apparire nella teoria della gravità.

Alcuni vanno oltre, parlando non di proiezione olografica, ma addirittura di modellazione al computer. Due anni fa, un famoso astrofisico, premio Nobel, Giorgio Smooth, ha presentato argomenti secondo cui l'umanità vive all'interno di una simile simulazione al computer. Afferma che ciò è possibile, ad esempio, grazie allo sviluppo di giochi per computer, che teoricamente costituiscono il nucleo della realtà virtuale. Gli esseri umani creeranno mai simulazioni realistiche? La risposta è sì", ha detto in un'intervista. “Ovviamente, sono stati compiuti progressi significativi su questo tema. Basta guardare il primo "Pong" e i giochi realizzati oggi. Intorno al 2045, saremo in grado di trasferire molto presto i nostri pensieri nei computer”.

L'universo come proiezione olografica

Considerando che possiamo già mappare alcuni neuroni nel cervello attraverso l'uso della risonanza magnetica, l'utilizzo di questa tecnologia per altri scopi non dovrebbe essere un problema. Quindi può funzionare la realtà virtuale, che consente il contatto con migliaia di persone e fornisce una forma di stimolazione cerebrale. Questo potrebbe essere accaduto in passato, dice Smoot, e il nostro mondo è una rete avanzata di simulazioni virtuali. Inoltre, questo potrebbe accadere un numero infinito di volte! Quindi possiamo vivere in una simulazione che è in un'altra simulazione, contenuta in un'altra simulazione che è... e così via all'infinito.

Il mondo, e ancor di più l'Universo, purtroppo, non ci è dato su un piatto. Piuttosto, noi stessi siamo parte, piccolissima, di piatti che, come dimostrano alcune ipotesi, potrebbero non essere stati preparati per noi.

Quella minuscola parte dell'universo di cui noi - almeno in senso materialistico - conoscerà mai l'intera struttura? Siamo abbastanza intelligenti da comprendere e comprendere il mistero dell'universo? Probabilmente no. Tuttavia, se mai decidessimo che alla fine avremmo fallito, sarebbe difficile non notare che questo sarebbe anche, in un certo senso, una sorta di visione finale della natura di tutte le cose...