Fiziğin sınırları ve fiziksel deney

Yüz yıl önce fizikteki durum bugünkünün tam tersiydi. Bilim adamlarının ellerinde, birçok kez tekrarlanan, ancak çoğu zaman mevcut fiziksel teorilerle açıklanamayan kanıtlanmış deneylerin sonuçları vardı. Açıkça önceki teoriyi deneyimleyin. Teorisyenlerin işe koyulması gerekiyordu.

Denge şu anda modelleri sicim teorisi gibi olası deneylerden görülenlerden çok farklı olan teorisyenlere doğru değişiyor. Görünüşe göre fizikte giderek daha fazla çözülmemiş problem var (1).

1. Fizikteki en önemli modern eğilimler ve sorunlar - görselleştirme

Ünlü Polonyalı fizikçi, prof. Andrzej Staruszkiewicz, Haziran 2010'da Krakow'daki Ignatianum Akademisi'nde düzenlenen "Fizikte bilginin sınırları" tartışması sırasında şunları söyledi: “Son yüzyılda ilim alanı çok genişledi, ama cehalet alanı daha da büyüdü. (...) Genel görelilik ve kuantum mekaniğinin keşfi, insan düşüncesinin Newton'un başarılarıyla karşılaştırılabilecek devasa başarılarıdır, ancak iki yapı arasındaki ilişki sorusuna yol açarlar; karmaşıklık ölçeği tek kelimeyle şok edici olan bir soru. . Bu durumda doğal olarak şu sorular ortaya çıkıyor: Bunu yapabilir miyiz? Gerçeğe ulaşma konusundaki kararlılığımız ve isteğimiz, karşılaştığımız zorluklarla orantılı olacak mı?”

Deneysel çıkmaz

Birkaç aydır fizik dünyası her zamankinden daha tartışmalı hale geldi. Nature dergisinde George Ellis ve Joseph Silk, fiziğin bütünlüğünü savunan bir makale yayınladılar ve en son kozmolojik teorileri gelecekteki bir tarihe kadar test etmek için deneyleri ertelemeye giderek daha istekli olanları eleştirdiler. Bunlar “yeterli zarafet” ve açıklayıcı değer ile karakterize edilmelidir. Bilim insanları, "Bu, bilimsel bilginin ampirik olarak kanıtlanmış bilgi olduğu yönündeki asırlık bilimsel geleneği bozuyor" diye gürledi. Gerçekler, modern fizikteki "deneysel çıkmaz"ı açıkça göstermektedir.

Dünyanın ve Evrenin doğası ve yapısı hakkındaki en son teoriler, kural olarak, insanlığın yapabileceği deneylerle doğrulanamaz.

Bilim adamları Higgs bozonunu keşfederek Standart Modeli "tamamladılar". Ancak fizik dünyası tatmin olmaktan çok uzak. Tüm kuarkları ve leptonları biliyoruz ama bunu Einstein'ın kütleçekim teorisiyle nasıl bağdaştıracağımıza dair hiçbir fikrimiz yok. Varsayımsal bir kuantum çekim teorisi oluşturmak için kuantum mekaniğini yerçekimi ile nasıl birleştireceğimizi bilmiyoruz. Ayrıca Büyük Patlamanın ne olduğunu (ya da gerçekten olup olmadığını) da bilmiyoruz. (2).

Şu anda, klasik fizikçilerin adlandırdığı şekilde, Standart Model'den sonraki adım, bildiğimiz her temel parçacığın bir "eş"i olduğunu öngören süpersimetridir.

Bu, maddenin toplam yapı taşı sayısını ikiye katlıyor, ancak teori matematiksel denklemlere mükemmel bir şekilde uyuyor ve daha da önemlisi kozmik karanlık maddenin gizemini çözme şansı sunuyor. Geriye kalan tek şey, Büyük Hadron Çarpıştırıcısı'nda süpersimetrik parçacıkların varlığını doğrulayacak deneylerin sonuçlarını beklemek.

Ancak Cenevre'den bu tür keşiflerle ilgili henüz bir haber alınmadı. Elbette bu, LHC'nin iki katı çarpışma enerjisiyle (son onarımlar ve modernizasyondan sonra) yeni bir versiyonunun sadece başlangıcıdır. Birkaç ay içinde süpersimetriyi kutlamak için şampanya mantarlarını ateşliyor olabilirler. Bununla birlikte, eğer bu gerçekleşmeseydi, birçok fizikçi, süpersimetriye dayanan süpersicim gibi, süpersimetrik teorilerin de yavaş yavaş geri çekilmesi gerektiğine inanıyor. Çünkü Büyük Çarpıştırıcı bu teorileri doğrulamazsa ne olacak?

Ancak böyle düşünmeyen bilim adamları da var. Çünkü süpersimetri teorisi "yanılmayacak kadar güzel".

Bu yüzden süpersimetrik parçacıkların kütlelerinin LHC aralığının tamamen dışında olduğunu kanıtlamak için denklemlerini yeniden değerlendirmeyi planlıyorlar. Teorisyenler çok haklı. Modelleri deneysel olarak ölçülebilen ve test edilebilen olayları açıklama konusunda iyidir. Bu nedenle, ampirik olarak (henüz) bilemediğimiz teorilerin gelişimini neden dışlamamız gerektiği sorulabilir. Bu mantıklı ve bilimsel bir yaklaşım mıdır?

Hiçlikten evren

Doğa bilimleri, özellikle de fizik, natüralizme, yani her şeyi doğanın güçlerini kullanarak açıklayabileceğimiz inancına dayanır. Bilimin görevi, fenomeni tanımlayan çeşitli nicelikler veya doğada var olan belirli yapılar arasındaki ilişkiyi dikkate almaktır. Fizik, matematiksel olarak tanımlanamayan, tekrarlanamayan problemlerle uğraşmaz. Diğer şeylerin yanı sıra başarısının nedeni de budur. Doğal olayları modellemek için kullanılan matematiksel tanımlamanın son derece etkili olduğu kanıtlanmıştır. Doğa bilimlerinin başarıları felsefi genellemelerle sonuçlandı. XNUMX. yüzyılın sonundan önce elde edilen doğa bilimlerinin sonuçlarını felsefe alanına aktaran mekanik felsefe veya bilimsel materyalizm gibi yönler oluşturuldu.

Görünüşe göre tüm dünyayı tanıyorduk, doğada tam bir determinizm vardı, çünkü gezegenlerin milyonlarca yıl içinde nasıl hareket edeceğini veya milyonlarca yıl önce nasıl hareket edeceğini belirleyebiliyorduk. Bu başarılar insan aklını mutlaklaştıran gururu doğurdu. Metodolojik natüralizm, belirleyici bir ölçüde, bugün doğa biliminin gelişimini teşvik etmektedir. Bununla birlikte, natüralist metodolojinin sınırlamalarına işaret eden bazı kesme noktaları da vardır.

Evren hacim olarak sınırlıysa ve enerjinin korunumu yasalarını ihlal etmeden, örneğin bir dalgalanma olarak "yoktan" (3) ortaya çıktıysa, o zaman içinde herhangi bir değişiklik olmamalıdır. Bu arada biz de onları izliyoruz. Bu problemi kuantum fiziği temelinde çözmeye çalışırken, böyle bir dünyanın var olma ihtimalini ancak bilinçli bir gözlemcinin gerçekleştirebileceği sonucuna varıyoruz. Bu nedenle, içinde yaşadığımız evrenin neden birçok farklı evrenden yaratıldığını merak ediyoruz. Böylece, gözlemlediğimiz gibi, dünyanın ancak insan Dünya üzerinde ortaya çıktığında gerçekten "haline geldiği" sonucuna varıyoruz.

Ölçümler bir milyar yıl önce meydana gelen olayları nasıl etkiliyor?

4. Wheeler'ın deneyi - görselleştirme

Modern fizikçilerden biri olan John Archibald Wheeler, ünlü çift yarık deneyinin kozmik bir versiyonunu önerdi. Onun zihinsel yapısında, bir milyar ışıkyılı uzaklıktaki bir kuasardan gelen ışık, galaksinin iki zıt tarafı boyunca yol alıyor (4). Gözlemciler bu yolların her birini ayrı ayrı gözlemlerse fotonları göreceklerdir. Her ikisi de aynı anda olursa, dalgayı göreceklerdir. Yani gözlem eyleminin kendisi, bir milyar yıl önce kuasardan ayrılan ışığın doğasını değiştiriyor!

Wheeler'a göre yukarıdakiler, evrenin fiziksel anlamda, en azından bizim "fiziksel durumu" anlamaya alıştığımız anlamda var olamayacağını kanıtlıyor. Biz bir ölçüm yapana kadar bu geçmişte olamaz. Dolayısıyla şimdiki boyutumuz geçmişi etkiliyor. Gözlemlerimiz, keşiflerimiz ve ölçümlerimizle, evrenin başlangıcına kadar geçmişin derinliklerindeki olayları şekillendiriyoruz!

Kanada Waterloo'daki Çevre Enstitüsü'nden Neil Turok, New Scientist'in Temmuz sayısında şunları söyledi: “Ne bulduğumuzu anlayamıyoruz. Teori giderek daha karmaşık ve sofistike hale geliyor. Kendimizi bir İngiliz anahtarıyla bile olsa ardışık alanlar, boyutlar ve simetrilerle ilgili bir problemin içine atıyoruz ama en basit gerçekleri açıklayamıyoruz. Pek çok fizikçi, yukarıdaki düşünceler veya süper sicim teorisi gibi modern teorisyenlerin zihinsel yolculuklarının, şu anda laboratuvarlarda yürütülen deneylerle hiçbir ortak yanının olmadığı ve bunları deneysel olarak test etmenin hiçbir yolunun bulunmadığı durumdan açıkça rahatsızdır.

Kuantum dünyasında daha geniş bir bakış açısına sahip olmanız gerekir

Nobel Ödülü sahibi Richard Feynman'ın bir zamanlar söylediği gibi, hiç kimse kuantum dünyasını gerçekten anlamıyor. İki cismin belirli kütlelerle etkileşimlerinin denklemlerle hesaplandığı eski güzel Newton dünyasının aksine, kuantum mekaniğinde, deneylerde gözlemlenen tuhaf davranışların sonucu olarak türetilmeyen denklemlerimiz var. Kuantum fiziğinin nesnelerinin "fiziksel" herhangi bir şeyle ilişkilendirilmesi gerekmez ve onların davranışları Hilbert uzayı adı verilen çok boyutlu soyut bir uzayın bölgesidir.

Burada Schrödinger denklemiyle tanımlanan değişiklikler meydana gelir, ancak bunun nedeni tam olarak bilinmemektedir. Bu değiştirilebilir mi? Tıpkı uzaydaki cisimlerin hareketleriyle ilgili düzinelerce yasa ve ilkenin Newton'un ilkelerinden türetildiği gibi, kuantum yasalarını da fizik ilkelerinden çıkarmak mümkün müdür? İtalya'daki Pavia Üniversitesi'nden bilim insanları Giacomo Mauro D'Ariano, Giulio Chiribella ve Paolo Perinotti, sağduyuya açıkça meydan okuyan kuantum olgularının bile ölçülebilir deneylerle yakalanabileceğini savunuyor. İhtiyacınız olan tek şey doğru bakış açısı - Belki de kuantum etkilerinin anlaşılmaması, onlara yeterince geniş bir açıdan bakılmamasından kaynaklanmaktadır. New Scientist'te adı geçen bilim adamlarına göre kuantum mekaniğinde anlamlı ve ölçülebilir deneylerin çeşitli koşulları karşılaması gerekiyor. Bu:

• nedensellik – gelecekteki olaylar geçmiş olayları etkileyemez;
• ayırt edilebilirlik – devletleri birbirinden ayrı ayrı ayırabilmeliyiz;
• композиция – sürecin tüm aşamalarını biliyorsak tüm süreci biliyoruz;
• sıkıştırma – çipin tamamını aktarmaya gerek kalmadan çip hakkındaki önemli bilgileri aktarmanın yolları vardır;
• tomografi – eğer birçok parçadan oluşan bir sistemimiz varsa, parçalar üzerindeki ölçüm istatistikleri tüm sistemin durumunu belirlemek için yeterlidir.

İtalyanlar saflaştırma, daha geniş perspektif ve anlamlı deney ilkelerini, fizikçilerin pek de etkilenmediği termodinamik olguların geri döndürülemezliğini ve artan entropi ilkesini de içerecek şekilde genişletmek istiyorlar. Belki burada da gözlem ve ölçümler, tüm sistemi kavrayamayacak kadar dar bir perspektifin eserlerinden etkileniyor. İtalyan bilim adamı Giulio Ciribella, New Scientist'e şöyle konuştu: "Kuantum teorisinin temel gerçeği, gürültülü, geri döndürülemez değişikliklerin, açıklamaya yeni bir düzen eklenerek geri döndürülebilir hale getirilebilmesidir."

Ne yazık ki, şüpheciler, deneylerin "saflaştırılması" ve daha geniş bir ölçüm perspektifinin, herhangi bir sonucun mümkün olduğu ve bilim adamlarının, olayların doğru gidişatını ölçtüklerini düşünerek basitçe "seçtikleri" birçok dünya hipotezine yol açabileceğini söylüyor. bunları ölçmek için belirli bir süreklilik.

5. Saat akrepleri şeklindeki zaman akrepleri

Zaman yok mu

Zamanın Okları (5) olarak adlandırılan kavram, 1927'de İngiliz astrofizikçi Arthur Eddington tarafından tanıtıldı. Bu ok, her zaman tek yönde, yani geçmişten geleceğe doğru akan zamanı gösterir ve bu süreç geri döndürülemez. Stephen Hawking, Zamanın Kısa Tarihi adlı eserinde, düzensizliğin zamanla arttığını, çünkü zamanı düzensizliğin arttığı yönde ölçtüğümüzü yazdı. Bu, bir seçeneğimiz olduğu anlamına gelir; örneğin önce yere dağılmış kırık cam parçalarını, ardından camın yere düştüğü anı, ardından havadaki camı ve son olarak onu tutan kişiyi gözlemleyebiliriz. elinde. "Psikolojik zaman okunun" termodinamik okla aynı yönde hareket etmesi gerektiğini ve sistemin entropisinin arttığını söyleyen bilimsel bir kural yoktur. Ancak pek çok bilim insanı bunun, doğada gözlemlediğimiz değişimlere benzer şekilde insan beyninde de meydana gelen enerjisel değişimler nedeniyle böyle olduğuna inanmaktadır. Beyin harekete geçme, gözlemleme ve akıl yürütme enerjisine sahiptir çünkü insan "motoru" yakıt ve yiyecek yakar ve bu süreç tıpkı içten yanmalı motor gibi geri döndürülemez.

Bununla birlikte, zamanın psikolojik okunun aynı yönünü korurken, farklı sistemlerde entropinin hem arttığı hem de azaldığı durumlar vardır. Örneğin, verileri bilgisayar belleğine kaydederken. Makinedeki bellek modülleri arızalı durumdan diske yazılmaya başlar. Böylece bilgisayardaki entropi azalır. Bununla birlikte, herhangi bir fizikçi size bir bütün olarak Evrenin bakış açısından evrenin büyüdüğünü çünkü diske yazmanın enerji gerektirdiğini ve bu enerjinin makinenin ürettiği ısı şeklinde dağıldığını söyleyecektir. Yerleşik fizik yasalarına karşı hafif bir "psikolojik" direnç bu şekilde ortaya çıkıyor. Fandan çıkan sesin, bir eserin veya başka bir değerin hafızaya kaydedilmesinden daha önemli olduğunu düşünmek bizim için zordur. Ya birisi bilgisayarında modern fizikte, birleşik kuvvet teorisinde veya Her Şeyin Teorisinde devrim yaratacak bir argüman yazsaydı? Buna rağmen Evrendeki genel düzensizliğin arttığı fikrini kabul etmekte zorlanırız.

1967'de Wheeler-DeWitt denklemi ortaya çıktı ve buradan zamanın böyle olmadığı anlaşıldı. Bu, kuantum mekaniği ve genel görelilik fikirlerini matematiksel olarak birleştirme girişimiydi; kuantum yerçekimi teorisine doğru bir adımdı; Tüm bilim adamlarının arzuladığı Her Şeyin Teorisi. Fizikçiler Don Page ve William Wootters ancak 1983 yılında kuantum dolanıklık kavramı kullanılarak zaman sorununun aşılabileceğine dair bir açıklama önerdiler. Onların konseptine göre, yalnızca önceden tanımlanmış bir sistemin özellikleri ölçülebilir. Matematiksel açıdan bakıldığında bu öneri, saatlerin sistemden ayrı olarak çalışmadığı ve ancak belirli bir evrene karıştığında çalışmaya başladığı anlamına geliyordu. Ancak birisi bize başka bir evrenden baksaydı, bizi statik nesneler olarak görürdü ve yalnızca bize varmaları kuantum dolanıklığa neden olur ve kelimenin tam anlamıyla zamanın geçişini hissetmemize neden olurdu.

Bu hipotez, İtalya'nın Torino kentindeki bir araştırma enstitüsünden bilim adamlarının çalışmalarının temelini oluşturdu. Fizikçi Marco Genovese, kuantum dolaşıklığın özelliklerini dikkate alan bir model oluşturmaya karar verdi. Bu mantığın doğruluğunu gösteren fiziksel bir etkiyi yeniden yaratmak mümkündü. İki fotondan oluşan bir Evren modeli oluşturuldu.

Bir çift yönlendirilmişti - dikey olarak polarize edilmiş, diğeri ise yatay olarak. Kuantum durumları ve dolayısıyla polarizasyonları daha sonra bir dizi dedektör tarafından tespit edilir. Nihayetinde referans çerçevesini belirleyen bir gözlem yapılana kadar fotonların klasik bir kuantum süperpozisyonunda olduğu ortaya çıktı; hem dikey hem de yatay olarak yönlendirilmişlerdi. Bu, saati okuyan gözlemcinin, parçası olduğu Evreni etkileyen kuantum dolaşıklığını tespit ettiği anlamına gelir. Böyle bir gözlemci daha sonra kuantum olasılığına dayalı olarak ardışık fotonların polarizasyonunu algılayabilir.

Bu kavram çok cezbedici çünkü pek çok sorunu açıklıyor ama doğal olarak tüm determinizmlerin üstünde olacak ve her şeyi bir bütün olarak kontrol edecek bir “süper gözlemci” ihtiyacını doğuruyor.

6. Çoklu Evren - görselleştirme

Gözlemlediklerimiz ve öznel olarak “zaman” olarak algıladığımız şeyler aslında etrafımızdaki dünyada yaşanan ölçülebilir küresel değişimlerin ürünüdür. Atomların, protonların ve fotonların dünyasının derinliklerine indikçe zaman kavramının öneminin giderek azaldığını fark ediyoruz. Bilim adamlarına göre, fiziksel açıdan her gün bize eşlik eden saat, geçişini ölçmüyor, aksine hayatlarımızı düzenlememize yardımcı oluyor. Newton'un evrensel ve her şeyi kapsayan zaman kavramlarına alışkın olanlar için bu kavramlar şok etkisi yaratıyor. Ancak bunları kabul etmeyenler yalnızca bilimsel gelenekçiler değildir. Daha önce bu yılki Nobel Ödülü'nün olası kazananlarından biri olarak bahsettiğimiz seçkin teorik fizikçi Lee Smolin, zamanın var olduğuna ve oldukça gerçek olduğuna inanıyor. Bir zamanlar birçok fizikçi gibi o da zamanın öznel bir yanılsama olduğunu savundu.

Şimdi ise Reborn Time adlı kitabında bambaşka bir fiziğe bakış açısı sunuyor ve bilim camiasında popüler olan sicim teorisini eleştiriyor. Ona göre çoklu evren yoktur (6) çünkü aynı evrende ve aynı zamanda yaşıyoruz. Zamanın son derece önemli olduğuna ve şimdiki anın gerçekliğine ilişkin deneyimimizin bir yanılsama değil, gerçekliğin temel doğasını anlamanın anahtarı olduğuna inanıyor.

Entropi sıfır

Sandu Popescu, Tony Short, Noah Linden (7) ve Andreas Winter, 2009 yılında Physical Review E dergisinde nesnelerin kuantum dolanıklık durumlarına girerek dengeye, yani tekdüze bir enerji dağılımı durumuna ulaştığını gösteren bulgularını açıkladılar. çevreleriyle birlikte. 2012 yılında Tony Short, dolanıklığın sonlu zamanda sakinlik ürettiğini kanıtladı. Bir nesne çevresiyle etkileşime girdiğinde, örneğin bir fincan kahvedeki parçacıklar havayla çarpıştığında, bunların özelliklerine ilişkin bilgiler dışarı sızar ve çevreye yayılır. Bilgi kaybı, tüm odanın temizliği dalgalanmaya devam etse bile kahvenin durgunlaşmasına neden olur. Popescu'ya göre durumu zamanla değişmeyi bırakıyor.

7. Noah Linden, Sandu Popescu ve Tony Short

Odanın temizliği değiştikçe kahve bir anda havaya karışmayı bırakıp kendi temiz durumuna geçebilir. Ancak çevreye karışan haller, kahvenin sahip olduğu saf hallerden çok daha fazla sayıdadır ve bu nedenle neredeyse hiç oluşmaz. Bu istatistiksel olasılıksızlık, zaman okunun geri döndürülemez olduğu izlenimini veriyor. Zamanın oku problemi kuantum mekaniği tarafından bulanıklaştırılarak doğanın belirlenmesini zorlaştırmaktadır.

Temel bir parçacık kesin fiziksel özelliklere sahip değildir ve yalnızca çeşitli durumlarda olma olasılığıyla belirlenir. Örneğin, herhangi bir zamanda bir parçacığın saat yönünde dönme şansı yüzde 50, ters yönde dönme şansı da yüzde 50 olabilir. Fizikçi John Bell'in deneyimiyle desteklenen teorem, bir parçacığın gerçek durumunun mevcut olmadığını ve olasılığın yönlendirmesine bırakıldığını belirtiyor.

Kuantum belirsizliği daha sonra kafa karışıklığına yol açar. İki parçacık etkileşime girdiğinde, kendi başlarına bile tanımlanamazlar, bağımsız olarak saf durum olarak bilinen olasılıklar geliştirirler. Bunun yerine, her iki parçacığın birlikte tanımladığı daha karmaşık bir olasılık dağılımının dolaşmış bileşenleri haline gelirler. Bu dağılım örneğin parçacıkların ters yönde dönüp dönmeyeceğine karar verebilir. Sistem bir bütün olarak saf durumdadır, ancak bireysel parçacıkların durumu başka bir parçacıkla ilişkilidir.

Böylece her ikisi de birbirinden ışık yılı uzaklığa gidebilir ve her birinin dönüşü diğeriyle ilişkili kalabilir.

Yeni zaman oku teorisi, bunu, bir fincan kahveyi çevredeki odayla dengeye getiren kuantum dolaşma nedeniyle oluşan bilgi kaybı olarak tanımlıyor. Sonunda oda dış ortamla dengeye ulaşır ve bu da yavaş yavaş evrenin geri kalanıyla dengeye yaklaşır. Termodinamik üzerine çalışan eski bilim adamları, bu süreci, evrenin entropisini artıran, enerjinin kademeli olarak dağılması olarak görüyorlardı.

Bugün fizikçiler bilginin giderek daha fazla dağıldığına ama hiçbir zaman tamamen yok olmadığına inanıyorlar. Entropi yerel olarak artmasına rağmen evrenin genel entropisinin sıfırda sabit kaldığına inanıyorlar. Ancak zaman okunun bir yönü hala çözülmemiş durumda. Bilim insanları, bir kişinin geleceği değil geçmişi hatırlama yeteneğinin, etkileşim halindeki parçacıklar arasındaki ilişkilerin oluşumu olarak da anlaşılabileceğini savunuyor. Bir kağıt parçası üzerindeki mesajı okuduğumuzda beyin, gözlere ulaşan fotonlar aracılığıyla onunla iletişim kurar.

Ancak bu andan itibaren bu mesajın bize ne söylediğini hatırlayabiliyoruz. Popescu, yeni teorinin, Evrenin başlangıç ​​durumunun neden dengeden uzak olduğunu açıklamadığına inanarak, Büyük Patlama'nın doğasının açıklanması gerektiğini ekledi. Bazı araştırmacılar bu yeni yaklaşımla ilgili şüphelerini dile getirdiler ancak bu kavramın ve yeni matematiksel formalizmin gelişimi artık termodinamikteki teorik soruların çözülmesine yardımcı oluyor.

Uzay-zamanın taneciklerine ulaşın

Kara delik fiziği, bazı matematiksel modellerin öne sürdüğü gibi, evrenimizin hiç de üç boyutlu olmadığını gösteriyor. Duyularımızın bize söylediklerine rağmen, etrafımızdaki gerçeklik bir hologram, aslında iki boyutlu olan uzak bir düzlemin projeksiyonu olabilir. Eğer Evren'in bu resmi doğruysa, elimizdeki araştırma araçları yeterince duyarlı hale geldiğinde, uzay-zamanın üç boyutlu doğası yanılsaması ortadan kaldırılabilir. Yıllarca Evrenin temel yapısını inceleyen Fermilab'da fizik profesörü olan Craig Hogan, bu seviyeye henüz ulaşıldığını öne sürüyor.

8. GEO600 yerçekimi dalgası dedektörü

Eğer evren bir hologramsa, o zaman gerçeklik çözünürlüğünün sınırlarına yeni ulaşmış olabiliriz. Bazı fizikçiler, içinde yaşadığımız uzay-zamanın nihai olarak sürekli olmadığı, dijital fotoğraftaki bir görüntü gibi en temel düzeyde belirli "tanecikler" veya "piksellerden" oluştuğu yönünde ilgi çekici bir hipotez ileri sürdüler. Eğer durum böyleyse, gerçekliğimizin bir tür nihai “çözüm”e sahip olması gerekir. GEO600 yerçekimsel dalga dedektörünün (8) sonuçlarında ortaya çıkan “gürültüyü” bazı araştırmacılar bu şekilde yorumladılar.

Yerçekimi dalgası fizikçisi Craig Hogan, bu olağanüstü hipotezi test etmek için kendisi ve ekibi, uzay-zamanın en temel özünü mümkün olan en kesin şekilde ölçmek üzere tasarlanan Hogan Holometresi adı verilen dünyanın en hassas girişimölçerini geliştirdi. Fermilab E-990 kod adı verilen deney, diğerlerinden biri değil. Bu, uzayın kendisinin kuantum doğasını ve bilim adamlarının "holografik gürültü" dediği şeyin varlığını göstermeyi amaçlıyor.

Holometre yan yana yerleştirilmiş iki interferometreden oluşur. Bir kilovatlık lazer ışınlarını, onları 40 metre uzunluğunda iki dik ışına bölen bir cihaza yönlendirirler, bunlar yansıtılır ve ayrılma noktasına geri dönerek ışık ışınlarının parlaklığında dalgalanmalar yaratırlar (9). Bölme cihazında belirli bir harekete neden olurlarsa, bu, uzayın kendi titreşiminin kanıtı olacaktır.

9. Holografik deneyin grafiksel gösterimi

Hogan'ın ekibinin karşılaştığı en büyük zorluk, keşfettikleri etkilerin yalnızca deney düzeneğinin dışındaki faktörlerin neden olduğu rahatsızlıklar değil, uzay-zamandaki titreşimlerin sonucu olduğunu kanıtlamak. Bu nedenle interferometrede kullanılan aynalar, cihazın dışından gelen ve özel sensörler tarafından yakalanan en küçük gürültülerin frekanslarıyla senkronize edilecektir.

Antropik evren

Dünyanın ve insanın var olabilmesi için fizik yasalarının çok özel bir forma sahip olması ve fiziksel sabitlerin kesin olarak seçilmiş değerlere sahip olması gerekir... ve vardırlar! Neden?

Evrende dört tür etkileşim olduğu gerçeğiyle başlayalım: yerçekimi (düşme, gezegenler, galaksiler), elektromanyetik (atomlar, parçacıklar, sürtünme, esneklik, ışık), zayıf nükleer (yıldız enerjisinin kaynağı) ve güçlü nükleer ( atom çekirdeğindeki protonları ve nötronları bağlar). Yerçekimi elektromanyetizmadan 1039 kat daha zayıftır. Biraz daha zayıf olsaydı yıldızlar Güneş'ten daha hafif olurdu, süpernovalar patlamazdı, ağır elementler oluşmazdı. Biraz daha güçlü olsaydı, bakterilerden daha büyük yaratıklar ezilirdi ve yıldızlar sıklıkla çarpışarak gezegenleri yok eder ve kendilerini çok çabuk yakardı.

Evrenin yoğunluğu, kritik yoğunluğa yakındır, yani bunun altında galaksiler veya yıldızlar oluşmadan maddenin hızla dağılacağı ve üzerinde Evrenin çok kısa süre hayatta kalabileceği kritik yoğunluğa yakındır. Bu koşulların oluşması için Büyük Patlama'nın parametrelerinin eşleşme doğruluğunun ±10-60 aralığında olması gerekiyordu. Genç Evrenin başlangıçtaki homojensizlikleri 10-5 arası bir ölçekteydi. Eğer daha küçük olsaydı galaksiler oluşmazdı. Eğer daha büyük olsaydı galaksiler yerine devasa kara delikler oluşacaktı.

Evrendeki parçacıkların ve antiparçacıkların simetrisi bozuldu. Ve her baryona (proton, nötron) karşılık 109 foton vardır. Eğer sayıları daha fazla olsaydı galaksiler oluşamazdı. Eğer sayıları daha az olsaydı yıldızlar olmazdı. Ayrıca yaşadığımız boyutların sayısı da "doğru" görünüyor. Karmaşık yapılar iki boyutta ortaya çıkamaz. Dörtten fazla (üç boyut artı zaman) olduğunda, kararlı gezegen yörüngelerinin ve atomlardaki elektronların enerji seviyelerinin varlığı sorunlu hale gelir.

10. Evrenin Merkezi Olarak İnsan

Antropik ilke kavramı, Brandon Carter tarafından 1973 yılında Krakow'da Kopernik'in doğumunun 500. yıldönümüne adanan bir konferansta tanıtıldı. Genel anlamda, gözlemlenebilir Evrenin bizim tarafımızdan gözlemlenebilmesi için karşıladığı koşulları sağlaması gerektiği şeklinde formüle edilebilir. Hala farklı versiyonları var. Zayıf antropik prensip, yalnızca varlığımızı mümkün kılan bir evrende var olabileceğimizi belirtir. Sabitlerin değerleri farklı olsaydı bunu asla göremezdik çünkü orada olmazdık. Güçlü antropik prensip (niyetli açıklama), evrenin bizim var olabileceğimiz şekilde olduğunu söyler. (10).

Kuantum fiziği açısından bakıldığında herhangi bir sayıda evren bir sebep olmaksızın ortaya çıkabilir. Kendimizi, bir insanın içinde yaşaması için bir takım ince koşulları yerine getirmesi gereken belirli bir evrende bulduk. Sonra antropik dünyadan bahsediyoruz. Örneğin bir inanan için Tanrı'nın yarattığı tek bir antropik Evren yeterlidir. Materyalist dünya görüşü bunu kabul etmez ve çok sayıda evrenin var olduğunu veya mevcut evrenin, çoklu evrenin sonsuz evriminde sadece bir aşama olduğunu varsayar.

Bir simülasyon hipotezi olarak Evrenin modern versiyonunun yazarı, teorisyen Niklas Boström'dür. Ona göre algıladığımız gerçeklik, farkında olmadığımız bir simülasyondan ibarettir. Bilim adamı, yeterince güçlü bir bilgisayar kullanarak tüm bir uygarlığın, hatta tüm evrenin güvenilir bir simülasyonunu oluşturmak mümkünse ve simüle edilen insanlar bilinç deneyimleyebiliyorsa, o zaman gelişmiş uygarlıkların büyük olasılıkla çok sayıda insan yaratmış olabileceğini öne sürdü. bu tür simülasyonlardan birindeyiz ve biz de “Matrix”e benzer bir şeyin içinde yaşıyoruz (11).

Burada “Tanrı” ve “Matrix” kelimeleri konuşuluyordu. Artık bilimden bahsetmenin sınırına geldik. Bilim adamları da dahil olmak üzere pek çok kişi, bilimin gerçekçilikle çelişen, metafizik ve bilim kurgu kokan alanlara girmeye başlamasının tam da deneysel fiziğin çaresizliği nedeniyle olduğuna inanıyor. Fiziğin ampirik krizini aşacağını ve yeniden deneysel olarak test edilebilir bir bilim olarak sevinmenin bir yolunu bulacağını umalım.