19. gadsimta beigās likās, ka kopumā viss jau bija skaidrs gan ar dabas uzbūvi, gan ar likumiem. Atlika izskatīt sīkas detaļas un kaitinošas problēmas, piemēram, kāda iemesla dēļ atvērtu elektronu un nelielas neatbilstības starp Merkūra reālajām un aprēķinātajām orbītām. Neviens nav iedomājies, ka tuvojas zinātniskā revolūcija un parādīsies relativitātes teorija, kvantu mehānika un atomu fizika. 21. gadsimta sākumā šķiet, ka vēsture atkārtojas.
Pēdējo 10 gadu laikā zinātne jau ir uzkrājusi pietiekamu skaitu mīklu, kuru risinājums var izraisīt vēl vienu zinātnisku revolūciju. Astronomijas, fizikas un zemes zinātņu atklātās parādības, kā arī dažas vēl neatrastas parādības (piemēram, monopols) tātad neiederas mūsdienu idejās par dabu, kuras, ja esošo teoriju ietvaros neatrod pieņemamu skaidrojumu, tās prasīs izmaiņas šajās teorijās.
“Chaskor” nolēma sākt ar septiņu parādību izvēli, kuru skaidrojuma meklēšana varētu kļūt liktenīga Visuma zinātnēm - astrofizikai un kosmoloģijai.
1. Ļaunuma ass
Pagājušā gadsimta vidū kosmologi (viens no pirmajiem, kurš nāca klajā ar šo ideju bija Georgijs Gamovs) ierosināja, ka pēc Lielā sprādziena, kas dzemdēja mūsu Visumu, vajadzētu saglabāt vāju atlikušo starojumu. Tieši viņu 1965. gadā atklāja amerikāņu zinātnieki Penzias un Wilson (un 1978. gadā viņi par to saņēma Nobela prēmiju fizikā). Un kopumā ar šo relikvijas starojumu nebija īpašu problēmu, līdz instrumentu precizitāte sasniedza noteiktu slieksni, kuru pārsniedzot, 2005. gadā britu astrofiziķi atklāja pārsteidzošu parādību. CMB sadalījuma modelis, nevis gaidāmais nejaušs sadalījums nedaudz vairāk un nedaudz mazāk “karsto” reģionu, kas izkliedēti patvaļīgā secībā pa Visumu, izrādījās pasūtīts noteiktā virzienā. Šis attēls saņēma skanīgo iesauku “ļaunuma ass”, lai gan, protams,ja tas radīja kādas nepatikšanas, tas bija tikai kosmosa izotropijas pamatprincips vai, vienkāršāk sakot, ideja, ka Visums būtībā ir vienāds, neatkarīgi no tā, kurā virzienā jūs uz to skatāties. Ja kosmiskajam starojumam ir kāda orientācija, tad līdz ar šo principu būs jāatbrīvojas no mūsdienu kosmoloģijas idejām par Visuma vēsturi.
Varbūt tas nav tik slikti. Iespējams, ka kāds galaktiku kopums, kas nav ļoti tālu no mums, traucē radiācijas viendabīgumu. Noslēgumā Visumu līdz šim varam novērot tikai no Saules sistēmas apkārtnes, tas ir, no mūsu pašu Galaktikas iekšpuses. Varbūt dati, ko astrofiziķi līdz 2012. gada beigām saņems no NASA palaistā Planka satelīta instrumentiem, skaidrībā parādīs fona starojumu.
Reklāmas video:
2. Galaktiskie burbuļi
Pat mūsu Galaktikā ir daudz vairāk interesantu un nesaprotamu lietu. Jaunākie dati no cita NASA satelīta Fermi ir pamatīgi neizpratnē astronomus. Rentgena teleskops ir atklājis divus milzu (nē, ne tik - GIANT) sfēriskus veidojumus, kas atrodas blakus mūsu Galaktikas centram. Viņu diametrs ir aptuveni 25 tūkstoši gaismas gadu, tas ir, to divi diametri ir aptuveni vienādi ar pusi vai trešdaļu no Piena ceļa diametra. Abi šie "burbuļi" aktīvi izstaro cietā gamma starojuma diapazonā. Ja mēs varētu redzēt šajā diapazonā, “burbuļi” aizņemtu pusi no debesīm. Katra no "burbuļiem" starojuma enerģija ir aptuveni vienāda ar 100 tūkstošu supernovu eksploziju uzreiz.
No kurienes nāk šie "burbuļi", astrofiziķi nevar pateikt, pagaidām piesardzīgi pieņemot, ka tie izveidojās superjaudīgu izmešu rezultātā no milzīga melna cauruma, kas atrodas Galaktikas centrā. Tiesa, astronomi nekad neko tādu nav redzējuši. Un iedomāties, kāda veida kataklizma varētu atstāt tik spilgtas sekas, viņi joprojām to patiesībā nespēj.
3. Tumša straume
Ja mēs spētu atklāt dažus dīvainus burbuļus mūsu pašu Galaktikā, tad ko mēs varam sagaidīt no tām Visuma vietām, kuras mēs joprojām neredzam un nākamajos vairākus miljardus gadu neredzēsim - vienkārši tāpēc, ka tās atrodas pārāk tālu no mums. Ja mēs paļaujamies uz to pašu izotropijas principu, šķiet, ka nekas pārāk pārsteidzošs nav gaidāms. Bet jums tas ir jādara.
2008. gadā pētnieku grupa Aleksandra Kašlinska vadībā, kas strādā NASA pētniecības centrā. Goddards atklāja, ka vairākas galaktiku kopas pārvietojas ar neparasti lielu (apmēram 1000 km / s) ātrumu virzienā uz nelielu zvaigžņoto debesu posmu starp Kentaura un Parusa zvaigznājiem. Šo galaktisko straumi Kašlinskis sauca par “tumšo” par godu noslēpumainajai tumšajai vielai un tumšajai enerģijai.
Neparasts šajā kustībā ir tas, ka norādītajā kosmosa reģionā nav nekā tāda, kas varētu piesaistīt šos milzu zvaigžņu kopus. Vai arī nav redzams. Iespējams, ka tas, kas viņus piesaista, atrodas aiz redzamā Visuma horizonta. Bet kas? Acīmredzot kaut kas ļoti liels. Vienīgā problēma ir tā, ka šim "kaut kam ļoti lielam" ir jābūt ĻOTI LIELAM. Tik liels, ka tam vajadzētu pārsniegt visu, ko mūsdienu astronomija spēja pamanīt kosmosā līdz šim.
Bet pat tad, ja joprojām nav zināms, kas tas ir, kosmoloģijai jau ir problēma. Ja šāds kosmisks Leviatāns eksistē kaut kur tur, tad šādiem Leviatāniem jāsastopas kaut kur citur. Bet es viņus neredzu.
Bija pat aizdomas, ka varbūt šis neticami kaut kas vispār nav no mūsu Visuma. Varbūt tas ir apstiprinājums vienai no alternatīvajām kosmoloģiskajām teorijām, saskaņā ar kuru mūsu Visums nepavisam nav viens, bet blakus tam (lai arī nav īsti skaidrs, kādā nozīmē - blakus tam) ir arī citi, un kaut kāds kaimiņš piesaista tūkstošiem cilvēku metagalaxy?
4. Mainīga konstante
Acīmredzot mēs tiešām kaut ko nezinām par dabu. Netiešs apstiprinājums tam, ka Visums nav vienveidīgi sakārtots, ir jaunākie dati, ko ieguvuši Austrālijas astrofiziķi, kuri nāca klajā ar ideju salīdzināt spektrālās analīzes datus, kas iegūti no teleskopiem, kuri novēro dažādus kosmosa reģionus. Ja viņu aprēķini ir pareizi (un 10 gadu laikā, kas pagājuši kopš pirmās publikācijas, neviens nav spējis atspēkot savus secinājumus), tad viena no fizikālajām pamatkonstantām - smalkās struktūras konstante, kas atbild par vienu no trim galvenajiem matērijas mijiedarbības veidiem (electroweak) - nemaz nav. ir nemainīgs, un elektriskā lādiņa attiecība pret gaismas ātrumu mainās atkarībā no vietas Visumā. Turklāt konstantes izmaiņu "ass" atrašanās vietas karte norāda apmēram tādu pašu virzienu kā metagalaksi Kašlinska "tumšajā straumē".
Astrofiziķi jau pieprasa precizēt austrāliešu aprēķinus, un fiziķi ir sašutuši, jo piekrišana konstantu mainībai ir kā piespiešana no jauna izgudrot moderno fiziku. Un tajā pašā laikā atzīt, ka cilvēce patiešām parādījās kaut kādā dīvainā Visuma vietā (vai kādā dīvainā Visumā), kur tur bija vispiemērotākie apstākļi.
5. Asimetrisks smagums
Konstantu anomālijām tomēr nav arī jābrauc uz pasaules galu (tomēr ne viss ir skaidrs ar gaismu, bet vairāk par to zemāk). Pirms vairākiem gadiem tās pašas amerikāņu NASA darbinieki vērsa uzmanību uz to, ka viņu kosmosa kuģis nav lidojis Saules sistēmā tieši tā, kā plānots.
Inženieri, kuri plāno palaist kosmosa kuģi uz tālām planētām, jau sen ir sapratuši, ka ir iespējams palīdzēt viņu dzinējiem darboties, ja viņi izmanto blakus esošo planētu vai Saules pievilcību: lidojot garām tām pa pareizo trajektoriju, tas var dot kosmosa kuģim papildu paātrinājumu un ievērojami samazināt kosmosa ekspedīciju ilgumu un ietaupīt degvielu.
Precīzs aprēķināto un reālo trajektoriju salīdzinājums parādīja, ka transportlīdzekļi var saņemt neplānotu paātrinājumu. 1990. gada decembrī kosmosa kuģis Galileo izmantoja pašu Zemi, lai paātrinātu pirms došanās uz Jupiteru. Un tā rezultātā viņš saņēma papildu paātrinājumu, kas nebija paredzēts grafikā, un tas bija 3,9 mm / s. Vēl viena ierīce, kas 1998. gadā tika nosūtīta uz Shoemaker komētu, saņēma vēl lielāku paātrinājumu - 13,5 mm / s.
Šīs novirzes ir mazas un, par laimi, neietekmēja ekspedīciju rezultātus, taču pētnieki joprojām tos nespēj izskaidrot, vismaz no parastās fizikas viedokļa. Tomēr pietiek ar alternatīviem skaidrojumiem - sākot ar iespējamo gravitācijas lauka asimetriju un tumšās matērijas ietekmi līdz nepieciešamībai grozīt relativitātes teoriju vai pat mainīt viedokli par gaismas ātruma noturību.
6. Lēna gaisma
2005. gadā astronomi, kas strādāja ar MAGIC rentgena teleskopu observatorijā Kanāriju salās un novēroja rentgenstaru plīsumu no Markarian 501 galaktikas centra, kas atrodas 500 miljonu gaismas gadu attālumā, pievērsa uzmanību nesaprotamai anomālijai. Augstas enerģijas gamma kvantus ar teleskopu atrada 4 minūtes vēlāk nekā zemākas enerģijas kvantus. Šajā gadījumā šie fotoni parādījās vienlaicīgi.
Ja mēs sekojam speciālajai relativitātes teorijai, tad tas tā nevar būt. Tā kā elektromagnētiskajam starojumam vajadzētu izplatīties vakuumā ar tādu pašu ātrumu - gaismas ātrumu. Neatkarīgi no šī starojuma enerģijas. Ja ticat novērojumu rezultātiem, tad gaismas ātrums vispār nav konstants un atkarīgs no gaismas fotonu enerģijas.
Novērojumi no Zemes apstiprināja arī Fermi rentgena teleskopa datus, kas fiksēja 20 minūšu nobīdi no cietajiem gamma stariem, kuri tika izstaroti vienlaicīgi ar zemākas enerģijas fotoniem kāda veida kosmiskās kataklizmas rezultātā, kas notika 12 miljardu gaismas gadu attālumā.
Visvairāk par šiem rezultātiem priecājās kvantu gravitācijas teorijas izstrādātāji, kas atšķirībā no Einšteina vispārējās relativitātes teorijas paredz šādas maiņas. Tomēr varbūt atkal tas nebija bez tumšas enerģijas. Vai arī bez hologrāfijas.
7. Gravitācijas troksnis
Viena no vispārējās relativitātes teorijas sekām (tā ir arī mūsdienu gravitācijas teorija) ir gravitācijas viļņu klātbūtne, kam vajadzētu saliekt telpas-laika kontinuitāti, piemēram, dažu lielu (labi, ĻOTI LIELI) kosmosa objektu, piemēram, masīvi melnu, sadursmes rezultātā. caurumi.
Tomēr līdz šim neviens nav reģistrējis šos viļņus. Varbūt tas vienkārši neizdevās: galu galā šo viļņu detektoriem vienkārši jābūt ļoti lieliem. Viens no šādiem detektoriem - GEO600 - tika uzbūvēts pirms vairākiem gadiem kopīgiem Lielbritānijas un Vācijas zinātnieku eksperimentiem netālu no Hanoveres. Arī šis detektors vēl nav atklājis gravitācijas viļņus. Bet ir iespējams, ka viņš nejauši ir saņēmis citas gravitācijas teorijas pierādījumu.
2008. gadā fiziķis Kregs Hogans no Nacionālās laboratorijas. Fermi (ASV) formulēja jēdzienu, ka mūsu fiziskā realitāte ir Visuma robežu projekcijas rezultāts. Viņš to sauca par hologrāfisko principu. Informācija, kas koncentrēta uz Visuma robežām, netiek nepārtraukti sadalīta pa to, bet sastāv no "bitiem", kuru lielumi atbilst tā saucamajiem telpas kvantiem. Hogans neapstājās pie teorētiskās attīstības, bet mēģināja paredzēt, kā viņa teoriju var apstiprināt ar eksperimentu: gravitācijas viļņu detektoriem vajadzētu reģistrēt telpas laika "troksni". Un viņš nosūtīja šos aprēķinus GEO600 komandai.
Pēc nejaušības principa (vai ne tik daudz), zinātnieku komanda Hannoverē tikai mēģināja tikt galā ar troksni, ko detektors pastāvīgi ierakstīja. Pārsteidzoši, ka šī trokšņa parametri sakrita ar Hogana prognozētajiem. Varēs pārbaudīt, vai troksni detektorā patiešām rada pats telpas laiks, vai arī tā cēlonis ir nedaudz prozaiskāks, tas būs iespējams tikai pēc tam, kad būs pabeigta aprīkojuma precizēšana, kurai vajadzētu būt pabeigtai 2011. gadā. Pa to laiku troksnis nekur nav aizgājis, un zinātniekiem nav saprotamu skaidrojumu - izņemot hologrāfisko principu.
PS Ja jūs pievērsāt uzmanību, lielu mērogu mīklas bieži tiek saistītas ar mazāko mērogu parādībām - elementāro daļiņu līmeni. Par to, ko mūsdienu elementārā daļiņu fizika mēģina izdomāt nākamajā rakstā.
Autors: Vladimirs Kharitonovs