Teories des de la vora. Al zoo de la ciència

La ciència dels límits s'entén almenys de dues maneres. Primer, com a ciència sòlida, però fora del corrent i paradigma. En segon lloc, com totes les teories i hipòtesis que tenen poc en comú amb la ciència.

La teoria del Big Bang també va pertànyer al camp de la ciència menor. Va ser el primer a pronunciar les seves paraules als anys 40. Fred Hoyle, el fundador de la teoria de l'evolució estel·lar. Ho va fer en una emissió radiofònica (1), però amb burla, amb la intenció de ridiculitzar tot el concepte. I aquest va néixer quan es va descobrir que les galàxies "fugen" les unes de les altres. Això va portar els investigadors a la idea que si l'univers s'està expandint, en algun moment havia de començar. Aquesta creença va formar la base de la teoria del Big Bang actualment dominant i universalment innegable. El mecanisme d'expansió, al seu torn, s'explica per un altre, actualment no discutit per la majoria dels científics. teoria de la inflació. A l'Oxford Dictionary of Astronomy, podem llegir que la teoria del Big Bang és: “La teoria més acceptada per explicar l'origen i l'evolució de l'univers. Segons la teoria del Big Bang, l'Univers, que va sorgir d'una singularitat (un estat inicial d'alta temperatura i densitat), s'expandeix a partir d'aquest punt".

Contra l'"exclusió científica"

Tanmateix, no tothom, ni tan sols a la comunitat científica, està satisfet amb aquest estat de coses. En una carta signada fa uns anys per més de XNUMX científics d'arreu del món, inclosa Polònia, llegim, en particular, que el "Big Bang es basa" en un nombre cada cop més gran d'entitats hipotètiques: inflació cosmològica, no -matèria polar. (matèria fosca) i energia fosca. (…) Les contradiccions entre observacions i prediccions de la teoria del Big Bang es resolen afegint aquestes entitats. Criatures que no poden o no han estat observades. … En qualsevol altra branca de la ciència, la necessitat recurrent d'aquests objectes, almenys, plantejaria serioses preguntes sobre la validesa de la teoria subjacent, si aquesta teoria fracassés a causa de la seva imperfecció. »

"Aquesta teoria", escriuen els científics, "requereix una violació de dues lleis de la física ben establertes: el principi de conservació de l'energia i la conservació del nombre barió (que afirma que quantitats iguals de matèria i antimatèria es componen d'energia). “

Conclusió? “(…) La teoria del Big Bang no és l'única base disponible per descriure la història de l'univers. També hi ha explicacions alternatives per als fenòmens fonamentals a l'espai., incloent: l'abundància d'elements lleugers, la formació d'estructures gegants, l'explicació de la radiació de fons i la connexió del Hubble. Fins avui, aquests problemes i solucions alternatives no es poden discutir i provar lliurement. L'intercanvi obert d'idees és el que més manca a les grans conferències. … Això reflecteix un dogmatisme creixent de pensament, aliè a l'esperit de la investigació científica lliure. Aquesta no pot ser una situació saludable".

Potser llavors les teories que posen en dubte el Big Bang, encara que relegades a la zona perifèrica, haurien, per greus raons científiques, de protegir-se de l'"exclusió científica".

El que els físics van escombrar sota la catifa

Totes les teories cosmològiques que descarten el Big Bang solen eliminar el problema molest de l'energia fosca, transformen constants com la velocitat de la llum i el temps en variables i busquen unificar les interaccions del temps i l'espai. Un exemple típic dels darrers anys és una proposta de físics de Taiwan. En el seu model, això és força problemàtic des del punt de vista de molts investigadors. l'energia fosca desapareix. Per tant, malauradament, cal suposar que l'Univers no té ni principi ni final. L'autor principal d'aquest model, Wun-Ji Szu de la Universitat Nacional de Taiwan, descriu el temps i l'espai no com a separats, sinó com a elements estretament relacionats que es poden intercanviar entre ells. Ni la velocitat de la llum ni la constant gravitatòria en aquest model són constants, sinó que són factors en la transformació del temps i la massa en mida i espai a mesura que l'univers s'expandeix.

La teoria de Shu es pot considerar una fantasia, però el model d'un univers en expansió amb un excés d'energia fosca que fa que s'expandeixi planteja seriosos problemes. Alguns assenyalen que amb l'ajuda d'aquesta teoria, els científics van "substituir sota la catifa" la llei física de conservació de l'energia. El concepte taiwanès no viola els principis de conservació de l'energia, però al seu torn té un problema amb la radiació de fons de microones, que es considera un romanent del Big Bang.

L'any passat es va conèixer el discurs de dos físics d'Egipte i Canadà, i a partir de nous càlculs van desenvolupar una altra teoria molt interessant. Segons ells L'univers sempre ha existit "No hi va haver Big Bang. Basada en la física quàntica, aquesta teoria sembla tant més atractiva perquè resol el problema de la matèria fosca i l'energia fosca d'un sol cop.

2. Visualització d'un fluid quàntic

Ahmed Farag Ali de Zewail City of Science and Technology i Saurya Das de la Universitat de Lethbridge ho van provar. combinar la mecànica quàntica amb la relativitat general. Van utilitzar una equació desenvolupada pel Prof. Amal Kumar Raychaudhuri de la Universitat de Calcuta, que permet predir el desenvolupament de les singularitats en la relativitat general. No obstant això, després de diverses correccions, es van adonar que de fet descriu un "líquid", format per innombrables partícules minúscules, que, per dir-ho, omple tot l'espai. Durant molt de temps, els intents de resoldre el problema de la gravetat ens porten a la hipotètica gravitons són les partícules que generen aquesta interacció. Segons Das i Ali, són aquestes partícules les que poden formar aquest "fluid" quàntic (2). Amb l'ajuda de la seva equació, els físics van traçar el camí del "fluid" cap al passat i va resultar que realment no hi havia cap singularitat que fos problemàtica per a la física fa 13,8 milions d'anys, però L'univers sembla existir per sempre. En el passat, és cert que era més petit, però mai s'ha comprimit fins al punt infinitesimal de l'espai proposat anteriorment..

El nou model també podria explicar l'existència d'energia fosca, que s'espera que impulsi l'expansió de l'univers creant pressió negativa en el seu interior. Aquí, el propi "fluid" crea una petita força que expandeix l'espai, dirigit cap a l'exterior, cap a l'Univers. I això no és el final, perquè la determinació de la massa del gravitó en aquest model ens va permetre explicar un altre misteri -la matèria fosca- que se suposa que té un efecte gravitatori sobre tot l'Univers, mentre es manté invisible. En poques paraules, el propi "líquid quàntic" és matèria fosca.

3. Imatge de la radiació còsmica de fons del WMAP

Tenim un gran nombre de models

A la segona meitat de l'última dècada, el filòsof Michal Tempczyk va afirmar amb disgust que "El contingut empíric de les teories cosmològiques és escàs, prediuen pocs fets i es basen en una petita quantitat de dades observacionals".. Cada model cosmològic és empíricament equivalent, és a dir, basat en les mateixes dades. El criteri ha de ser teòric. Ara tenim més dades d'observació que abans, però la base d'informació cosmològica no ha augmentat dràsticament; aquí podem citar dades del satèl·lit WMAP (3) i del satèl·lit Planck (4).

Howard Robertson i Geoffrey Walker es van formar independentment mètrica per a un univers en expansió. Les solucions de l'equació de Friedmann, juntament amb la mètrica de Robertson-Walker, formen l'anomenat model FLRW (mètrica de Friedmann-Lemaître-Robertson-Walker). Modificat amb el temps i complementat, té l'estatus de model estàndard de cosmologia. Aquest model va funcionar millor amb dades empíriques posteriors.

Per descomptat, s'han creat molts més models. Creat a la dècada de 30 Model cosmològic d'Arthur Milne, basat en la seva teoria cinemàtica de la relativitat. Se suposava que competia amb la teoria general de la relativitat i la cosmologia relativista d'Einstein, però les prediccions de Milne van resultar reduïdes a una de les solucions de les equacions de camp d'Einstein (EFE).

4 Telescopi espacial Planck

També en aquesta època, Richard Tolman, el fundador de la termodinàmica relativista, va presentar el seu model de l'univers -més tard el seu enfocament es va generalitzar i l'anomenat Model LTB (Lemaitre-Tolman-Bondi). Era un model no homogeni amb un gran nombre de graus de llibertat i, per tant, un baix grau de simetria.

Forta competència pel model FLRW, i ara per la seva expansió, Model ZhKM, que també inclou lambda, l'anomenada constant cosmològica responsable d'accelerar l'expansió de l'univers i de la matèria fosca freda. És una mena de cosmologia no newtoniana que s'ha posat en suspens per la incapacitat de fer front al descobriment de la radiació còsmica de fons (CBR) i els quàsars. També es va oposar a l'aparició de la matèria del no-res, proposada per aquest model, tot i que hi havia una justificació matemàticament convincent.

Potser el model més famós de la cosmologia quàntica és Model de l'univers infinit de Hawking i Hartle. Això incloïa tractar tot el cosmos com una cosa que es podria descriure per una funció d'ona. Amb creixement teoria de supercordes es va intentar construir un model cosmològic sobre la seva base. Els models més famosos es basaven en una versió més general de la teoria de cordes, l'anomenada Les meves teories. Per exemple, podeu substituir model Randall-Sandrum.

5. Visió multiversal

Multivers

Un altre exemple d'una llarga sèrie de teories frontereres és el concepte del Multivers (5), basat en la col·lisió d'univers branca. Es diu que aquesta col·lisió provoca una explosió i la transformació de l'energia de l'explosió en radiació calenta. La inclusió de l'energia fosca en aquest model, que també es va utilitzar durant algun temps en la teoria de la inflació, va permetre construir un model cíclic (6), les idees del qual, per exemple, en forma d'univers pulsant, anteriorment van ser rebutjats repetidament.

6. Visualització de l'univers cíclic oscil·lant

Els autors d'aquesta teoria, també coneguda com el model del foc còsmic o el model expiròtic (del grec ekpyrosis - "foc mundial"), o la teoria del gran xoc, són científics de les universitats de Cambridge i Princeton - Paul Steinhardt i Neil Turok. . Segons ells, al principi l'espai era un lloc buit i fred. No hi havia temps, ni energia, ni importa. Només la col·lisió de dos universos plans situats l'un al costat de l'altre va iniciar el "gran foc". L'energia que va sorgir aleshores va provocar el Big Bang. Els autors d'aquesta teoria també expliquen l'expansió actual de l'univers. La teoria del Gran Crac suggereix que l'univers deu la seva forma actual al xoc de l'anomenat sobre el qual es troba, amb l'altre, i a la transformació de l'energia del xoc en matèria. Va ser arran de la col·lisió d'un doble veí amb el nostre que es va formar la matèria que coneixem i el nostre Univers va començar a expandir-se.. Potser el cicle d'aquestes col·lisions és interminable.

La teoria del Gran Crash ha estat avalada per un grup de reconeguts cosmòlegs, entre ells Stephen Hawking i Jim Peebles, un dels descobridors del CMB. Els resultats de la missió Planck són coherents amb algunes de les prediccions del model cíclic.

Tot i que aquests conceptes ja existien a l'antiguitat, el terme "multivers" més utilitzat avui dia va ser encunyat el desembre de 1960 per Andy Nimmo, aleshores vicepresident del capítol escocès de la British Interplanetary Society. El terme s'ha utilitzat correctament i incorrectament durant diversos anys. A finals dels anys 60, l'escriptor de ciència ficció Michael Moorcock la va anomenar la col·lecció de tots els mons. Després de llegir una de les seves novel·les, el físic David Deutsch la va utilitzar en aquest sentit en el seu treball científic (incloent-hi el desenvolupament de la teoria quàntica de molts mons d'Hugh Everett) que tractava de la totalitat de tots els universos possibles -al contrari de la definició original d'Andy Nimmo. Després de la publicació d'aquest treball, la paraula es va estendre entre altres científics. Així que ara "univers" significa un món que es regeix per determinades lleis, i "multivers" és una col·lecció hipotètica de tots els universos.

7. El nombre hipotètic d'universos presents al multivers.

En els universos d'aquest "multivers quàntic", poden operar lleis de la física completament diferents. Els astrofísics de la Universitat de Stanford a Califòrnia estimen que podria haver-hi 1010 universos d'aquest tipus, amb la potència de 10 elevada a la potència de 10, que al seu torn s'eleva a la potència de 7 (7). I aquest nombre no es pot escriure en forma decimal a causa del nombre de zeros que supera el nombre d'àtoms de l'univers observable, estimat en 1080.

Un buit en descomposició

A principis dels anys 80, l'anomenat cosmologia inflacionista Alan Guth, físic nord-americà, especialista en el camp de les partícules elementals. Per explicar algunes de les dificultats d'observació del model FLRW, va introduir un període addicional d'expansió ràpida al model estàndard després de creuar el llindar de Planck (10-33 segons després del Big Bang). Guth el 1979, mentre treballava en les equacions que descriuen l'existència primerenca de l'univers, va notar una cosa estranya: un fals buit. Es diferenciava del nostre coneixement del buit perquè, per exemple, no estava buit. Més aviat, era un material, una força poderosa capaç d'encendre l'univers sencer.

Imagineu un tros rodó de formatge. Que sigui nostre fals buit abans del big bang. Té la sorprenent propietat del que anomenem "gravetat repulsiva". És una força tan poderosa que un buit pot expandir-se des de la mida d'un àtom a la mida d'una galàxia en una fracció de segon. D'altra banda, pot desintegrar-se com material radioactiu. Quan part del buit es trenca, crea una bombolla en expansió, una mica com els forats del formatge suís. En aquest forat de bombolles, es crea un fals buit: partícules extremadament calentes i densament empaquetades. Aleshores exploten, que és el Big Bang que crea el nostre univers.

L'important que el físic rus Alexander Vilenkin es va adonar a principis dels anys vuitanta va ser que no hi havia cap buit subjecte a la decadència en qüestió. "Aquestes bombolles s'estan expandint molt ràpidament", diu Vilenkin, "però l'espai entre elles s'està expandint encara més ràpidament, deixant lloc a noves bombolles". Vol dir això Una vegada que la inflació còsmica ha començat, no s'atura mai, i cada bombolla posterior conté la matèria primera per al següent Big Bang. Així, el nostre univers pot ser només un d'un nombre infinit d'universos que sorgeixen constantment en un fals buit en constant expansió.. En altres paraules, podria ser real terratrèmol dels universos.

Fa uns mesos, el telescopi espacial Planck de l'ESA va observar "a la vora de l'univers" misteriós punts més brillants que alguns científics creuen que podrien ser rastres de la nostra interacció amb un altre univers. Per exemple, diu Ranga-Ram Chari, un dels investigadors que analitza les dades procedents de l'observatori del centre de Califòrnia. Va notar estranys punts brillants a la llum còsmica de fons (CMB) cartografiada pel telescopi Planck. La teoria és que hi ha un multivers en què les "bombolles" d'univers creixen ràpidament, alimentades per la inflació. Si les bombolles de llavors són adjacents, al començament de la seva expansió, és possible la interacció, hipotètiques "col·lisions", les conseqüències de les quals hauríem de veure en les traces de la radiació còsmica de fons de microones de l'Univers primerenc.

Chari creu que va trobar aquestes petjades. Mitjançant una anàlisi acurada i llarga, va trobar regions del CMB que són 4500 vegades més brillants del que suggereix la teoria de la radiació de fons. Una possible explicació d'aquest excés de protons i electrons és el contacte amb un altre univers. Per descomptat, aquesta hipòtesi encara no s'ha confirmat. Els científics van amb compte.

Només hi ha racons

Un altre dels elements del nostre programa de visita a una mena de zoològic espacial, ple de teories i raonaments sobre la creació de l'Univers, serà la hipòtesi del destacat físic, matemàtic i filòsof britànic Roger Penrose. En sentit estricte, aquesta no és una teoria quàntica, però té alguns dels seus elements. El mateix nom de la teoria cosmologia cíclica conformal () - conté els components principals del quàntic. Aquests inclouen la geometria conformal, que opera exclusivament amb el concepte d'angle, rebutjant la qüestió de la distància. Els triangles grans i petits no es poden distingir en aquest sistema si tenen els mateixos angles entre els costats. Les línies rectes no es distingeixen dels cercles.

En l'espai-temps quadridimensional d'Einstein, a més de les tres dimensions, també hi ha el temps. Fins i tot la geometria conformal prescindeix d'ella. I això encaixa perfectament amb la teoria quàntica que el temps i l'espai poden ser una il·lusió dels nostres sentits. Així que només tenim cantonades, o més aviat cons lleugers, és a dir. superfícies sobre les quals es propaga la radiació. La velocitat de la llum també està determinada amb precisió, perquè estem parlant de fotons. Matemàticament, aquesta geometria limitada és suficient per descriure la física, tret que es tracti d'objectes en massa. I l'Univers després del Big Bang constava només de partícules d'alta energia, que en realitat eren radiació. Gairebé el 100% de la seva massa es va convertir en energia d'acord amb la fórmula bàsica d'Einstein E = mc².

Així doncs, descuidant la massa, amb l'ajuda de la geometria conforme, podem mostrar el procés mateix de la creació de l'Univers i fins i tot algun període abans d'aquesta creació. Només cal tenir en compte la gravetat que es produeix en un estat de mínima entropia, és a dir. a un alt grau d'ordre. Aleshores, la característica del Big Bang desapareix, i el començament de l'Univers apareix simplement com un límit regular d'algun espai-temps.

8. Visió d'un hipotètic forat blanc

De forat en forat, o metabolisme còsmic

Les teories exòtiques prediuen l'existència d'objectes exòtics, és a dir. forats blancs (8) són hipotètics oposats dels forats negres. El primer problema es va esmentar al començament del llibre de Fred Hoyle. La teoria és que un forat blanc ha de ser una regió on l'energia i la matèria surten d'una singularitat. Estudis anteriors no han confirmat l'existència de forats blancs, tot i que alguns investigadors creuen que l'exemple de l'aparició de l'univers, és a dir, el Big Bang, podria ser realment un exemple d'aquest fenomen.

Per definició, un forat blanc llença el que absorbeix un forat negre. L'única condició seria apropar els forats blancs i negres entre ells i crear un túnel entre ells. L'existència d'aquest túnel es va suposar ja el 1921. Es deia el pont, després es deia Pont Einstein-Rosen, que porta el nom dels científics que van realitzar els càlculs matemàtics que descriuen aquesta hipotètica creació. En anys posteriors es deia forat de cuc, conegut en anglès amb el nom més peculiar "wormhole".

Després del descobriment dels quàsars, es va suggerir que l'emissió violenta d'energia associada a aquests objectes podria ser el resultat d'un forat blanc. Malgrat moltes consideracions teòriques, la majoria dels astrònoms no es van prendre aquesta teoria seriosament. El principal desavantatge de tots els models de forats blancs desenvolupats fins ara és que hi ha d'haver algun tipus de formació al seu voltant. camp gravitatori molt fort. Els càlculs mostren que quan alguna cosa cau en un forat blanc, hauria de rebre una potent alliberació d'energia.

Tanmateix, els càlculs astuts dels científics afirmen que fins i tot si existissin forats blancs, i per tant forats de cuc, serien altament inestables. En sentit estricte, la matèria no podria passar per aquest "forat de cuc", perquè es desintegraria ràpidament. I encara que el cos pogués entrar en un altre univers paral·lel, hi entraria en forma de partícules que, potser, es podrien convertir en material per a un món nou i diferent. Alguns científics fins i tot argumenten que el Big Bang, que se suposava que havia de donar a llum al nostre Univers, va ser precisament el resultat del descobriment d'un forat blanc.

hologrames quàntics

Ofereix molt exotisme en teories i hipòtesis. la física quàntica. Des dels seus inicis, ha proporcionat una sèrie d'interpretacions alternatives a l'anomenada Escola de Copenhaguen. Les idees sobre una ona pilot o el buit com a matriu d'energia-informació activa de la realitat, deixades de banda fa molts anys, funcionaven a la perifèria de la ciència, i de vegades una mica més enllà. Tanmateix, en els darrers temps han guanyat molta vitalitat.

Per exemple, construïu escenaris alternatius per al desenvolupament de l'Univers, assumint una velocitat variable de la llum, el valor de la constant de Planck, o creeu variacions sobre el tema de la gravetat. La llei de la gravitació universal està revolucionant, per exemple, les sospites que les equacions de Newton no funcionen a grans distàncies, i el nombre de dimensions ha de dependre de la mida actual de l'univers (i augmentar amb el seu creixement). El temps és negat per la realitat en alguns conceptes, i l'espai multidimensional en altres.

Les alternatives quàntiques més conegudes són Conceptes de David Bohm (nou). La seva teoria suposa que l'estat d'un sistema físic depèn de la funció d'ona donada en l'espai de configuració del sistema, i el propi sistema en qualsevol moment es troba en una de les configuracions possibles (que són les posicions de totes les partícules del sistema o els estats de tots els camps físics). Aquesta última hipòtesi no existeix en la interpretació estàndard de la mecànica quàntica, que suposa que fins al moment de la mesura, l'estat del sistema només ve donat per la funció d'ona, la qual cosa condueix a una paradoxa (l'anomenada paradoxa del gat de Schrödinger) . L'evolució de la configuració del sistema depèn de la funció d'ona a través de l'anomenada equació d'ona pilot. La teoria va ser desenvolupada per Louis de Broglie i després redescoberta i millorada per Bohm. La teoria de Broglie-Bohm és francament no local perquè l'equació d'ona pilot mostra que la velocitat de cada partícula encara depèn de la posició de totes les partícules a l'univers. Com que altres lleis de la física conegudes són locals i les interaccions no locals combinades amb la relativitat condueixen a paradoxes causals, molts físics troben això inacceptable.

10. Holograma espacial

El 1970, Bohm va introduir de gran abast visió de l'univers-holograma (10), segons el qual, com en un holograma, cada part conté informació sobre el conjunt. Segons aquest concepte, el buit no és només un dipòsit d'energia, sinó també un sistema d'informació extremadament complex que conté un registre hologràfic del món material.

El 1998, Harold Puthoff, juntament amb Bernard Heisch i Alphonse Rueda, van presentar un competidor a l'electrodinàmica quàntica: electrodinàmica estocàstica (SED). El buit en aquest concepte és un dipòsit d'energia turbulenta, que genera partícules virtuals que apareixen i desapareixen constantment. Col·lisionen amb partícules reals, retornant la seva energia, que al seu torn provoca canvis constants en la seva posició i energia, que es perceben com a incertesa quàntica.

La interpretació de l'ona va ser formulada l'any 1957 pel ja esmentat Everett. En aquesta interpretació, té sentit parlar-ne el vector d'estat per a tot l'univers. Aquest vector no s'enfonsa mai, de manera que la realitat segueix sent estrictament determinista. Tanmateix, aquesta no és la realitat que solem pensar, sinó una composició de molts mons. El vector d'estat es desglossa en un conjunt d'estats que representen universos mútuament no observables, amb cada món amb una dimensió i una llei estadística específica.

Els principals supòsits al punt de partida d'aquesta interpretació són els següents:

• postulat sobre la naturalesa matemàtica del món – el món real o qualsevol part aïllada del mateix es pot representar mitjançant un conjunt d'objectes matemàtics;
• postulat sobre la descomposició del món – el món es pot considerar com un sistema més un aparell.

Cal afegir que l'adjectiu "quantum" apareix des de fa temps a la literatura New Age i al misticisme modern.. Per exemple, el reconegut metge Deepak Chopra (11) va promoure un concepte que anomena curació quàntica, suggerint que amb la força mental suficient, podem curar totes les malalties.

Segons Chopra, aquesta conclusió profunda es pot extreure de la física quàntica, que segons ell ha demostrat que el món físic, inclosos els nostres cossos, és la reacció de l'observador. Creem els nostres cossos de la mateixa manera que creem l'experiència del nostre món. Chopra també afirma que "les creences, els pensaments i les emocions desencadenen reaccions químiques que mantenen la vida a cada cèl·lula" i que "el món en què vivim, inclosa l'experiència dels nostres cossos, està totalment determinat per com aprenem a percebre'l". Així que la malaltia i l'envelliment són només una il·lusió. A través del pur poder de la consciència, podem aconseguir el que Chopra anomena "cos per sempre jove, ment per sempre jove".

Tanmateix, encara no hi ha cap argument o evidència concloent que la mecànica quàntica tingui un paper central en la consciència humana o que proporcioni connexions directes i holístiques a tot l'univers. La física moderna, inclosa la mecànica quàntica, segueix sent completament materialista i reduccionista, i alhora compatible amb totes les observacions científiques.