Awọn ifilelẹ lọ ti fisiksi ati idanwo ti ara

Ni ọgọrun ọdun sẹyin, ipo ti fisiksi jẹ idakeji ti ode oni. Ni ọwọ awọn onimo ijinlẹ sayensi ni awọn abajade ti awọn idanwo ti a fihan, tun ṣe ni ọpọlọpọ igba, eyiti, sibẹsibẹ, nigbagbogbo ko le ṣe alaye nipa lilo awọn imọran ti ara ti o wa tẹlẹ. Iriri kedere ṣaaju yii. Theorists ni lati gba lati sise.

Lọwọlọwọ, iwọntunwọnsi n tẹriba si awọn onimọ-jinlẹ ti awọn awoṣe wọn yatọ pupọ si ohun ti a rii lati awọn adanwo ti o ṣeeṣe gẹgẹbi ilana okun. Ati pe o dabi pe ọpọlọpọ awọn iṣoro ti ko yanju ni fisiksi (1).

1. Awọn aṣa igbalode ti o ṣe pataki julọ ati awọn iṣoro ni fisiksi - iworan

Olokiki physicist Polandi, Prof. Andrzej Staruszkiewicz lakoko ariyanjiyan “Awọn opin ti Imọ ni Fisiksi” ni Oṣu Karun ọdun 2010 ni Ile-ẹkọ giga Ignatianum ni Krakow sọ pe: “Apá ìmọ̀ ti dàgbà lọ́pọ̀lọpọ̀ ní ọ̀rúndún tó kọjá, ṣùgbọ́n pápá àìmọ̀kan ti dàgbà pàápàá jù lọ. (…) Awari ti gbogboogbo ati awọn ẹrọ kuatomu jẹ awọn aṣeyọri nla ti ironu eniyan, ni afiwe si ti Newton, ṣugbọn wọn yorisi ibeere ti ibatan laarin awọn ẹya mejeeji, ibeere ti iwọn idiju rẹ jẹ iyalẹnu lasan. Ni ipo yii, awọn ibeere nipa ti ara: ṣe a le ṣe eyi? Ṣé ìpinnu wa àti ìfẹ́ tá a ní láti dé òpin òtítọ́ yóò bá àwọn ìṣòro tá a dojú kọ?”

Esiperimenta stalemate

Fun ọpọlọpọ awọn oṣu ni bayi, agbaye ti fisiksi ti n ṣiṣẹ ju igbagbogbo lọ pẹlu ariyanjiyan diẹ sii. Ninu iwe akọọlẹ Iseda, George Ellis ati Joseph Silk ṣe atẹjade nkan kan ni aabo ti iduroṣinṣin ti fisiksi, ti n ṣofintoto awọn ti o ti mura lati sun siwaju awọn adanwo lati ṣe idanwo awọn imọ-jinlẹ tuntun tuntun titi di “ọla” ailopin. Wọn yẹ ki o jẹ ijuwe nipasẹ “ọlọwa to” ati iye alaye. “Eyi ba aṣa atọwọdọwọ imọ-jinlẹ ti awọn ọgọrun-un ọdun sẹyin pe imọ imọ-jinlẹ jẹ imọ ti a ti fidi mulẹ,” awọn onimọ-jinlẹ ãrá. Awọn otitọ fihan ni kedere “aiṣedeede idanwo” ni fisiksi ode oni.

Awọn imọ-jinlẹ tuntun nipa iseda ati igbekalẹ ti agbaye ati Agbaye, gẹgẹ bi ofin, ko le rii daju nipasẹ awọn idanwo ti o wa fun eniyan.

Nipa wiwa Higgs boson, awọn onimo ijinlẹ sayensi ti “pari” Awoṣe Standard. Sibẹsibẹ, agbaye ti fisiksi jina lati ni itẹlọrun. A mọ nipa gbogbo awọn quarks ati awọn lepton, ṣugbọn a ko ni imọran bi a ṣe le ṣe atunṣe eyi pẹlu ẹkọ Einstein ti walẹ. A ko mọ bi a ṣe le ṣapọpọ awọn ẹrọ mekaniki kuatomu pẹlu walẹ lati ṣẹda imọ-ijinlẹ ti kuatomu walẹ. A tun ko mọ kini Big Bang jẹ (tabi ti o ba ṣẹlẹ gangan!) (2).

Ni lọwọlọwọ, jẹ ki a pe ni awọn onimọ-jinlẹ kilasika, igbesẹ ti o tẹle lẹhin awoṣe Standard jẹ supersymmetry, eyiti o sọ asọtẹlẹ pe gbogbo patiku alakọbẹrẹ ti a mọ si wa ni “alabaṣepọ”.

Eyi ṣe ilọpo meji nọmba lapapọ ti awọn bulọọki ti ọrọ, ṣugbọn imọ-jinlẹ baamu ni pipe si awọn idogba mathematiki ati, ni pataki, nfunni ni aye lati ṣii ohun ijinlẹ ti ọrọ dudu dudu. O wa nikan lati duro fun awọn abajade ti awọn adanwo ni Large Hadron Collider, eyiti yoo jẹrisi aye ti awọn patikulu supersymmetric.

Sibẹsibẹ, ko si iru awọn awari ti a ti gbọ lati Geneva. Nitoribẹẹ, eyi nikan ni ibẹrẹ ti ẹya tuntun ti LHC, pẹlu ilọpo meji agbara ipa (lẹhin atunṣe tuntun ati igbesoke). Ni awọn osu diẹ, wọn le wa ni ibon champagne corks ni ayẹyẹ ti supersymmetry. Bí ó ti wù kí ó rí, bí èyí kò bá ṣẹlẹ̀, ọ̀pọ̀ àwọn onímọ̀ físíìsì gbà gbọ́ pé àwọn àbá èrò orí asán yóò níláti fà sẹ́yìn díẹ̀díẹ̀, bákan náà pẹ̀lú ẹ̀kúnrẹ́rẹ́ líle, tí a gbé karí àwòkẹ́kọ̀ọ́. Nitoripe ti Collider Tobi ko ba jẹrisi awọn imọ-jinlẹ wọnyi, lẹhinna kini?

Sibẹsibẹ, awọn onimo ijinlẹ sayensi kan wa ti ko ronu bẹ. Nitori imọran ti supersymmetry jẹ ju "lẹwa lati jẹ aṣiṣe."

Nitorinaa, wọn pinnu lati tun ṣe atunwo awọn idogba wọn lati jẹri pe ọpọ eniyan ti awọn patikulu supersymmetric wa ni ita ita gbangba ti LHC. Awọn onimọ-jinlẹ jẹ ẹtọ pupọ. Awọn awoṣe wọn dara ni ṣiṣe alaye awọn iyalẹnu ti o le ṣe iwọn ati rii daju ni idanwo. Nitorinaa ẹnikan le beere idi ti o yẹ ki a yọkuro idagbasoke awọn imọ-jinlẹ wọnyẹn ti a (sibẹsibẹ) ko le mọ ni agbara. Ṣe eyi jẹ ọna ti o tọ ati imọ-jinlẹ bi?

Agbaye lati ohunkohun

Awọn imọ-jinlẹ, paapaa fisiksi, da lori iseda aye, iyẹn ni, lori igbagbọ pe a le ṣe alaye ohun gbogbo nipa lilo awọn ipa ti iseda. Iṣẹ-ṣiṣe ti imọ-jinlẹ dinku lati gbero ibatan laarin ọpọlọpọ awọn iwọn ti o ṣapejuwe awọn iyalẹnu tabi diẹ ninu awọn ẹya ti o wa ninu iseda. Fisiksi ko ni koju awọn iṣoro ti a ko le ṣe apejuwe ni mathematiki, ti a ko le tun ṣe. Eyi jẹ, ninu awọn ohun miiran, idi fun aṣeyọri rẹ. Apejuwe mathematiki ti a lo lati ṣe awoṣe awọn iyalẹnu adayeba ti fihan pe o munadoko pupọ. Awọn aṣeyọri ti imọ-jinlẹ ti ẹda jẹ abajade ni gbogbogbo ti imọ-jinlẹ wọn. Awọn Itọsọna bii imọ-jinlẹ ti imọ-jinlẹ tabi ohun elo ijinlẹ sayensi ti a ṣẹda, eyiti o gbe awọn abajade ti awọn imọwe, gba ṣaaju ki opin ọdun XnumpXNUMX, sinu aaye ti imoye.

O dabi ẹnipe a le mọ gbogbo agbaye, pe ipinnu pipe wa ni iseda, nitori a le pinnu bi awọn aye-aye yoo ṣe gbe ni awọn miliọnu ọdun, tabi bi wọn ṣe gbe awọn miliọnu ọdun sẹyin. Àwọn àṣeyọrí wọ̀nyí jẹ́ kí ìgbéraga gbéra ga tí ó sọ èrò inú ènìyàn di asán. Titi di iye ipinnu, imọ-jinlẹ ti ilana ṣe nfa idagbasoke ti imọ-jinlẹ adayeba paapaa loni. Sibẹsibẹ, diẹ ninu awọn aaye gige-pipa ti o dabi ẹnipe o ṣe afihan awọn aropin ti ilana iṣe ẹda.

Ti Agbaye ba ni opin ni iwọn didun ati dide “lati inu ohunkohun” (3), laisi irufin awọn ofin ti itọju agbara, fun apẹẹrẹ, bi iyipada, lẹhinna ko yẹ ki o wa awọn ayipada ninu rẹ. Ní báyìí ná, à ń wò wọ́n. Gbiyanju lati yanju iṣoro yii lori ipilẹ ti fisiksi kuatomu, a wa si ipari pe oluwoye ti o ni oye nikan ṣe iṣe iṣeeṣe ti aye ti iru agbaye kan. Ìdí nìyẹn tí a fi ń ṣe kàyéfì nípa ìdí tí a fi dá irú èyí tí a ń gbé nínú ọ̀pọ̀lọpọ̀ ọ̀run. Nitorinaa a wa si ipari pe nikan nigbati eniyan ba han lori Earth, agbaye - bi a ṣe akiyesi - “di” looto…

Bawo ni awọn wiwọn ṣe ni ipa lori awọn iṣẹlẹ ti o ṣẹlẹ ni bilionu ọdun sẹyin?

4. Wheeler adanwo - iworan

Ọkan ninu awọn igbalode physicists, John Archibald Wheeler, dabaa kan aaye version of awọn gbajumọ ė slit ṣàdánwò. Ninu apẹrẹ ọpọlọ rẹ, ina lati quasar kan, awọn ọdun ina biliọnu kan ti o jinna si wa, rin irin-ajo lọ si awọn ẹgbẹ meji ti galaxy (4). Ti awọn alafojusi ṣe akiyesi ọkọọkan awọn ọna wọnyi lọtọ, wọn yoo rii awọn fọto. Ti awọn mejeeji ba ni ẹẹkan, wọn yoo rii igbi. Nitorinaa iṣe ti akiyesi gan-an ṣe iyipada iseda ti ina ti o fi quasar silẹ ni ọdun kan ọdun sẹyin!

Fun Wheeler, eyi ti o wa loke jẹri pe agbaye ko le wa ni ori ti ara, o kere ju ni ọna ti a ti mọ ni oye “ipo ti ara.” Ko le ṣẹlẹ ni igba atijọ boya, titi... a ti mu iwọn kan. Nitorinaa, iwọn wa lọwọlọwọ ni ipa ti o ti kọja. Pẹlu awọn akiyesi wa, awọn wiwa ati awọn wiwọn, a ṣe apẹrẹ awọn iṣẹlẹ ti o ti kọja, jin ni akoko, titi di… ibẹrẹ Agbaye!

Neil Turk ti Ile-ẹkọ Perimeter Institute ni Waterloo, Canada, sọ ninu tẹjade ti Sayensi Tuntun ti Oṣu Keje pe “a ko le loye ohun ti a rii. Ilana naa di pupọ ati siwaju sii ati fafa. A ju ara wa sinu iṣoro pẹlu awọn aaye ti o tẹle, awọn iwọn ati awọn ami-ami, paapaa pẹlu wrench, ṣugbọn a ko le ṣalaye awọn ododo ti o rọrun julọ. ” Ọpọlọpọ awọn physicists ni o han gedegbe ni ibinu nipasẹ otitọ pe awọn irin-ajo opolo ti ode oni, gẹgẹbi awọn ero ti o wa loke tabi imọran superstring, ko ni nkankan lati ṣe pẹlu awọn adanwo ti a nṣe lọwọlọwọ ni awọn ile-iṣere, ati pe ko si ọna lati ṣe idanwo wọn ni idanwo.

Ni agbaye kuatomu, o nilo lati wo jakejado

Gẹ́gẹ́ bí Richard Feynman tó gba ẹ̀bùn Nobel ti sọ lẹ́ẹ̀kan, kò sẹ́ni tó lóye kúlẹ̀kúlẹ̀ ayé gan-an. Ko dabi aye Newtonian ti o dara ti o dara, ninu eyiti awọn ibaraenisepo ti awọn ara meji pẹlu awọn ọpọ eniyan ti wa ni iṣiro nipasẹ awọn idogba, ni kuatomu mekaniki a ni awọn idogba lati eyi ti won ko ki Elo tẹle, sugbon ni o wa awọn esi ti ajeji ihuwasi woye ni adanwo. Awọn nkan ti fisiksi kuatomu ko ni lati ni nkan ṣe pẹlu ohunkohun “ti ara”, ati ihuwasi wọn jẹ aaye ti aaye onisẹpo lọpọlọpọ ti a pe ni aaye Hilbert.

Awọn iyipada wa ti a ṣe apejuwe nipasẹ idogba Schrödinger, ṣugbọn idi ti gangan jẹ aimọ. Njẹ eyi le yipada? Ṣe o ṣee ṣe paapaa lati gba awọn ofin kuatomu lati awọn ipilẹ ti fisiksi, bi awọn dosinni ti awọn ofin ati awọn ilana, fun apẹẹrẹ, nipa gbigbe awọn ara ni aaye ita, ti wa lati awọn ipilẹ Newton? Awọn onimo ijinlẹ sayensi lati Ile-ẹkọ giga ti Pavia ni Ilu Italia Giacomo Mauro D'Ariano, Giulio Ciribella ati Paolo Perinotti jiyan pe paapaa awọn iyalẹnu kuatomu ti o han gbangba ti o lodi si oye ti o wọpọ ni a le rii ni awọn idanwo iwọnwọn. Gbogbo ohun ti o nilo ni irisi ti o tọ - Boya agbọye ti awọn ipa kuatomu jẹ nitori iwoye gbooro ti ko to nipa wọn. Gẹgẹbi awọn onimọ-jinlẹ ti a mẹnuba ni New Scientist, awọn idanwo ti o nilari ati iwọnwọn ni awọn ẹrọ kuatomu gbọdọ pade awọn ipo pupọ. Eyi ni:

• okunfa - awọn iṣẹlẹ iwaju ko le ni ipa awọn iṣẹlẹ ti o kọja;
• iyatọ - ipinlẹ a gbọdọ ni anfani lati ya lati kọọkan miiran bi lọtọ;
• tiwqn - ti a ba mọ gbogbo awọn ipele ti ilana, a mọ gbogbo ilana;
• funmorawon - awọn ọna wa lati gbe alaye pataki nipa chirún laisi nini gbigbe gbogbo ërún;
• tomography - ti a ba ni eto ti o ni ọpọlọpọ awọn ẹya, awọn iṣiro ti awọn wiwọn nipasẹ awọn ẹya jẹ to lati fi han ipo ti gbogbo eto naa.

Awọn ara ilu Itali fẹ lati faagun awọn ilana isọdọmọ wọn, irisi ti o gbooro, ati ṣiṣe awọn adanwo ti o nilari lati tun pẹlu aibikita ti awọn iyalẹnu thermodynamic ati ilana ti idagbasoke entropy, eyiti ko ṣe iwunilori awọn onimọ-jinlẹ. Boya nibi, paapaa, awọn akiyesi ati awọn wiwọn ni ipa nipasẹ awọn ohun-ọṣọ ti irisi ti o dín ju lati loye gbogbo eto naa. "Otitọ ipilẹ ti ẹkọ kuatomu ni pe ariwo, awọn iyipada ti ko ni iyipada le jẹ iyipada nipasẹ fifi ipilẹ tuntun kun si apejuwe," Giulio Ciribella onimọ-jinlẹ Itali sọ ninu ifọrọwanilẹnuwo pẹlu New Scientist.

Laanu, awọn alaigbagbọ sọ pe, “nisọ di mimọ” ti awọn adanwo ati iwoye wiwọn ti o gbooro le ja si idawọle pupọ-aye ninu eyiti abajade eyikeyi ṣee ṣe ati ninu eyiti awọn onimọ-jinlẹ, ro pe wọn n ṣe iwọn ọna ti o tọ ti awọn iṣẹlẹ, nirọrun “yan” a ilọsiwaju kan nipa idiwon wọn.

5. Time ọwọ ni awọn fọọmu ti aago ọwọ

Ko si akoko?

Agbekale ti ohun ti a npe ni awọn ọfa ti akoko (5) ni a ṣe ni 1927 nipasẹ astrophysicist British Arthur Eddington. Ọfà yii tọkasi akoko, eyiti o nṣan nigbagbogbo ni itọsọna kan, ie lati igba atijọ si ọjọ iwaju, ati pe ilana yii ko le yipada. Stephen Hawking, ninu rẹ A Brief History of Time, kowe pe rudurudu npọ si pẹlu akoko nitori a wiwọn akoko ninu awọn itọsọna ninu eyi ti rudurudu posi. Eyi yoo tumọ si pe a ni yiyan - a le, fun apẹẹrẹ, akọkọ ṣe akiyesi awọn ege gilasi ti o tuka lori ilẹ, lẹhinna akoko ti gilasi ba ṣubu si ilẹ, lẹhinna gilasi ni afẹfẹ, ati nikẹhin ni ọwọ ti eniyan ti o mu. Ko si ofin ijinle sayensi ti “ọfa ti akoko” gbọdọ lọ ni itọsọna kanna bi itọka thermodynamic, ati pe entropy ti eto naa pọ si. Bí ó ti wù kí ó rí, ọ̀pọ̀ àwọn onímọ̀ sáyẹ́ǹsì gbà pé èyí rí bẹ́ẹ̀ nítorí pé àwọn ìyípadà alágbára ńlá ń ṣẹlẹ̀ nínú ọpọlọ ènìyàn, gẹ́gẹ́ bí àwọn tí a ń kíyèsí nínú ìṣẹ̀dá. Ọpọlọ ni agbara lati ṣe, ṣe akiyesi ati idi, nitori pe “ẹnjini” eniyan n jo ounjẹ-epo ati, bii ninu ẹrọ ijona inu, ilana yii ko ṣee ṣe.

Sibẹsibẹ, awọn ọran wa nigbati, lakoko mimu itọsọna kanna ti itọka ọpọlọ ti akoko, entropy mejeeji pọ si ati dinku ni awọn eto oriṣiriṣi. Fun apẹẹrẹ, nigba fifipamọ data ni iranti kọmputa. Awọn modulu iranti ninu ẹrọ lọ lati ipo ti ko paṣẹ si aṣẹ kikọ disiki. Nitorinaa, entropy ninu kọnputa ti dinku. Sibẹsibẹ, eyikeyi physicist yoo sọ pe lati oju-ọna ti gbogbo agbaye ni apapọ - o n dagba sii, nitori pe o gba agbara lati kọwe si disk kan, ati pe agbara yii ti pin ni irisi ooru ti ẹrọ kan. Nitorinaa atako kekere “àkóbá” wa si awọn ofin ti iṣeto ti fisiksi. O nira fun wa lati ronu pe ohun ti o jade pẹlu ariwo lati inu afẹfẹ jẹ pataki ju gbigbasilẹ iṣẹ tabi iye miiran ni iranti. Kini ti ẹnikan ba kọwe lori PC wọn ariyanjiyan ti yoo dojuwe fisiksi ode oni, imọ-jinlẹ agbara iṣọkan, tabi Imọran ti Ohun gbogbo? Yóò ṣòro fún wa láti tẹ́wọ́ gba èrò náà pé, láìka èyí sí, ìṣòro gbogbo gbòò nínú àgbáálá ayé ti pọ̀ sí i.

Pada ni 1967, idogba Wheeler-DeWitt han, lati eyiti o tẹle akoko yẹn bi iru bẹ ko si. O jẹ igbiyanju lati darapọ mọ mathematiki awọn imọran ti awọn ẹrọ mekaniki kuatomu ati ibatan gbogbogbo, igbesẹ kan si imọ-jinlẹ ti kuatomu walẹ, i.e. Ilana ti Ohun gbogbo ti o fẹ nipasẹ gbogbo awọn onimo ijinlẹ sayensi. Kii ṣe titi di ọdun 1983 ti awọn onimọ-jinlẹ Don Page ati William Wutters funni ni alaye pe iṣoro akoko naa le yipo ni lilo imọran ti isunmọ quantum. Gẹgẹbi ero wọn, awọn ohun-ini ti eto ti a ti ṣalaye tẹlẹ le ṣe iwọn. Lati oju iwoye mathematiki, imọran yii tumọ si pe aago ko ṣiṣẹ ni ipinya lati inu eto ati bẹrẹ nikan nigbati o ba di Agbaye kan. Bibẹẹkọ, ti ẹnikan ba wo wa lati agbaye miiran, wọn yoo rii wa bi awọn nkan aimi, ati wiwu wọn nikan si wa yoo fa idamu kuatomu yoo jẹ ki a ni imọlara ti akoko ti kọja.

Isọtẹlẹ yii ṣe ipilẹ ti iṣẹ awọn onimọ-jinlẹ lati ile-ẹkọ iwadii kan ni Turin, Ilu Italia. Fisiksi Marco Genovese pinnu lati kọ awoṣe kan ti o ṣe akiyesi awọn pato ti isunmọ kuatomu. O ṣee ṣe lati ṣe atunṣe ipa ti ara ti o nfihan atunse ti ero yii. A ti ṣẹda awoṣe ti Agbaye, ti o ni awọn fọto meji.

Ọkan bata ti a Oorun - inaro polarized, ati awọn miiran nâa. Ipo kuatomu wọn, ati nitori naa polarization wọn, lẹhinna ni a rii nipasẹ lẹsẹsẹ awọn aṣawari. O wa ni pe titi akiyesi ti o pinnu ipari ti fireemu itọkasi ti de, awọn photons wa ni ipo giga kuatomu kilasika, i.e. won ni won Oorun mejeeji ni inaro ati petele. Eyi tumọ si pe oluwoye ti n ka aago naa pinnu idimu kuatomu ti o ni ipa lori agbaye ti o di apakan. Iru oluwoye bẹ lẹhinna ni anfani lati ni akiyesi pola ti awọn fọto ti o tẹle ti o da lori iṣeeṣe kuatomu.

Agbekale yii jẹ idanwo pupọ nitori pe o ṣalaye ọpọlọpọ awọn iṣoro, ṣugbọn o yorisi nipa ti ara si iwulo fun “oluwoye nla” ti yoo jẹ ju gbogbo awọn ipinnu ipinnu ati pe yoo ṣakoso ohun gbogbo lapapọ.

6. Multiverse - iworan

Ohun ti a ṣakiyesi ati ohun ti a mọ ni ero-ara bi “akoko” jẹ ni otitọ ọja ti awọn iyipada agbaye ti o lewọn ni agbaye ni ayika wa. Bi a ṣe n lọ jinle si agbaye ti awọn ọta, awọn protons ati awọn photon, a mọ pe ero ti akoko di kere ati ki o kere si pataki. Gẹ́gẹ́ bí àwọn onímọ̀ sáyẹ́ǹsì ti sọ, aago tó máa ń bá wa lọ lójoojúmọ́, láti ojú ìwòye ti ara, kì í díwọ̀n ààyè rẹ̀, ṣùgbọ́n ó ń ràn wá lọ́wọ́ láti ṣètò ìgbésí ayé wa. Fun awọn ti o faramọ awọn imọran Newtonian ti gbogbo agbaye ati gbogbo akoko, awọn imọran wọnyi jẹ iyalẹnu. Ṣugbọn kii ṣe awọn onimọ ijinle sayensi nikan ko gba wọn. Onímọ̀ sáyẹ́ǹsì onímọ̀ sáyẹ́ǹsì tó gbajúmọ̀, Lee Smolin, tí a mẹ́nu kàn tẹ́lẹ̀ gẹ́gẹ́ bí ọ̀kan lára ​​àwọn tó ṣẹ́gun Ẹ̀bùn Nobel ti ọdún yìí, gbà pé àkókò wà àti pé ó jẹ́ gidi gan-an. Ni ẹẹkan - bii ọpọlọpọ awọn onimọ-jinlẹ - o jiyan pe akoko jẹ iruju ti ara ẹni.

Ni bayi, ninu iwe rẹ Aago Reborn, o gba oju-iwoye ti o yatọ patapata ti fisiksi o si ṣofintoto imọ-ọrọ okun olokiki ni agbegbe imọ-jinlẹ. Gẹ́gẹ́ bí ó ti sọ, ọ̀pọ̀lọpọ̀ kò sí (6) nítorí pé a ń gbé nínú àgbáálá ayé kan náà àti ní àkókò kan náà. O gbagbọ pe akoko jẹ pataki julọ ati pe iriri wa ti otitọ ti akoko bayi kii ṣe iruju, ṣugbọn bọtini lati ni oye awọn ẹda ipilẹ ti otitọ.

Entropy odo

Sandu Popescu, Tony Short, Noah Linden (7) ati Andreas Winter ṣe apejuwe awọn awari wọn ni ọdun 2009 ninu iwe akọọlẹ Physical Review E, eyiti o fihan pe awọn nkan ṣe aṣeyọri iwọntunwọnsi, ie ipo ti pinpin aṣọ ti agbara, nipa titẹ si awọn ipinlẹ ti idọti kuatomu pẹlu wọn. agbegbe. Ni ọdun 2012, Tony Short jẹri pe ifaramọ nfa isọgba akoko ipari. Nigbati ohun kan ba n ṣepọ pẹlu ayika, gẹgẹbi nigbati awọn patikulu ninu ife kọfi kan ba afẹfẹ ba afẹfẹ, alaye nipa awọn ohun-ini wọn "njo" ita ati di "aitọ" ni gbogbo ayika. Awọn isonu ti alaye fa ipo ti kofi lati duro, paapaa bi ipo mimọ ti gbogbo yara naa tẹsiwaju lati yipada. Gẹgẹbi Popescu, ipo rẹ dawọ lati yipada ni akoko pupọ.

7. Noah Linden, Sandu Popescu og Tony Kukuru

Bi ipo mimọ ti yara naa ṣe yipada, kọfi le lojiji da idapọ pẹlu afẹfẹ duro ki o wọ ipo mimọ tirẹ. Sibẹsibẹ, awọn ipinlẹ pupọ wa ti o dapọ pẹlu agbegbe ju awọn ipinlẹ mimọ ti o wa si kọfi, ati nitorinaa o fẹrẹ ko waye. Iṣeṣe iṣiro iṣiro yii funni ni imọran pe itọka ti akoko jẹ eyiti ko le yipada. Iṣoro ti itọka ti akoko jẹ aifọwọyi nipasẹ awọn ẹrọ ṣiṣe kuatomu, ti o jẹ ki o ṣoro lati pinnu ẹda.

Patikulu alakọbẹrẹ ko ni awọn ohun-ini ti ara deede ati pe o pinnu nikan nipasẹ iṣeeṣe ti wiwa ni awọn ipinlẹ oriṣiriṣi. Fun apẹẹrẹ, ni eyikeyi akoko ti a fun, patiku le ni aaye 50 ogorun ti titan-ọna aago ati aaye 50 ogorun ti yiyi si ọna idakeji. Ilana naa, ti a fikun nipasẹ iriri ti physicist John Bell, sọ pe ipo otitọ ti patiku ko si ati pe a fi wọn silẹ lati ṣe itọnisọna nipasẹ iṣeeṣe.

Lẹhinna aidaniloju kuatomu nyorisi idarudapọ. Nigbati awọn patikulu meji ba n ṣepọ, wọn ko le ṣe asọye paapaa fun ara wọn, ni ominira ni idagbasoke awọn iṣeeṣe ti a mọ si ipo mimọ. Dipo, wọn di awọn paati isọdi ti pinpin iṣeeṣe eka diẹ sii ti awọn patikulu mejeeji ṣapejuwe papọ. Pinpin yii le pinnu, fun apẹẹrẹ, boya awọn patikulu yoo yi ni ọna idakeji. Eto naa lapapọ wa ni ipo mimọ, ṣugbọn ipo ti awọn patikulu kọọkan ni nkan ṣe pẹlu patiku miiran.

Nitorinaa, awọn mejeeji le rin irin-ajo ọpọlọpọ awọn ọdun ina lọtọ, ati yiyi ti ọkọọkan yoo wa ni ibamu pẹlu ekeji.

Ilana tuntun ti itọka ti akoko ṣe apejuwe eyi bi isonu ti alaye nitori igbẹkẹle kuatomu, eyi ti o fi ife kọfi kan ranṣẹ si iwontunwonsi pẹlu yara agbegbe. Ni ipari, yara naa de iwọntunwọnsi pẹlu agbegbe rẹ, ati pe, lapapọ, laiyara sunmọ iwọntunwọnsi pẹlu iyoku agbaye. Awọn onimo ijinlẹ sayensi atijọ ti o kẹkọọ thermodynamics wo ilana yii bi ipadasẹhin agbara diẹdiẹ, ti o pọ si entropy ti agbaye.

Lónìí, àwọn onímọ̀ sáyẹ́ǹsì gbà gbọ́ pé ìsọfúnni máa ń pọ̀ sí i, àmọ́ kò pẹ́ rárá. Botilẹjẹpe entropy pọ si ni agbegbe, wọn gbagbọ pe lapapọ entropy ti agbaye wa nigbagbogbo ni odo. Bibẹẹkọ, apakan kan ti itọka akoko ko ni ipinnu. Awọn onimo ijinlẹ sayensi jiyan pe agbara eniyan lati ranti ohun ti o ti kọja, ṣugbọn kii ṣe ọjọ iwaju, tun le loye bi dida awọn ibatan laarin awọn patikulu ibaraenisepo. Nigba ti a ba ka ifiranṣẹ kan lori iwe kan, ọpọlọ ṣe ibaraẹnisọrọ pẹlu rẹ nipasẹ awọn photon ti o de oju.

Nikan lati isisiyi lọ ni a le ranti ohun ti ifiranṣẹ yii n sọ fun wa. Popescu gbagbọ pe imọran tuntun ko ṣe alaye idi ti ipo ibẹrẹ ti agbaye ti jinna si iwọntunwọnsi, fifi kun pe iru ti Big Bang yẹ ki o ṣalaye. Diẹ ninu awọn oniwadi ti ṣalaye awọn iyemeji nipa ọna tuntun yii, ṣugbọn idagbasoke ti imọran yii ati ilana mathematiki tuntun ni bayi ṣe iranlọwọ lati yanju awọn iṣoro imọ-jinlẹ ti thermodynamics.

De ọdọ awọn oka ti aaye-akoko

Fisiksi iho dudu dabi pe o tọka, gẹgẹbi diẹ ninu awọn awoṣe mathematiki daba, pe agbaye wa kii ṣe onisẹpo mẹta rara. Láìka ohun tí ìmọ̀lára wa sọ fún wa, òtítọ́ tó yí wa ká lè jẹ́ hologram—ìsọ̀rọ̀ òfuurufú kan tí ó jìnnà gan-an tí ó jẹ́ aláwọ̀ méjì ní ti gidi. Ti aworan agbaye yii ba jẹ deede, iruju ti ẹda onisẹpo mẹta ti akoko aaye le yọkuro ni kete ti awọn irinṣẹ iwadii ti o wa ni ọwọ wa ti ni itara to peye. Craig Hogan, olukọ ọjọgbọn ti fisiksi ni Fermilab ti o ti lo awọn ọdun kika ikẹkọ ipilẹ ti agbaye, daba pe ipele yii ti de.

8. GEO600 Gravitational igbi oluwari

Ti agbaye ba jẹ hologram, lẹhinna boya a ti de opin opin ipinnu otitọ. Diẹ ninu awọn onimọ-jinlẹ ṣe ilosiwaju igbero iyanilẹnu pe akoko-aaye ti a n gbe ni ko tẹsiwaju nikẹhin, ṣugbọn, bii aworan oni-nọmba kan, wa ni ipele ipilẹ julọ ti o jẹ “awọn oka” tabi “awọn piksẹli.” Ti o ba jẹ bẹ, otitọ wa gbọdọ ni diẹ ninu iru “ipinnu” ikẹhin. Eyi ni bii diẹ ninu awọn oniwadi ṣe tumọ “ariwo” ti o han ninu awọn abajade ti oluwari igbi gravitational GEO600 (8).

Lati ṣe idanwo idawọle iyalẹnu yii, Craig Hogan, onimọ-jinlẹ fisiksi igbi walẹ, oun ati ẹgbẹ rẹ ṣe agbekalẹ interferometer ti o peye julọ ni agbaye, ti a pe ni holometer Hogan, eyiti a ṣe lati wiwọn ipilẹ pataki julọ ti akoko aaye ni ọna deede julọ. Idanwo naa, ti a fun ni orukọ Fermilab E-990, kii ṣe ọkan ninu ọpọlọpọ awọn miiran. Eyi ni ero lati ṣe afihan iseda aye ti aaye funrararẹ ati wiwa ohun ti awọn onimọ-jinlẹ pe “ariwo holographic”.

Holometer ni awọn interferometers meji ti a gbe ni ẹgbẹ si ẹgbẹ. Wọn ṣe itọsọna awọn ina ina lesa kilowatt kan ni ẹrọ kan ti o pin wọn si awọn opo gigun meji 40 mita ni gigun, eyiti o ṣe afihan ati pada si aaye pipin, ṣiṣẹda awọn iyipada ni imọlẹ ti awọn ina ina (9). Ti wọn ba fa iṣipopada kan ninu ẹrọ pipin, lẹhinna eyi yoo jẹ ẹri ti gbigbọn aaye funrararẹ.

9. Afihan aworan ti idanwo holographic

Ipenija ti o tobi julọ ti ẹgbẹ Hogan ni lati fi mule pe awọn ipa ti wọn ti ṣe awari kii ṣe awọn ipaya kan ti o ṣẹlẹ nipasẹ awọn ifosiwewe ni ita iṣeto idanwo, ṣugbọn abajade ti awọn gbigbọn-akoko aaye. Nitorinaa, awọn digi ti a lo ninu interferometer yoo muuṣiṣẹpọ pẹlu awọn igbohunsafẹfẹ ti gbogbo awọn ariwo ti o kere julọ ti o wa lati ita ẹrọ naa ati gbe nipasẹ awọn sensọ pataki.

Agbaye Anthropic

Ni ibere fun agbaye ati eniyan lati wa ninu rẹ, awọn ofin ti fisiksi gbọdọ ni fọọmu kan pato, ati awọn iduro ti ara gbọdọ ni awọn iye ti a yan ni deede… ati pe wọn jẹ! Kí nìdí?

Jẹ ki a bẹrẹ pẹlu otitọ pe awọn iru awọn ibaraẹnisọrọ mẹrin wa ni Agbaye: gravitational (ja bo, awọn aye aye, awọn irawọ), itanna (awọn ọta, awọn patikulu, ija, elasticity, ina), iparun ti ko lagbara (orisun agbara alarinrin) ati iparun to lagbara ( so awọn protons ati neutroni sinu awọn arin atomiki). Walẹ jẹ 1039 igba alailagbara ju elekitirogimaginetism. Ti o ba jẹ alailagbara diẹ, awọn irawọ yoo fẹẹrẹ ju Oorun lọ, supernovae kii yoo gbamu, awọn eroja ti o wuwo ko ni dagba. Bí ó tilẹ̀ jẹ́ pé agbára díẹ̀ ni, àwọn ẹ̀dá tí ó tóbi ju kòkòrò bakitéríà yóò fọ́, àwọn ìràwọ̀ sì sábà máa ń kọlura, tí ń ba àwọn pílánẹ́ẹ̀tì jẹ́, tí wọ́n sì ń jó ara wọn yára jù.

Awọn iwuwo ti Agbaye jẹ isunmọ si iwuwo pataki, iyẹn ni, labẹ eyiti ọrọ naa yoo yara kaakiri laisi dida awọn irawọ tabi awọn irawọ, ati loke eyiti Agbaye yoo ti pẹ ju. Fun iṣẹlẹ ti iru awọn ipo bẹẹ, deede ti ibaamu awọn aye ti Big Bang yẹ ki o wa laarin ± 10-60. Awọn inhomogeneities akọkọ ti Agbaye ọdọ wa lori iwọn 10-5. Ti wọn ba kere, awọn irawọ kii yoo dagba. Ti wọn ba tobi, awọn ihò dudu nla yoo dagba dipo awọn irawọ.

Iṣatunṣe ti awọn patikulu ati awọn antiparticles ni Agbaye ti fọ. Ati fun gbogbo baryon (proton, neutroni) awọn photon 109 wa. Ti o ba jẹ diẹ sii, awọn irawọ ko le ṣẹda. Ti o ba jẹ diẹ ninu wọn, ko si awọn irawọ. Pẹlupẹlu, nọmba awọn iwọn ti a n gbe ni dabi pe o jẹ "tọ". Awọn ẹya eka ko le dide ni awọn iwọn meji. Pẹlu diẹ ẹ sii ju mẹrin (awọn iwọn mẹta pẹlu akoko), aye ti awọn orbits aye iduroṣinṣin ati awọn ipele agbara ti awọn elekitironi ninu awọn ọta di iṣoro.

10. Eniyan bi aarin agbaye

Agbekale ti ilana anthropic ni a gbekalẹ nipasẹ Brandon Carter ni ọdun 1973 ni apejọ kan ni Krakow ti a ṣe igbẹhin si ọdun 500th ti ibimọ Copernicus. Ni awọn ọrọ gbogbogbo, o le ṣe agbekalẹ ni ọna ti Agbaye ti o ṣe akiyesi gbọdọ pade awọn ipo ti o pade ki a le ṣe akiyesi wa. Titi di bayi, awọn ẹya oriṣiriṣi wa ti o. Ilana anthropic ti ko lagbara sọ pe a le wa nikan ni agbaye ti o jẹ ki aye wa ṣee ṣe. Ti awọn iye ti awọn iduro yatọ, a kii yoo rii eyi, nitori a kii yoo wa nibẹ. Ilana anthropic ti o lagbara (alaye imomose) sọ pe agbaye jẹ iru ti a le wa (10).

Lati oju-ọna ti fisiksi kuatomu, nọmba eyikeyi ti awọn agbaye le ti dide laisi idi. A pari ni agbaye kan pato, eyiti o ni lati mu nọmba awọn ipo arekereke mu fun eniyan lati gbe inu rẹ. Lẹhinna a n sọrọ nipa agbaye anthropic. Fun onigbagbọ, fun apẹẹrẹ, agbaye ẹda eniyan ti Ọlọrun ṣẹda ti to. Iwoye agbaye ti ohun elo ti ko gba eyi o si ro pe ọpọlọpọ awọn agbaye lo wa tabi pe agbaye ti o wa lọwọlọwọ jẹ ipele kan ni itankalẹ ailopin ti ọpọlọpọ.

Awọn onkowe ti awọn igbalode ti ikede ti awọn ilewq ti awọn Agbaye bi a kikopa ni theorist Niklas Boström. Gege bi o ti sọ, otitọ ti a woye jẹ kikopa nikan ti a ko mọ. Onimọ-jinlẹ daba pe ti o ba ṣee ṣe lati ṣẹda kikopa ti o ni igbẹkẹle ti gbogbo ọlaju tabi paapaa gbogbo agbaye nipa lilo kọnputa ti o lagbara to, ati pe awọn eniyan ti o jọra le ni iriri mimọ, lẹhinna o ṣee ṣe pupọ pe awọn ọlaju to ti ni ilọsiwaju ti ṣẹda nọmba nla kan. ti iru iṣeṣiro, ati awọn ti a gbe ni ọkan ninu wọn ni nkankan akin to The Matrix (11).

Nibi awọn ọrọ "Ọlọrun" ati "Matrix" ni a sọ. Nibi a wa si opin ti sisọ nipa imọ-jinlẹ. Ọpọlọpọ, pẹlu awọn onimo ijinlẹ sayensi, gbagbọ pe o jẹ gbọgán nitori ailagbara ti fisiksi adanwo ni imọ-jinlẹ bẹrẹ lati wọ awọn agbegbe ti o lodi si otitọ, õrùn ti awọn metaphysics ati itan-akọọlẹ imọ-jinlẹ. O ku lati ni ireti pe fisiksi yoo bori aawọ agbara rẹ ati lẹẹkansi wa ọna lati yọ bi imọ-jinlẹ ti o jẹri idanwo.