|
Наша Вселенная намного проще чем кажется
|
|
|
|
Вы будете удивлены, услышав, что наша Вселенная на самом деле довольно простая — это наши космологические теории оказываются неоправданно сложными, утверждает один из ведущих физиков-теоретиков мира. Такой вывод может показаться нелогичным: в конце концов, чтобы понять истинную сложность Природы, приходится мыслить шире, изучать вещи в более и более мелких масштабах, добавлять новые переменные в уравнения, придумывать «новую» и «экзотическую» физику. Когда-нибудь мы выясним, что такое темная материя, получим представление о том, где прячутся гравитационные волны — если только наши теоретические модели станут более развитыми и более… сложными.
|
|
|
|
Это не так, говорит Нил Турок, директор Института теоретической физики Периметра в Онтарио, Канада. По мнению Турока, если Вселенная, на самых больших и малых масштабах, о чем-то нам говорит, так это о своей невероятной простоте. Но чтобы в полной мере это осознать, нам необходима революция в физике.
|
 |
|
В интервью Discovery Турок отметил, что крупнейшие открытия последних десятилетий подтвердили структуру Вселенной на космологических и квантовых масштабах.
|
|
|
|
«На крупных масштабах мы составили карту целого неба — космического микроволнового фона — и измерили эволюцию Вселенной, процесс ее изменения, процесс ее расширения… и эти открытия показывают, что Вселенная поразительно проста, — говорит он. — Другими словами, вы можете описать структуру Вселенной, ее геометрию, плотность материи всего одним числом».
|
|
|
|
Самый захватывающий вывод этого рассуждения в том, что описать геометрию Вселенной всего одним числом проще, чем описать численно простейший из известных нам атомов — атом водорода. Геометрия атома водорода описывается тремя числами, которые вытекают из квантовых характеристики электрона на орбите вокруг протона.
|
|
|
|
«Это говорит нам, что Вселенная гладкая, но имеет небольшой уровень колебаний, который описывается этим числом. И все. Вселенная — самое простое, что мы знаем».
|
|
|
|
Где-то там, на противоположном конце масштаба, нечто подобное произошло, когда физики исследовали поле Хиггса, используя самую сложную машину, когда-либо построенную людьми, — Большой адронный коллайдер. Когда в 2012 году физики исторически открыли частицу-посредника поля Хиггса — бозон Хиггса — она оказалась простейшим типом, описываемым Стандартной моделью частиц.
|
|
|
|
«Природа использует минимальное решение, минимальный механизм, который только можно представить, чтобы дать частицам их массу, их электрический заряд и так далее», — говорит Турок.
|
|
|
|
Физики 20 века научили нас, что если увеличивать точность и углубляться в квантовый мир, вы обнаружите зоопарк новых частиц. Поскольку экспериментальные результаты производили множество квантовой информации, теоретические модели предсказывали еще больше и больше частиц и сил. Но теперь мы достигли распутья, когда многие из наших передовых теоретических идей о том, что лежит «за пределами» нашего текущего понимания, физики ожидают некоторых экспериментальных результатов, которые подтвердят прогнозы.
|
|
|
|
«Мы оказались в странной ситуации, когда Вселенная с нами говорит; она говорит нам о том, что она чрезвычайно проста. В то же время теории, которые были популярны (последние 100 лет развития физики), становятся все более сложными, произвольными и непредсказуемыми», — говорит он.
|
|
|
|
Турок указывает на теорию струн, которая была заявлена как «окончательная теория объединения», упаковывающая все тайны мироздания в аккуратную упаковку. А также на поиск доказательств инфляции — быстрого расширения Вселенной, которое она пережила почти сразу после Большого Взрыва где-то 14 миллиардов лет назад — в форме первичных гравитационных волн, выгравированных на космическом микроволновом фоне, «эхе» Большого Взрыва. Но поскольку мы ищем экспериментальные доказательства, мы хватаемся за соломинку; экспериментальные доказательства просто не согласуются с нашими невыносимо сложными теориями.
|
|
Наше космическое происхождение
|
|
|
|
Теоретическая работа Турока отведена происхождению Вселенной, темой, которая привлекла много внимания в последние месяцы.
|
|
|
|
В прошлом году коллаборация BICEP2, которая использует телескоп, расположенный на Южном Полюсе, для изучения реликтового излучения, объявила об обнаружении сигналов первичных гравитационных волн. Это своего рода «святой Грааль» космологии — открытие гравитационных волн, порожденных Большим Взрывом, может подтвердить инфляционные теории Вселенной. Но, к сожалению для команды BICEP2, они объявили «открытие» еще до того, как европейской космический телескоп Планка (который тоже составляет карту микроволнового фона) показал, что сигнал BICEP2 был вызван пылью в нашей галактике, а не древними гравитационными волнами.
|
|
|
|
Что, если первичные гравитационные волны никогда не найдут? Многие теоретики, которые возлагали свои надежды на Большой Взрыв с последующим периодом быстрой инфляции, могут быть разочарованы, но, по словам Турока, «это будет мощным намеком» на то, что Большой Взрыв (в классическом понимании) может не быть абсолютным началом Вселенной.
|
|
|
|
|
|
«Самое сложное для меня — это описать сам Большой Взрыв математически», — добавляет Турок.
|
|
|
|
Возможно, циклическая модель эволюции вселенной — когда наша Вселенная коллапсирует и начинает заново — будет лучше соответствовать наблюдениям. Таким моделям необязательно производить первичные гравитационные волны, и если эти волны не обнаруживаются, возможно, наши инфляционные теории нуждаются в улучшении.
|
|
|
|
Что касается гравитационных волн, которые, согласно прогнозам, производятся быстрым движением массивных объектов в нашей современной Вселенной, Турок уверен, что мы достигли такой степени чувствительности, что наши детекторы должны вскоре их обнаружить, подтверждая одно из предсказаний Эйнштейна на тему пространства-времени. «Мы ожидаем увидеть гравитационные волны от столкновений черных дыр в ближайшие пять лет».
|
|
Следующая революция?
|
|
|
|
От крупнейших масштабов до мельчайших, Вселенная кажется «безмасштабной» — другими словами, на какой бы пространственный или энергетический масштаб вы ни взглянули, нет в масштабах ничего «особенного». И этот вывод говорит в пользу того, что у Вселенной куда более простая природа, чем предполагают современные теории.
|
|
|
|
«Это кризис, но кризис в лучшем виде», — говорит Турок.
|
|
|
|
Таким образом, чтобы объяснить происхождение Вселенной и прийти к соглашению с некоторыми из самых загадочных тайн нашей Вселенной, вроде темной материи и темной энергии, нам, возможно, придется совершенно иначе взглянуть на космос. Для этого потребуется переворот в понимании физики, революционный подход, по силе сравнимый с эйнштейновским осознанием того, что пространство и время являются двумя сторонами одной медали, когда и была сформирована общая теория относительности.
|
|
|
|
«Нам нужно совсем другое представление фундаментальной физики. Пришло время для кардинально новых идей», — заключает Турок, отмечая, что сейчас прекрасное время для молодежи заниматься теоретической физикой, поскольку именно следующее поколение, вероятнее всего, перевернет наше понимание Вселенной.
|
|
|
|
http://hi-news.ru/science/nasha-vselennaya-namnogo-namnogo-proshhe-chem-kazhetsya.html
|
