Наш Всесвіт: це «Найпростіше», що ми знаємо

Всесвіт – це багате і складне місце, але його геометрія дивно проста. Можливо, вона змусить нас зробити наступну велику революцію у фізиці мислення.

Наш Всесвіт насправді дуже проста. Вона являє собою наші космологічні теорії, які виходять невиправдано складними. Таку думку висловив один з провідних фізиків-теоретиків світу.

Цей висновок може здатися нелогічним. Зрештою, щоб повністю зрозуміти справжню складність природи, ви повинні думати масштабніше, вивчати речі в більш детальному вигляді, додавати нові змінні рівнянь, і придумати «нову» і «екзотичну» фізику. Зрештою, ми дізнаємося, що таке темна матерія і отримаємо уявлення про те, де ці гравітаційні хвилі ховаються – якщо тільки наші теоретичні моделі були більш розвиненими і більш … складними.

«Це не зовсім так», – говорить Нейл Турок, директор Інституту Периметра Теоретичною Фізики в Онтаріо, Канаді. На його думку, Всесвіт, в її найбільших і малих масштабах, каже нам, що вона насправді дуже проста. Але, щоб в повній мірі усвідомити, що це значить, ми повинні будемо зробити революцію у фізиці.

В інтерв’ю з Discovery News, Турок зазначив, що найбільші відкриття останніх десятиліть підтвердили структуру Всесвіту в космологічних і квантових масштабах.

«На більших масштабів, ми нанесли карту всього неба – космічний мікрохвильовий фон – і вимірювали еволюцію Всесвіту, так, як вона змінюється, в залежності від розширення … і ці відкриття показують, що Всесвіт разюче проста», – сказав він. – «Іншими словами, ви можете описати структуру Всесвіту, її геометрію, і щільність речовини … ви можете істотно описати все за допомогою одного номера».

Самий захоплюючий результат цього міркування полягає в тому, що опис геометрії Всесвіту з одним номером, це насправді простіше, ніж чисельна опис найпростішого атома, який ми знаємо – атома водню. Геометрія атома водню описує 3 номери, які виникають з квантових характеристик електрона на орбіті навколо протона.

«Це в основному говорить нам, що Всесвіт є гладкою, але вона має невеликий рівень коливань, які описує це число. І це все. Всесвіт – це найпростіше, що ми знаємо ».

З іншого боку, щось подібне сталося, коли фізики проводили дослідження в поле Хіггса, використовуючи найскладнішу машину, коли-небудь побудовану людством – Великий адронний коллайдер. Коли в 2012 році фізики внесли історичне відкриття частинки в полі Хіггса, бозон Хіггса, це виявився простий тип Хіггса, який описується в стандартній моделі фізики.

«Природа знайшла вихід з мінімальним рішенням і мінімальним механізмом, який ви могли собі уявити, щоб надати їм маси частинок, електричні заряди і так далі, і так далі», – сказав Турок.

Фізики з 20-го століття вчили нас, як тільки ви отримаєте більш високу точність, і опустіть зонд глибше в квантову сферу, ви виявите зоопарк нових частинок. Так як експериментальні результати генерують щедрістю квантової інформації, теоретичні моделі передбачали більш дивовижні частки і сили. Але тепер ми досягли перехрестя, де багато хто з наших самих передових теоретичних уявлень про те, що лежить «за» нашим поточним розумінням фізики, повертає до експериментальних результатів, які підтримують свої прогнози.

«Ми знаходимося в такій дивній ситуації, коли Всесвіт розмовляє з нами, повідомляючи нам, що ці дуже прості в той же час теорії, які були популярні (за останні 100 років фізики) стають все більш і більш складним і довільними», – сказав він .

Турок вказав на теорію струн, виставлену в якості «остаточної єдиної теорії», яка представила всі таємниці світобудови в акуратній упаковці. Крім того, пошук доказів інфляції – швидкого розширення Всесвіту відразу після Великого Вибуху близько 14 млрд. Років тому – у вигляді первинних гравітаційних хвиль, вигравіруваних в космічному мікрохвильовому фоні (КМФ), або «відлуння» Великого вибуху. Але поки ми шукаємо експериментальні докази, ми продовжуємо хапатися за соломинку прислів’їв; експериментальні дані просто не узгоджуються з нашими нестерпно складними теоріями.

Ссылка на основную публикацию