Na konci 19. storočia sa zdalo, že celkovo už bolo jasné všetko, čo sa týka štruktúry prírody a jej zákonov. Zostávalo sa zaoberať malými detailami a nepríjemnými problémami, ako je napríklad otvorený elektrón, z nejakého dôvodu a malými rozdielmi medzi skutočnými a vypočítanými ortuťami Merkúra. Nikto si nepredstavoval, že sa blíži vedecká revolúcia a že sa objaví teória relativity, kvantovej mechaniky a atómovej fyziky. Zdá sa, že na začiatku 21. storočia sa história opakuje.
Za posledných 10 rokov veda už nahromadila dostatočný počet hádaniek, ktorých riešenie môže viesť k ďalšej vedeckej revolúcii. Fenomény objavené astronómiou, fyzikou a prírodnými vedami, ako aj niektoré, ktoré ešte neboli nájdené (napríklad monopol), sa tak nehodia do moderných ideí o prírode, ktoré, ak nenájdu prijateľné vysvetlenie v rámci existujúcich teórií, budú vyžadovať zmeny týchto teórií.
„Chaskor“sa rozhodol začať výberom siedmich javov, ktorých hľadanie vysvetlenia by sa mohlo stať osudným pre vedy vesmíru - astrofyziku a kozmológiu.
1. Os zla
V polovici minulého storočia kozmológovia (jeden z prvých, ktorí prišli s touto myšlienkou, bol Georgy Gamow) navrhli, aby po Veľkom tresku, ktorý zrodil náš vesmír, zostalo slabé zvyškové žiarenie. Bol to on, ktorý objavili v roku 1965 americkí vedci Penzias a Wilson (av roku 1978 za to získali Nobelovu cenu za fyziku). A vo všeobecnosti neexistovali žiadne špeciálne problémy s týmto reliktovým žiarením, kým presnosť prístrojov nedosiahla určitú hranicu, po ktorej v roku 2005 britskí astrofyzici objavili úžasný jav. Vzor distribúcie CMB sa namiesto očakávaného náhodného rozdelenia o niečo viac a mierne menej „horúcich“oblastí roztrúsených v ľubovoľnom poradí po celom vesmíre ukázal, že je usporiadaný v určitom smere. Na tomto obrázku bola vyslovená prezývka „os zla“, hoci, samozrejme,ak to spôsobilo niečo ťažkosti, bol to iba základný princíp izotrópie vesmíru alebo jednoduchšie myšlienka, že vesmír je v podstate rovnaký, v akomkoľvek smere sa naň pozeráte. Ak má kozmické žiarenie určitú orientáciu, bude spolu s týmto princípom potrebné zbaviť sa myšlienok o histórii vesmíru, ktoré má moderná kozmológia.
Možno to nie je všetko také zlé. Je možné, že niektoré zoskupenia galaxií, ktoré nie sú veľmi blízko od nás, narúšajú homogenitu žiarenia. Nakoniec môžeme pozorovať vesmír doposiaľ výlučne z blízkosti slnečnej sústavy, to znamená z našej Galaxie. Možno, že údaje, ktoré astrofyzici dostanú do konca roku 2012 z nástrojov satelitu Planck, ktoré vypustila NASA, prinesú jasnosť obrazu pozadia žiarenia.
Propagačné video:
2. Galaktické bubliny
Dokonca aj v našej Galaxii existuje mnoho ďalších zaujímavých a nepochopiteľných vecí. Najnovšie údaje z iného satelitu NASA, Fermi, úplne zmätené astronómov. Röntgenový ďalekohľad objavil dve obrovské (nie, nie, - GIANT) sférické útvary priliehajúce k stredu našej Galaxie. Ich priemer je asi 25 000 svetelných rokov, to znamená, že ich dva priemery sa približne rovnajú polovici alebo tretine priemeru Mliečnej dráhy. Obidve tieto „bubliny“aktívne emitujú v rozsahu tvrdého gama žiarenia. Keby sme videli v tomto rozsahu, „bubliny“by zaberali polovicu oblohy. Radiačná energia každej z „bublín“sa približne rovná explózii 100 000 supernov naraz.
Odkiaľ pochádzajú tieto „bubliny“, astrofyzici nemôžu povedať, zatiaľ čo za predpokladu, že sa vytvorili v dôsledku veľmi silných emisií z obrovskej čiernej diery umiestnenej v strede galaxie. Pravda, astronómovia nikdy nič také nevideli. A predstaviť si, aký druh kataklyzmy by mohol zanechať také živé následky, stále nemôžu.
3. Tmavý prúd
Keby sme dokázali odhaliť nejaké podivné bubliny vo vlastnej galaxii, potom to, čo môžeme očakávať od tých miest vo vesmíre, ktoré stále nevidíme, av nasledujúcich niekoľkých miliárd rokov ich neuvidíme - jednoducho preto, že sú umiestnené príliš ďaleko od nás. Ak sa spoliehame na rovnaký princíp izotropie, zdá sa, že sa neočakáva nič príliš prekvapujúce. Ale musíte.
V roku 2008 skupina výskumníkov vedená Alexandrom Kašlinským pracuje vo výskumnom stredisku NASA. Goddard, zistil, že niekoľko zhlukov galaxií sa pohybuje nezvyčajne vysokou rýchlosťou (asi 1000 km / s) smerom k malej časti hviezdnej oblohy medzi súhvezdiami Centaurus a Parus. Tento galaktický prúd, ktorý Kašlinskij nazval „temnou“, na počesť záhadnej temnej hmoty a temnej energie.
Na tomto hnutí je neobvyklé, že v označenej oblasti vesmíru nie je nič, čo by mohlo prilákať tieto obrovské zhluky hviezd. Alebo nie je viditeľný. Je možné, že to, čo ich priťahuje, sa nachádza za horizontom viditeľného vesmíru. Ale čo? Zrejme niečo veľmi veľké. Jediným problémom je, že toto „niečo veľmi veľké“musí byť VEĽMI VEĽKÉ. Tak veľký, že by mal presahovať veľkosť všetkého, čo moderná astronómia doteraz dokázala rozoznať vo vesmíre.
Ale aj keď stále nie je známe, o čo ide, kozmológia už má problém. Ak niekde tam existuje taký kozmický Leviatan, potom sa musí taký Leviatan stretnúť niekde inde. Ale nevidím ich.
Boli dokonca podozrenia, že toto neuveriteľné niečo nie je vôbec z nášho vesmíru. Možno je to potvrdenie jednej z alternatívnych kozmologických teórií, podľa ktorých náš vesmír nie je vôbec osamelý, ale vedľa neho (hoci nie je celkom jasné, v akom zmysle - vedľa neho) sú iné, a nejaký druh susedov priťahuje tisíce. metagalaxy?
4. Premenná konštanta
O prírode zjavne nevieme nič. Nepriamym potvrdením, že vesmír nie je rovnomerne usporiadaný, sú najnovšie údaje získané austrálskymi astrofyzikmi, ktorí prišli s myšlienkou porovnania údajov spektrálnej analýzy získaných pomocou ďalekohľadov, ktoré pozorujú rôzne oblasti vesmíru. Ak sú ich výpočty správne (a za 10 rokov, ktoré uplynuli od prvej publikácie, nikto nedokázal vyvrátiť ich závery), potom jedna zo základných fyzikálnych konštánt - konštanta jemnej štruktúry zodpovedná za jeden z troch hlavných typov interakcie hmoty (elektroslabý) - vôbec nie je. je konštantný a pomer elektrického náboja k rýchlosti svetla sa mení v závislosti od miesta vo vesmíre. Okrem toho mapa umiestnenia „osi“zmien konštanty naznačuje približne rovnaký smer ako metagalaxie v „tmavom toku“Kašlinského.
Astrofyzici už požadujú objasnenie výpočtov Austrálčanov a fyzici sú rozhorčení, pretože súhlas s variabilitou konštánt je ako nútiť znovu vymýšľať modernú fyziku. A zároveň pripustiť, že ľudstvo sa skutočne objavilo na nejakom podivnom mieste vo vesmíre (alebo v nejakom podivnom vesmíre), kde na to boli najvhodnejšie podmienky.
5. Asymetrická gravitácia
Pre anomálie konštánt však tiež nie je potrebné cestovať na koniec sveta (nie všetko je však jasné pomocou svetla, ale viac na tom nižšie). Pred niekoľkými rokmi zamestnanci tej istej americkej NASA upozornili na skutočnosť, že ich kozmická loď nelieta v slnečnej sústave presne podľa plánu.
Inžinieri, ktorí plánujú spustiť kozmickú loď na vzdialené planéty, si už dlho uvedomujú, že je možné pomôcť ich motorom pracovať, ak využijú príťažlivosť blízkych planét alebo Slnka: lietanie okolo nich pozdĺž správnej dráhy môže kozmickej lodi dodať ďalšie zrýchlenie a výrazne skrátiť trvanie vesmírnych expedícií a ušetriť palivo.
Presné porovnanie vypočítaných a skutočných trajektórií však ukázalo, že vozidlá môžu získať neplánované zrýchlenie. V decembri 1990 použila kozmická loď Galileo zrýchlenie samotnej Zeme pred odchodom do Jupitera. Výsledkom bolo ďalšie zrýchlenie, ktoré nebolo stanovené v pláne, ktorý bol 3,9 mm / s. Ďalšie zariadenie, odoslané v roku 1998 kométe Shoemaker, získalo ešte väčšie zrýchlenie - 13,5 mm / s.
Tieto odchýlky sú malé a našťastie neovplyvnili výsledky expedícií, ale vedci ich stále nemôžu vysvetliť, aspoň z hľadiska bežnej fyziky. Je však dosť alternatívnych vysvetlení - od možnej asymetrie gravitačného poľa a vplyvu temnej hmoty po potrebu zmeniť teóriu relativity alebo dokonca zmeniť pohľad na stálosť rýchlosti svetla.
6. Pomalé svetlo
V roku 2005 astronómovia, ktorí pracovali s röntgenovým ďalekohľadom MAGIC na observatóriu na Kanárskych ostrovoch a pozorovali výbuch röntgenového žiarenia z centra galaxie Markarian 501, ktorý sa nachádza 500 miliónov svetelných rokov, upozornili na nepochopiteľnú anomáliu. Gama kvanta s vysokou energiou bola detegovaná ďalekohľadom o 4 minúty neskôr ako kvanta s nízkou energiou. V tomto prípade sa tieto fotóny objavili súčasne.
Ak sa riadime špeciálnou teóriou relativity, potom to tak nemôže byť. Pretože elektromagnetické žiarenie sa musí šíriť vo vákuu rovnakou rýchlosťou - rýchlosťou svetla. Bez ohľadu na energiu tohto žiarenia. Ak veríte výsledkom pozorovaní, potom rýchlosť svetla nie je vôbec konštantná a závisí od energie fotónov svetla.
Pozorovania Zeme tiež potvrdili údaje z röntgenového ďalekohľadu Fermi, ktorý zaznamenal 20-minútové oneskorenie tvrdých gama lúčov, ktoré boli emitované súčasne s fotónmi s nižšou energiou v dôsledku nejakého kozmického kataklyzmu, ktorý sa vyskytol vo vzdialenosti 12 miliárd svetelných rokov.
Predovšetkým vývojári teórie kvantovej gravitácie boli nadšení týmito výsledkami, ktoré na rozdiel od Einsteinovej všeobecnej teórie relativity umožňujú takéto posuny. Možno však opäť nebolo bez temnej energie. Alebo bez holografie.
7. Gravitačný hluk
Jedným z dôsledkov všeobecnej teórie relativity (ktorá je tiež modernou teóriou gravitácie) je prítomnosť gravitačných vĺn, ktoré by mali ohýbať priestorovo-časové kontinuum, napríklad v dôsledku kolízie niektorých veľkých (ok, VELMI VEĽKÝCH) vesmírnych objektov, napríklad masívneho čierneho diery.
Zatiaľ však tieto vlny nikto nezaregistroval. Možno to len zlyhalo: detektory týchto vĺn musia byť jednoducho veľmi veľké. Jeden z týchto detektorov - GEO600 - bol postavený pred niekoľkými rokmi pre spoločné experimenty vedcov z Veľkej Británie a Nemecka pri Hannoveri. Aj tento detektor ešte nezistil gravitačné vlny. Je však možné, že náhodou dostal dôkaz o inej teórii gravitácie.
V roku 2008 fyzik Craig Hogan z Národného laboratória. Fermi (USA) sformuloval koncept, že naša fyzická realita je výsledkom premietania hraníc vesmíru. Nazval to holografickým princípom. Informácie, ktoré sa zameriavajú na hranice vesmíru, nie sú nepretržite distribuované, ale pozostávajú z „bitov“, ktorých veľkosť zodpovedá tzv. Priestorovému množstvu. Hogan sa nezastavil pri teoretickom vývoji, ale pokúsil sa predpovedať, ako sa jeho teória dá potvrdiť experimentom: detektory gravitačných vĺn by mali zaznamenávať „hluk“časopriestoru. A tieto výpočty poslal tímu GEO600.
Zhodou okolností (alebo nie tak) sa tím vedcov v Hannoveri snažil vyrovnať s hlukom, ktorý detektor neustále zaznamenával. Prekvapivo sa parametre tohto hluku zhodovali s parametrami, ktoré predpovedal Hogan. Bude možné skontrolovať, či hluk v detektore je skutočne spôsobený samotným časopriestorom, alebo či je jeho príčina nejakej prozaickejšej povahy, bude to možné až po dokončení doladenia zariadenia, ktoré by malo byť dokončené v roku 2011. Medzitým hluk nikam nešiel a vedci nemajú žiadne zrozumiteľné vysvetlenie - okrem holografického princípu.
PS Ak ste venovali pozornosť, hádanky veľkých mierok sú často spájané s javmi najmenších mierok - úrovňou elementárnych častíc. O tom, čo sa moderná fyzika elementárnych častíc snaží zistiť v nasledujúcom článku.
Autor: Vladimir Kharitonov