Limite vun der Physik a kierperlecht Experiment

Virun honnert Joer war d'Situatioun an der Physik genee de Géigendeel vun deem wat se haut ass. D'Wëssenschaftler haten d'Resultater vun bewisenen Experimenter, déi vill Mol widderholl goufen, an hiren Hänn, déi awer dacks net mat existéierenden physikaleschen Theorien erkläre konnten. D'Erfahrung ass kloer virun der Theorie. D'Theoretiker hu missen op d'Aarbecht kommen.

D'Gläichgewiicht tippt de Moment op Theoretiker deenen hir Modeller ganz anescht sinn wéi wat aus méiglechen Experimenter wéi Stringtheorie gesi gëtt. An et schéngt, datt et ëmmer méi ongeléiste Problemer an der Physik gëtt (1).

1. Déi wichtegst modern Trends a Problemer an der Physik - Visualiséierung

Berühmte polnesche Physiker, Prof. Den Andrzej Staruszkiewicz, während der Debatt "D'Limite vum Wëssen an der Physik" am Juni 2010 op der Ignatianum Akademie zu Krakau, sot: "D'Wëssensfeld ass am leschte Joerhonnert enorm gewuess, awer d'Feld vun der Ignoranz ass nach méi gewuess. (...) D'Entdeckung vun der allgemenger Relativitéitstheorie an der Quantemechanik sinn monumental Erreeche vum mënschlechen Denken, vergläichbar mat den Erreeche vum Newton, awer si féieren zur Fro vun der Bezéiung tëscht deenen zwee Strukturen, eng Fro, där hir Komplexitéitsskala einfach schockéiert ass. . An dëser Situatioun stelle sech natierlech Froen: kënne mir dat maachen? Wäert eis Entschlossenheet a Wëllen fir an d'Wourecht ze kommen entspriechend de Schwieregkeeten, déi mir stellen?

Experimentell Dout Enn

Zënter e puer Méint ass d'Welt vun der Physik méi kontrovers wéi soss. An der Zäitschrëft Nature, George Ellis a Joseph Silk publizéiert en Artikel fir d'Integritéit vun der Physik ze verteidegen, déi kritiséieren déi ëmmer méi gewëllt sinn Experimenter ze posten fir déi lescht kosmologesch Theorien bis zukünfteg Datum ze testen. Si mussen duerch "genuch Eleganz" an Erklärungswäert charakteriséiert ginn. "Dëst brécht déi honnert Joer al wëssenschaftlech Traditioun no där wëssenschaftlech Wëssen empiresch bewisen Wëssen ass", donneren d'Wëssenschaftler. D'Fakten weisen kloer den "experimentellen Dout Enn" an der moderner Physik.

Déi lescht Theorien iwwer d'Natur an d'Struktur vun der Welt an dem Universum, als Regel, kënnen net duerch Experimenter, déi zur Mënschheet verfügbar sinn, verifizéiert ginn.

Duerch d'Entdeckung vum Higgs Boson hunn d'Wëssenschaftler de Standardmodell "ofgeschloss". Wéi och ëmmer, d'Welt vun der Physik ass wäit net zefridden. Mir wëssen iwwer all Quarken a Leptonen, awer mir hu keng Ahnung wéi mir dat mat der Schwéierkraafttheorie vum Einstein versoen. Mir wëssen net wéi d'Quantemechanik mat der Schwéierkraaft kombinéiere fir eng hypothetesch Theorie vun der Quanteschwéierkraaft ze kreéieren. Mir wëssen och net wat de Big Bang war (oder ob et wierklech geschitt ass!) (2).

De Moment, wat klassesch Physiker et nennen, ass de nächste Schrëtt nom Standardmodell Supersymmetrie, déi virausgesot datt all Elementarpartikel, dee mir kennen, e "Partner" huet.

Dëst verduebelt d'total Unzuel vun de Bausteng vun der Matière, awer d'Theorie passt perfekt an d'mathematesch Equatiounen an, Wichteg, bitt eng Chance fir d'Geheimnis vun der kosmescher donkeler Matière z'entdecken. Alles wat bleift ass op d'Resultater vun Experimenter am Large Hadron Collider ze waarden, déi d'Existenz vu supersymmetresche Partikel bestätegen.

Vun Genf gouf awer nach näischt iwwer esou Entdeckungen héieren. Natierlech ass dëst just den Ufank vun enger neier Versioun vum LHC, mat duebeler Kollisiounsenergie (no rezente Reparaturen a Moderniséierung). An e puer Méint kënne si Schampeskorken schéissen fir d'Supersymmetrie ze feieren. Wann dat awer net geschitt ass, gleewen vill Physiker datt supersymmetresch Theorien lues a lues missten zréckgezunn ginn, wéi de Superstring, deen op Supersymmetrie baséiert. Well wann de Large Collider dës Theorien net bestätegt, wat dann?

Wéi och ëmmer, et ginn e puer Wëssenschaftler déi dat net mengen. Well d'Theorie vun der Supersymmetrie ze "schéin ass fir falsch ze sinn."

Also hu se wëlles hir Equatiounen nei ze evaluéieren fir ze beweisen datt d'Mass vun supersymmetresche Partikelen einfach ausserhalb vum LHC sinn. D'Theoretiker hu ganz Recht. Hir Modeller si gutt fir Phänomener z'erklären déi experimentell gemooss an getest kënne ginn. Dofir kann ee sech froen, firwat mir d’Entwécklung vun deenen Theorien, déi mir (nach) net empiresch kennen, ausschléissen. Ass dëst eng raisonnabel a wëssenschaftlech Approche?

Universum aus näischt

D'Naturwëssenschaften, besonnesch d'Physik, baséieren op Naturalismus, dat heescht dem Glawen datt mir alles mat de Kräfte vun der Natur erkläre kënnen. D'Aufgab vun der Wëssenschaft geet erof op d'Relatioun tëscht verschiddene Quantitéiten, déi Phänomener oder bestëmmte Strukturen beschreiwen, déi an der Natur existéieren. Physik beschäftegt sech net mat Problemer déi net mathematesch beschriwwe kënne ginn, déi net widderholl kënne ginn. Dëst ass ënner anerem de Grond fir säin Erfolleg. Déi mathematesch Beschreiwung benotzt fir natierlech Phänomener ze modelléieren huet sech extrem effektiv bewisen. D'Leeschtunge vun der Naturwëssenschaft hunn zu hire philosopheschen Generalisatiounen gefouert. Richtungen wéi mechanesch Philosophie oder wëssenschaftleche Materialismus goufen erstallt, déi d'Resultater vun den Naturwëssenschaften, déi virum Enn vum XNUMXth Joerhonnert an de Beräich vun der Philosophie kritt goufen, transferéiert ginn.

Et huet geschéngt datt mir d'ganz Welt kennen kënnen, datt et e komplette Determinismus an der Natur gëtt, well mir konnten bestëmmen wéi d'Planéiten a Millioune Joer bewegen oder wéi se sech viru Millioune Joer bewegt hunn. Dës Leeschtungen hunn zu Stolz ginn, déi de mënschleche Geescht absolutiséiert hunn. Zu engem entscheedende Mooss stimuléiert de methodologeschen Naturalismus d'Entwécklung vun der Naturwëssenschaft haut. Et ginn awer e puer Ofschnëttspunkten, déi d'Aschränkungen vun der naturalistescher Methodologie schéngen ze weisen.

Wann den Universum am Volume limitéiert ass an entstanen ass "aus näischt" (3), ouni d'Gesetzer vun der Energiekonservatioun ze verletzen, zum Beispill, als Schwankung, da sollt et keng Ännerunge sinn. An der Tëschenzäit kucke mir hinnen. Probéiert dëse Problem op der Basis vun der Quantephysik ze léisen, komme mir zur Conclusioun datt nëmmen e bewosst Beobachter d'Méiglechkeet vun der Existenz vun esou enger Welt aktualiséiert. Dofir froe mir eis firwat dee besonneschen an deem mir liewen aus ville verschiddenen Universum erstallt gouf. Also komme mir zu der Conclusioun datt nëmmen wann de Mënsch op der Äerd erschéngt, d'Welt - wéi mir beobachten - wierklech "gewuer ginn" ...

Wéi beaflossen Miessunge Eventer déi virun enger Milliard Joer geschitt sinn?

4. Wheelers Experiment - Visualiséierung

Ee vun de modernen Physiker, John Archibald Wheeler, huet eng kosmesch Versioun vum berühmten Duebelschlitexperiment proposéiert. A senger mentaler Konstruktioun reest d'Liicht vun engem Quasar eng Milliard Liichtjoer ewech laanscht zwou Géigendeel Säite vun der Galaxis (4). Wann Beobachter all eenzel vun dëse Weeër separat beobachten, wäerte se Photone gesinn. Wa béid op eemol, wäerte se d'Welle gesinn. Also de ganzen Akt vun der Observatioun ännert d'Natur vum Liicht, dat de Quasar virun enger Milliard Joer verlooss huet!

Fir Wheeler beweist dat hei uewen datt den Universum net an engem kierperleche Sënn existéiere kann, op d'mannst net am Sënn an deem mir gewinnt sinn e "kierperlechen Zoustand" ze verstoen. Dat kann an der Vergaangenheet net geschéien, bis ... mir eng Mooss gemaach hunn. Also beaflosst eis aktuell Dimensioun d'Vergaangenheet. Mat eisen Observatiounen, Entdeckungen a Miessunge forme mir d'Evenementer vun der Vergaangenheet, déif an der Zäit, bis ... den Ufank vum Universum!

Den Neil Turok vum Perimeter Institut zu Waterloo, Kanada, sot an der Juli Ausgab vum New Scientist datt "mir kënnen net verstoen wat mir fannen. D'Theorie gëtt ëmmer méi komplex a raffinéiert. Mir werfen eis an e Problem mat successive Felder, Dimensiounen a Symmetrien, och mat engem Schlëssel, awer mir kënnen déi einfachst Fakten net erklären. Vill Physiker sinn kloer irritéiert vun der Situatioun, an där déi modern Theoretiker hir mental Reesen, wéi déi uewe genannten Iwwerleeungen oder Superstring-Theorie, näischt gemeinsam hunn mat den Experimenter, déi am Moment an de Laboratoiren ausgefouert ginn, an et gëtt kee Wee fir se experimentell ze testen.

An der Quantewelt musst Dir eng méi breet Vue huelen

Wéi den Nobelpräisdréier Richard Feynman eemol gesot huet, versteet kee wierklech d'Quantewelt. Am Géigesaz zu der gudder aler Newtonescher Welt, an där d'Interaktioune vun zwee Kierper mat bestëmmte Massen duerch Equatioune berechent ginn, hu mir an der Quantemechanik Equatioune vun deenen se net sou vill ofgeleet sinn wéi d'Resultat vu komeschen Verhalen, dat an Experimenter observéiert gëtt. D'Objete vun der Quantephysik mussen net mat eppes "kierperlechs" verbonne sinn, an hiert Verhalen ass d'Regioun vun engem abstrakte multidimensionalen Raum genannt Hilbert Raum.

Ännerunge geschéien do, beschriwwe vun der Schrödinger Equatioun, mä firwat genee ass onbekannt. Kann dëst geännert ginn? Ass et iwwerhaapt méiglech Quantegesetzer aus de Prinzipien vun der Physik ofzeleeden, sou wéi Dosende vu Gesetzer a Prinzipien, zum Beispill déi betreffend d'Bewegung vu Kierper am Weltraum, aus dem Newton senge Prinzipien ofgeleet goufen? Wëssenschaftler vun der Universitéit vu Pavia an Italien, Giacomo Mauro D'Ariano, Giulio Chiribella a Paolo Perinotti, argumentéieren datt souguer Quantephenomener, déi kloer de gesonde Mënscheverstand verteidegen, a moossbaren Experimenter erfaasst kënne ginn. Alles wat Dir braucht ass déi richteg Perspektiv - Vläicht kënnt de Mangel u Verständnis vu Quanteeffekter dovun aus net eng breet genuch Vue vun hinnen ze huelen. No de genannte Wëssenschaftler am New Scientist mussen sënnvoll a moossbar Experimenter an der Quantemechanik verschidde Konditiounen erfëllen. Dëst:

• kausalitéit - zukünfteg Eventer kënnen net vergaangen Eventer beaflossen;
• z'ënnerscheeden – mir mussen fäeg sinn Staaten als getrennt vuneneen ze trennen;
• Kompositioun - wa mir all Etappe vum Prozess kennen, kennen mir de ganze Prozess;
• Kompressioun - et gi Weeër fir wichteg Informatioun iwwer den Chip ze transferéieren ouni de ganzen Chip ze transferéieren;
• tomography - wa mir e System hunn, deen aus villen Deeler besteet, ass d'Statistike vu Miessunge op Deeler genuch fir den Zoustand vum ganze System z'identifizéieren.

D'Italiener wëllen hir Prinzipien vun der Reinigung, méi breet Perspektiv a sënnvoll Experimenter ausbaue fir och d'Irreversibilitéit vun thermodynamesche Phänomener an de Prinzip vun der Erhéijung vun der Entropie ze enthalen, mat deenen d'Physiker net beandrockt sinn. Vläicht och hei sinn Observatioune a Miessunge beaflosst vun Artefakte vun enger Perspektiv ze schmuel fir de ganze System ze verstoen. "D'fundamental Wahrheet vun der Quantetheorie ass datt lauter, irreversibel Ännerungen reversibel kënne gemaach ginn andeems en neie Layout un d'Beschreiwung bäigefüügt gëtt", seet den italienesche Wëssenschaftler Giulio Ciribella dem New Scientist.

Leider, soen Skeptiker, kann d'"Preinung" vun Experimenter an eng méi breet Miessperspektive zu der vill Welthypothese féieren, an där all Resultat méiglech ass a wou d'Wëssenschaftler denken, datt se de richtege Verlaf vun Eventer moossen, einfach "auswielen" e bestëmmte Kontinuum fir se ze moossen.

5. Zäit Hänn a Form vun Auer Hänn

Keng Zäit?

D'Konzept vun de sougenannte Pfeile vun der Zäit (5) gouf 1927 vum briteschen Astrophysiker Arthur Eddington agefouert. Dëse Pfeil weist op d'Zäit, déi ëmmer an eng Richtung fléisst, dat heescht vun der Vergaangenheet an d'Zukunft, an dëse Prozess kann net ëmgedréint ginn. De Stephen Hawking, a sengem A Brief History of Time, huet geschriwwen datt d'Stéierung mat der Zäit eropgeet well mir d'Zäit moossen an d'Richtung an där d'Stéierung eropgeet. Dat géif heeschen, datt mir e Choix hunn - mir kënnen zum Beispill fir d'éischt d'Schnëtt vu gebrochenen Glas gesinn, déi um Buedem verstreet sinn, dann de Moment wou d'Glas op de Buedem fällt, dann d'Glas an der Loft, a schliisslech déi Persoun déi et hält an der Hand. Et gëtt keng wëssenschaftlech Regel déi seet datt de "psychologesche Pfeil vun der Zäit" an déiselwecht Richtung muss bewegen wéi den thermodynamesche Pfeil an d'Entropie vum System eropgeet. Wéi och ëmmer, vill Wëssenschaftler gleewen datt dëst esou ass well energesch Verännerungen am mënschleche Gehir geschéien, ähnlech wéi déi mir an der Natur observéieren. D'Gehir huet d'Energie fir ze handelen, ze beobachten an ze redenéieren, well de mënschleche "Motor" Brennstoff a Liewensmëttel verbrennt an, wéi en Verbrennungsmotor, dëse Prozess irreversibel ass.

Wéi och ëmmer, et gi Fäll, wann d'selwescht Richtung vum psychologesche Pfeil vun der Zäit behalen, d'Entropie souwuel erop a reduzéiert a verschiddene Systemer. Zum Beispill, wann Dir Daten am Computer Memory späichert. D'Erënnerung Moduler an der Maschinn ginn aus Uerdnung ze Scheif geschriwwe ginn. Sou geet d'Entropie am Computer erof. Wéi och ëmmer, all Physiker wäert Iech soen datt aus der Siicht vum Universum als Ganzt et wiisst, well Schreiwen op eng Scheif Energie erfuerdert, an dës Energie gëtt a Form vun der Hëtzt generéiert vun der Maschinn opgeléist. Dëst ass wéi e klengen "psychologeschen" Resistenz géint déi etabléiert Gesetzer vun der Physik erschéngt. Et ass schwéier fir eis ze berücksichtegen datt dat wat mam Geräischer vum Fan erauskënnt méi wichteg ass wéi e Wierk oder anere Wäert an der Erënnerung opzehuelen. Wat wann een en Argument op hirem PC geschriwwen huet, déi modern Physik revolutionéiere géif, vereenegt Kraafttheorie oder d'Theorie vun Alles? Mir wäerten et schwéier fannen d'Iddi ze akzeptéieren datt, trotz dësem, déi allgemeng Stéierung am Universum eropgaang ass.

Zréck am Joer 1967 ass d'Wheeler-DeWitt Equatioun erschéngen, aus där et duerno ass datt d'Zäit als solch net existéiert. Et war e Versuch, d'Iddie vun der Quantemechanik an der allgemenger Relativitéitstheorie mathematesch ze kombinéieren, e Schrëtt an d'Theorie vun der Quanteschwéierkraaft, d.h. d'Theorie vun Alles gewënscht vun all Wëssenschaftler. Eréischt am Joer 1983 hunn d'Physiker Don Page a William Wootters eng Erklärung virgeschloen datt den Zäitproblem mam Konzept vu Quanteverstrengung ëmgoe kéint. No hirem Konzept kënnen nëmmen d'Eegeschafte vun engem scho definéierte System gemooss ginn. Aus mathematescher Siicht huet dës Propositioun gemengt, datt d'Aueren isoléiert vum System net funktionnéieren an eréischt ugefaang hunn, wann se mat engem bestëmmten Universum verwéckelt waren. Wéi och ëmmer, wann iergendeen eis aus engem aneren Universum géif kucken, da géif se eis als statesch Objete gesinn, an nëmmen hir Arrivée bei eis géif Quanteverbesserung verursaachen an eis wuertwiertlech de Passage vun der Zäit fillen.

Dës Hypothese huet d'Basis vun der Aarbecht vu Wëssenschaftler vun engem Fuerschungsinstitut zu Turin, Italien, geformt. De Physiker Marco Genovese huet decidéiert e Modell ze bauen, deen d'Spezifizitéite vu Quanteschutz berücksichtegt. Et war méiglech e kierperlechen Effekt ze kreéieren, deen d'Richtegkeet vun dësem Begrënnung beweist. E Modell vum Universum, deen aus zwee Photonen besteet, gouf erstallt.

Ee Paar war orientéiert - vertikal polariséiert, an déi aner horizontal. Hire Quantezoustand an dofir hir Polariséierung gëtt dann vun enger Serie vun Detektoren festgestallt. Et stellt sech eraus, datt bis eng Observatioun gemaach gëtt, déi schlussendlech de Referenzkader bestëmmt, Photonen an enger klassescher Quantesuperpositioun sinn, d.h. si waren souwuel vertikal an horizontal orientéiert. Dëst bedeit datt den Beobachter, deen d'Auer liest, d'Quanteverstrengung erkennt, déi den Universum beaflosst, vun deem hien en Deel gëtt. Sou en Beobachter ass dann fäeg d'Polariséierung vu successive Photonen op Basis vu Quanteprobabilitéit z'erkennen.

Dëst Konzept ass ganz verlockend, well et vill Probleemer erkläert, awer et féiert natierlech zum Besoin fir e "Superobservateur", dee virun allem Determinismus wier an alles als Ganzt kontrolléiert.

6. Multiverse - Visualiséierung

Wat mir beobachten a wat mir subjektiv als "Zäit" gesinn ass tatsächlech d'Produkt vu moossbare globalen Ännerungen an der Welt ronderëm eis. Wéi mir méi déif an d'Welt vun Atomer, Protonen a Photonen verdéiwen, mierken mir datt d'Konzept vun der Zäit ëmmer manner wichteg gëtt. Laut Wëssenschaftler moosst d'Auer, déi eis all Dag begleet, aus enger kierperlecher Siicht, säi Passage net, mee hëlleft eis eist Liewen ze organiséieren. Fir déi, déi un dem Newton seng Konzepter vun der universeller an allomfaassender Zäit gewinnt sinn, kommen dës Konzepter als Schock. Awer et sinn net nëmme wëssenschaftlech Traditionalisten déi se net akzeptéieren. Den aussergewéinlechen theoretesche Physiker Lee Smolin, virdru vun eis als ee vun de méigleche Gewënner vum Nobelpräis vun dësem Joer ernimmt, mengt datt d'Zäit existéiert a ganz reell ass. Eemol - wéi vill Physiker - huet hien argumentéiert datt Zäit eng subjektiv Illusioun ass.

Elo stellt hien a sengem Buch Reborn Time eng ganz aner Vue op d'Physik vir a kritiséiert d'Stringtheorie, déi populär an der wëssenschaftlecher Gemeinschaft ass. No him existéiert de Multiversum net (6), well mir am selwechten Universum a gläichzäiteg liewen. Hie mengt datt d'Zäit vun der gréisster Wichtegkeet ass an datt eis Erfahrung vun der Realitéit vum haitege Moment keng Illusioun ass, mee de Schlëssel fir d'fundamental Natur vun der Realitéit ze verstoen.

Entropie null

Sandu Popescu, Tony Short, Noah Linden (7) an Andreas Winter hunn hir Erkenntnisser am Joer 2009 an der Zäitschrëft Physical Review E beschriwwen, déi gewisen huet datt Objete Gläichgewiicht erreechen, dat heescht, e Staat vun enger eenheetlecher Verdeelung vun Energie, andeems se zu Quanteschutzzoustand kommen. mat hirem Ëmfeld. Am 2012 huet den Tony Short bewisen datt d'Entanglement Gläichheet an enger endlecher Zäit produzéiert. Wann en Objet mat senger Ëmwelt interagéiert, wéi zum Beispill wann Partikelen an enger Taass Kaffi mat der Loft kollidéieren, leeft d'Informatioun iwwer hir Eegeschafte eraus a gëtt diffus duerch d'Ëmwelt. De Verloscht vun Informatioun verursaacht de Kaffi stagnéiert, och wann d'Propperheet vum ganze Raum weider schwankt. Laut Popescu, hir Konditioun hält sech mat der Zäit op.

7. Noah Linden, Sandu Popescu an Tony Short

Wéi d'Propperheet vum Raum ännert, kann de Kaffi op eemol ophalen mat der Loft ze vermëschen an an säin eegene propperen Zoustand ze kommen. Wéi och ëmmer, d'Staaten gemëscht mat der Ëmwelt si vill méi vill wéi déi reng Staaten, déi fir Kaffi verfügbar sinn, an dofir existéieren bal ni. Dës statistesch Onwahrscheinlechkeet mécht den Androck datt de Pfeil vun der Zäit irreversibel ass. De Problem vum Pfeil vun der Zäit ass duerch d'Quantemechanik verschwonnen, wat et schwéier mécht d'Natur ze bestëmmen.

En Elementarpartikel huet keng präzis physesch Eegeschaften a gëtt nëmmen duerch d'Wahrscheinlechkeet bestëmmt a verschiddene Staaten ze sinn. Zum Beispill, zu all Zäit, kann e Partikel eng 50 Prozent Chance hunn fir d'Auer ze dréinen an eng 50 Prozent Chance fir an déi entgéintgesate Richtung ze dréinen. Den Theorem, ënnerstëtzt vun der Erfarung vum Physiker John Bell, seet datt de richtegen Zoustand vun engem Partikel net existéiert an datt et vun der Wahrscheinlechkeet guidéiert gëtt.

Quantephysik Onsécherheet féiert dann zu Duercherneen. Wann zwee Partikelen interagéieren, kënne se net emol eleng definéiert ginn, onofhängeg entwéckelen Wahrscheinlechkeeten bekannt als pure Staat. Amplaz gi se verwéckelt Komponente vun enger méi komplexer Wahrscheinlechkeetsverdeelung déi béid Partikel zesumme beschreiwen. Dës Verdeelung kann zum Beispill entscheeden, ob d'Partikel an déi entgéintgesate Richtung dréinen. De System als Ganzt ass an engem puren Zoustand, awer den Zoustand vun eenzelne Partikel ass mat engem anere Partikel assoziéiert.

Sou kéinte béid vill Liichtjoer vuneneen ewech reesen an d'Rotatioun vun allenem géif mat deem aneren korreléiert bleiwen.

Den neie Pfeil vun der Zäittheorie beschreift dëst als e Verloscht vun Informatioun wéinst Quantenverstrengung, déi eng Taass Kaffi an d'Gläichgewiicht mam Raum ronderëm schéckt. Schliisslech erreecht de Raum Gläichgewiicht mat der baussenzeger Ëmwelt, déi am Tour lues a lues dem Gläichgewiicht mam Rescht vum Universum kënnt. Al Wëssenschaftler, déi Thermodynamik studéiert hunn, hunn dëse Prozess als eng graduell Ofdreiwung vun Energie ugesinn, wat d'Entropie vum Universum erhéicht.

Haut gleewen d'Physiker datt d'Informatioun ëmmer méi verspreet gëtt, awer ni komplett verschwënnt. Obwuel d'Entropie lokal eropgeet, gleewen se datt d'Gesamtentropie vum Universum konstant op Null bleift. Wéi och ëmmer, een Aspekt vum Pfeil vun der Zäit bleift ongeléist. D'Wëssenschaftler plädéieren datt d'Fäegkeet vun enger Persoun d'Vergaangenheet ze erënneren, awer net d'Zukunft, kann och als d'Bildung vu Bezéiungen tëscht interagéierende Partikel verstane ginn. Wa mir e Message op engem Stéck Pabeier liesen, kommunizéiert d'Gehir mat him duerch Photonen déi d'Aen erreechen.

Eréischt vun dësem Moment kënne mir eis erënneren wat dëse Message eis seet. De Popescu mengt datt déi nei Theorie net erklärt firwat den initialen Zoustand vum Universum wäit vum Gläichgewiicht war, a bäigefüügt datt d'Natur vum Big Bang soll erkläert ginn. E puer Fuerscher hunn Zweifel iwwer dës nei Approche ausgedréckt, awer d'Entwécklung vun dësem Konzept an neie mathematesche Formalismus hëlleft elo fir theoretesch Froen an der Thermodynamik ze léisen.

Erreechen d'Käre vu Raumzäit

Black Lach Physik schéngt ze weisen, wéi e puer mathematesch Modeller suggeréieren, datt eisen Universum guer net dreidimensional ass. Trotz deem wat eis Sënner eis soen, kann d'Realitéit ronderëm eis en Hologramm sinn - eng Projektioun vun engem wäitem Fliger deen tatsächlech zweedimensional ass. Wann dëst Bild vum Universum richteg ass, kann d'Illusioun vun der dreidimensionaler Natur vun der Raumzäit verdriwwen ginn wann d'Fuerschungsinstrumenter, déi eis zur Verfügung stinn, adäquat sensibel ginn. De Craig Hogan, e Physikprofesser zu Fermilab, dee Jore verbruecht huet d'fundamental Struktur vum Universum ze studéieren, suggeréiert datt dësen Niveau just erreecht gouf.

8. GEO600 Gravitatiounswellendetektor

Wann den Universum en Hologramm ass, da kënne mir just d'Limite vun der Realitéit Resolutioun erreecht hunn. E puer Physiker hunn déi faszinéierend Hypothese fortgeschratt datt d'Raumzäit an där mir liewen net schlussendlech kontinuéierlech ass, awer, wéi e Bild vun enger digitaler Foto, op sengem meescht Basisniveau aus bestëmmte "Kären" oder "Pixel" besteet. Wann dat esou ass, muss eis Realitéit eng Aart vun definitiver "Resolutioun" hunn. Dëst ass wéi e puer Fuerscher de "Kaméidi" interpretéiert hunn, deen an de Resultater vum GEO600 Gravitatiounswellendetektor (8) erschéngt.

Fir dës aussergewéinlech Hypothese ze testen, Craig Hogan, e Gravitatiounswellephysiker, huet hien a seng Equipe dee präzisste Interferometer vun der Welt entwéckelt, den Hogan Holometer genannt, deen entwéckelt ass fir déi elementarst Essenz vun der Raumzäit op déi präzis Manéier méiglech ze moossen. D'Experiment, Codename Fermilab E-990, ass net ee vu villen aneren. Dëst zielt d'Quantenatur vum Weltraum selwer ze demonstréieren an d'Präsenz vun deem wat d'Wëssenschaftler "holographesch Geräischer" nennen.

Den Holometer besteet aus zwee Interferometer, déi niewentenee läit. Si riichten ee-Kilowatt-Laserstrahlen op en Apparat, deen se an zwee senkrecht Strahlen 40 Meter laang trennt, déi reflektéiert an zréck an de Spaltpunkt zréckkommen, sou datt Schwankungen an der Hellegkeet vun de Liichtstrahlen (9) entstoen. Wann se eng gewësse Beweegung am Divisiounsapparat verursaachen, da wäert dëst Beweis vun der Schwéngung vum Raum selwer sinn.

9. Grafesch Representatioun vum holographesche Experiment

Dem Hogan säin Team seng gréissten Erausfuerderung ass ze beweisen datt d'Effekter déi se entdeckt hunn net nëmmen Stéierunge sinn, déi duerch Faktoren ausserhalb vum experimentellen Opbau verursaacht ginn, mee d'Resultat vu Schwéngungen an der Raumzäit. Dofir sinn d'Spigelen, déi am Interferometer benotzt ginn, synchroniséiert mat de Frequenzen vun all de klengste Geräischer, déi vu baussen vum Apparat kommen, duerch speziell Sensoren ageholl.

Anthropesch Universum

Fir datt d'Welt an de Mënsch doranner existéieren, mussen d'Gesetzer vun der Physik eng ganz spezifesch Form hunn, a physesch Konstanten mussen präzis ausgewielte Wäerter hunn ... a si existéieren! Firwat?

Loosst eis mat der Tatsaach ufänken datt et véier Aarte vun Interaktiounen am Universum sinn: Gravitatioun (Fall, Planéiten, Galaxien), elektromagnetesch (Atomer, Partikel, Reibung, Elastizitéit, Liicht), schwaach Nuklear (Quelle vun der stellarer Energie) a staarker Nuklear ( bindt Protonen an Neutronen an Atomkäre). D'Gravitéit ass 1039 Mol méi schwaach wéi den Elektromagnetismus. Wann et e bësse méi schwaach wier, wieren d'Stäre méi hell wéi d'Sonn, d'Supernovae géifen net explodéieren, a schwéier Elementer géifen net geformt ginn. Wann et souguer e bësse méi staark wier, wiere Kreaturen méi grouss wéi Bakterien zerquetscht, a Stäre géifen dacks kollidéieren, Planéiten zerstéieren a sech ze séier ausbrennen.

D'Dicht vum Universum läit no bei der kritescher Dicht, dat heescht ënner där d'Matière séier géif opléisen ouni d'Bildung vu Galaxien oder Stären, an iwwer déi den Universum ze kuerz iwwerlieft. Fir datt esou Konditiounen entstinn, muss d'Genauegkeet vum Match vun de Parameteren vum Big Bang bannent ± 10-60 sinn. Déi initial Inhomogenitéiten vum jonken Universum waren op enger Skala vun 10-5. Wa se méi kleng wieren, géifen d'Galaxien net entstoen. Wa se méi grouss wieren, géife sech amplaz Galaxien riseg schwaarz Lächer entstoen.

D'Symmetrie vu Partikelen an Antipartikelen am Universum ass gebrach. A fir all Baryon (Proton, Neutron) ginn et 109 Photonen. Wann et méi vun hinnen wier, kéinte Galaxien net bilden. Wann et manner vun hinnen wier, géif et keng Stäre ginn. Och d'Zuel vun den Dimensioune wou mir liewen schéngt "richteg" ze sinn. Komplex Strukturen kënnen net an zwou Dimensiounen entstoen. Mat méi wéi véier (dräi Dimensioune plus Zäit) gëtt d'Existenz vu stabile planetaresche Bunnen an Energieniveauen vun Elektronen an Atomer problematesch.

10. Mann als Zentrum vum Universum

D'Konzept vum antropesche Prinzip gouf vum Brandon Carter 1973 op enger Konferenz zu Krakau agefouert, déi dem 500. Anniversaire vun der Gebuert vum Kopernikus gewidmet ass. Am allgemengen kann et esou formuléiert ginn datt de beobachtbaren Universum d'Konditioune muss erfëllen, déi et erfëllt fir vun eis beobachtbar ze sinn. Et ginn nach verschidde Versiounen dovun. De schwaache anthropesche Prinzip seet datt mir nëmmen an engem Universum existéiere kënnen, deen eis Existenz méiglech mécht. Wann d'Wäerter vun de Konstanten anescht wieren, géife mir dat ni gesinn, well mir wieren net do. De staarken anthropesche Prinzip (absichtlech Erklärung) seet datt den Universum esou ass datt mir existéiere kënnen (10).

Aus der Siicht vun der Quantephysik kéint all Zuel vun Universum ouni Ursaach entstoen. Mir hunn eis an engem spezifeschen Universum fonnt, deen eng Rei subtile Konditioune muss erfëllen fir datt eng Persoun an deem liewen kann. Da schwätze mer vun der antropescher Welt. Fir e Gleewegen, zum Beispill, ass een anthropeschen Universum, dee vu Gott geschaf gouf, genuch. De materialistesche Weltbild akzeptéiert dat net a geet dovun aus, datt et vill Universum gëtt oder datt den aktuellen Universum just eng Etapp an der endloser Evolutioun vum Multiversum ass.

Den Auteur vun der moderner Versioun vum Universum als Simulatiounshypothese ass den Theoretiker Niklas Boström. Laut him ass d'Realitéit déi mir gesinn just eng Simulatioun vun där mir eis net bewosst sinn. De Wëssenschaftler huet virgeschloen datt wann et méiglech ass eng zouverlässeg Simulatioun vun enger ganzer Zivilisatioun oder souguer dem ganzen Universum mat engem genuch mächtege Computer ze kreéieren, an déi simuléiert Leit kënne Bewosstsinn erliewen, dann ass et ganz wahrscheinlech datt fortgeschratt Zivilisatiounen einfach eng grouss Zuel erstallt hunn. vun esou Simulatioune, a mir liewen an engem vun hinnen an eppes ähnlech ze "The Matrix" (11).

Hei goufen d'Wierder "Gott" a "Matrix" geschwat. Elo si mir op d'Limite komm fir iwwer Wëssenschaft ze schwätzen. Vill, dorënner Wëssenschaftler, gleewen, datt et genee wéinst der Hëlleflosegkeet vun experimentell Physik ass, datt Wëssenschaft fänkt Beräicher anzegoen, datt de Realismus widdersprécht, richen vun Metaphysik a Science Fiction. Loosst eis hoffen datt d'Physik hir empiresch Kris iwwerwannt an e Wee fënnt fir sech als experimentell testbar Wëssenschaft erëm ze freeën.