A fizika és a fizikai kísérlet határai

Száz évvel ezelőtt a fizika helyzete pont az ellenkezője volt a mainak. A tudósok kezében bizonyított, sokszor megismételt kísérletek eredményei voltak, amelyeket azonban gyakran nem lehetett megmagyarázni a meglévő fizikai elméletekkel. A tapasztalat egyértelműen megelőzte az elméletet. A teoretikusoknak dolgozniuk kellett.

Jelenleg az egyensúly a teoretikusok felé billen, akiknek modelljei nagyon eltérnek az olyan lehetséges kísérletektől, mint a húrelmélet. És úgy tűnik, a fizikában egyre több a megoldatlan probléma (1).

1. A fizika legfontosabb modern irányzatai és problémái - vizualizáció

A híres lengyel fizikus, prof. Andrzej Staruszkiewicz a „Fizikai tudás határai” című vitában 2010 júniusában a krakkói Ignatianum Akadémián ezt mondta: „A tudás területe óriásit nőtt az elmúlt évszázad során, de a tudatlanság területe még jobban. (…) Az általános relativitáselmélet és a kvantummechanika felfedezése az emberi gondolkodás monumentális vívmányai, amelyek összehasonlíthatók Newtonéval, de elvezetik a két struktúra kapcsolatának kérdéséhez, egy olyan kérdéshez, amelynek összetettsége egyszerűen megdöbbentő. Ebben a helyzetben természetesen felmerülnek a kérdések: megtehetjük ezt? Vajon az eltökéltségünk és az igazság mélyére ható akaratunk arányos lesz azokkal a nehézségekkel, amelyekkel szembenézünk?”

Kísérleti patthelyzet

A fizika világa immár több hónapja a szokásosnál is nyüzsög a vitáktól. A Nature folyóiratban George Ellis és Joseph Silk a fizika integritásának védelmében publikált egy cikket, bírálva azokat, akik egyre inkább készek arra, hogy a legújabb kozmológiai elméletek tesztelését célzó kísérleteket egy meghatározatlan "holnapig" elhalasszák. "Elégséges eleganciával" és magyarázó értékkel kell jellemezni őket. „Ez megtöri azt az évszázados tudományos hagyományt, amely szerint a tudományos tudás empirikusan bizonyított tudás” – mennydörögnek a tudósok. A tények világosan mutatják a modern fizika „kísérleti zsákutcáját”.

A világ és az Univerzum természetére és szerkezetére vonatkozó legújabb elméletek általában nem igazolhatók az emberiség rendelkezésére álló kísérletekkel.

A Higgs-bozon felfedezésével a tudósok "befejezték" a standard modellt. A fizika világa azonban korántsem elégedett. Tudunk az összes kvarkról és leptonról, de fogalmunk sincs, hogyan lehetne ezt összeegyeztetni Einstein gravitációs elméletével. Nem tudjuk, hogyan kombináljuk a kvantummechanikát a gravitációval, hogy a kvantumgravitáció hipotetikus elméletét hozzuk létre. Azt sem tudjuk, mi az ősrobbanás (vagy hogy valóban megtörtént-e!) (2).

Jelenleg – nevezzük ezt klasszikus fizikusoknak – a következő lépés a Standard Modell után a szuperszimmetria, amely előrevetíti, hogy minden általunk ismert elemi részecskének van „társa”.

Ez megduplázza az anyag építőelemeinek teljes számát, de az elmélet tökéletesen illeszkedik a matematikai egyenletekhez, és ami fontos, lehetőséget kínál a kozmikus sötét anyag titkának megfejtésére. Már csak meg kell várni a Nagy Hadronütköztetőben végzett kísérletek eredményeit, amelyek megerősítik a szuperszimmetrikus részecskék létezését.

Genfből azonban még nem hallottak ilyen felfedezéseket. Természetesen ez csak a kezdete az LHC új verziójának, kétszer akkora ütközési energiával (a legutóbbi javítás és frissítés után). Néhány hónapon belül lehet, hogy pezsgődugókat forgatnak a szuperszimmetria ünneplésére. Ha azonban ez nem történne meg, sok fizikus úgy véli, hogy fokozatosan vissza kellene vonni a szuperszimmetrikus elméleteket, valamint a szuperszimmetrián alapuló szuperhúrt. Mert ha a Large Collider nem erősíti meg ezeket az elméleteket, akkor mi van?

Vannak azonban tudósok, akik nem így gondolják. Mert a szuperszimmetria elmélete túl "szép ahhoz, hogy tévedjen".

Ezért az egyenleteiket újraértékelni kívánják annak bizonyítására, hogy a szuperszimmetrikus részecskék tömege egyszerűen kívül esik az LHC tartományán. A teoretikusoknak nagyon igazuk van. Modelleik jók a mérhető és kísérletileg igazolható jelenségek magyarázatában. Felmerülhet tehát a kérdés, hogy miért zárjuk ki azoknak az elméleteknek a kidolgozását, amelyeket (még) empirikusan nem ismerhetünk. Ez ésszerű és tudományos megközelítés?

univerzum a semmiből

A természettudományok, különösen a fizika a naturalizmuson alapulnak, vagyis azon a meggyőződésen, hogy a természet erőivel mindent meg tudunk magyarázni. A tudomány feladata a természetben létező jelenségeket vagy egyes struktúrákat leíró különféle mennyiségek közötti kapcsolat vizsgálatára korlátozódik. A fizika nem foglalkozik matematikailag le nem írható, megismételhetetlen problémákkal. Többek között ez is a siker oka. A természeti jelenségek modellezésére használt matematikai leírás rendkívül hatékonynak bizonyult. A természettudomány eredményei filozófiai általánosításokat eredményeztek. Olyan irányok jöttek létre, mint a mechanisztikus filozófia vagy a tudományos materializmus, amelyek a természettudományok XNUMX. század vége előtt megszerzett eredményeit átvitték a filozófia területére.

Úgy tűnt, megismerhetjük az egész világot, teljes determinizmus van a természetben, mert meg tudjuk határozni, hogyan mozognak a bolygók évmilliók múlva, vagy hogyan mozogtak évmilliókkal ezelőtt. Ezek az eredmények olyan büszkeséget váltottak ki, amely abszolutizálta az emberi elmét. A módszertani naturalizmus döntő mértékben serkenti ma is a természettudomány fejlődését. Vannak azonban olyan határpontok, amelyek a naturalista módszertan korlátaira utalnak.

Ha az Univerzum térfogata korlátozott, és „a semmiből” (3) keletkezett, anélkül, hogy megsértené az energiamegmaradás törvényeit, például fluktuációként, akkor nem lehet változás. Közben figyeljük őket. Megpróbálva megoldani ezt a problémát a kvantumfizika alapján, arra a következtetésre jutunk, hogy csak egy tudatos megfigyelő valósítja meg egy ilyen világ létezésének lehetőségét. Ezért csodálkozunk azon, hogy az adott, amelyben élünk, miért jött létre sok különböző univerzumból. Tehát arra a következtetésre jutunk, hogy csak amikor egy ember megjelent a Földön, a világ - ahogy megfigyeljük - valóban „vá lett”...

Hogyan befolyásolják a mérések az egymilliárd évvel ezelőtt történt eseményeket?

4. Wheeler kísérlet – vizualizáció

Az egyik modern fizikus, John Archibald Wheeler javasolta a híres kettős réses kísérlet űrverzióját. Mentális tervében a tőlünk egymilliárd fényévnyire lévő kvazár fénye a galaxis két ellentétes oldalán halad (4). Ha a megfigyelők ezeket az utakat külön-külön figyelik meg, fotonokat fognak látni. Ha mindkettő egyszerre, akkor látni fogják a hullámot. Tehát maga a megfigyelés megváltoztatja annak a fénynek a természetét, amely egymilliárd éve elhagyta a kvazárt!

Wheeler számára a fentiek azt bizonyítják, hogy az univerzum nem létezhet fizikai értelemben, legalábbis abban az értelemben, ahogyan "fizikai állapotot" szoktunk érteni. A múltban sem történhetett meg, amíg... nem végeztünk mérést. Így a jelenlegi dimenziónk befolyásolja a múltat. Megfigyeléseinkkel, észleléseinkkel és méréseinkkel formáljuk a múlt eseményeit, mélyen az időben, egészen ... az Univerzum kezdetéig!

Neil Turk, a kanadai Waterloo-i Perimeter Institute munkatársa a New Scientist júliusi számában azt mondta, hogy „nem értjük, mit találunk. Az elmélet egyre bonyolultabbá és kifinomultabbá válik. Problémába vetjük magunkat az egymást követő mezőkkel, méretekkel és szimmetriákkal, még egy csavarkulccsal is, de a legegyszerűbb tényeket nem tudjuk megmagyarázni.” Sok fizikust nyilván bosszant az a tény, hogy a modern teoretikusok mentális utazásainak, mint például a fenti megfontolások vagy a szuperhúrelmélet, semmi közük a jelenleg laboratóriumokban végzett kísérletekhez, és nincs mód ezek kísérleti tesztelésére.

A kvantumvilágban szélesebbre kell nézni

Ahogy a Nobel-díjas Richard Feynman mondta egyszer, senki sem érti igazán a kvantumvilágot. Ellentétben a jó öreg newtoni világgal, amelyben két test kölcsönhatását bizonyos tömegekkel egyenletekkel számítják ki, a kvantummechanikában vannak olyan egyenletek, amelyekből nem annyira következnek, hanem a kísérletekben megfigyelt furcsa viselkedés eredménye. A kvantumfizika tárgyait nem kell semmi "fizikaihoz" társítani, viselkedésük pedig egy absztrakt többdimenziós tér, az úgynevezett Hilbert tér tartománya.

Vannak változások, amelyeket a Schrödinger-egyenlet ír le, de hogy pontosan miért, az nem ismert. Lehet ezen változtatni? Egyáltalán lehetséges-e kvantumtörvényeket levezetni a fizika alapelveiből, mivel több tucat törvény és alapelv, például a testek világűrben való mozgásával kapcsolatban, Newton elveiből származott? Az olaszországi Pavia Egyetem tudósai Giacomo Mauro D'Ariano, Giulio Ciribella és Paolo Perinotti azzal érvelnek, hogy még a józan ésszel egyértelműen ellentétes kvantumjelenségek is kimutathatók mérhető kísérletekben. Csak a megfelelő perspektívára van szüksége - Valószínűleg a kvantumhatások félreértése annak tudható be, hogy nem kellően széles látókörük van. A New Scientist fent említett tudósai szerint a kvantummechanikában értelmes és mérhető kísérleteknek több feltételnek is meg kell felelniük. Ez:

• kauzalitás - a jövőbeli események nem befolyásolhatják a múlt eseményeit;
• megkülönböztethetőség - olyan állapotok, amelyeket el kell tudni különíteni egymástól;
• композиция - ha ismerjük a folyamat összes szakaszát, ismerjük az egész folyamatot;
• tömörítés – vannak módok a chippel kapcsolatos fontos információk átvitelére anélkül, hogy a teljes chipet át kellene vinni;
• tomográfia – ha sok részből álló rendszerünk van, akkor a mérések részenkénti statisztikája elegendő a teljes rendszer állapotának feltárásához.

Az olaszok a tisztítás, a tágabb perspektíva és az értelmes kísérletezés elveit szeretnék kiterjeszteni a termodinamikai jelenségek visszafordíthatatlanságára és az entrópianövekedés elvére, amelyek nem nyűgözik le a fizikusokat. Talán itt is befolyásolják a megfigyeléseket és a méréseket olyan perspektíva műtermékei, amelyek túl szűkek ahhoz, hogy az egész rendszert megértsék. "A kvantumelmélet alapvető igazsága az, hogy a zajos, visszafordíthatatlan változások visszafordíthatóvá tehetők, ha új elrendezést adnak a leíráshoz" - mondja Giulio Ciribella olasz tudós a New Scientistnek adott interjújában.

Sajnos a szkeptikusok szerint a kísérletek "megtisztítása" és a szélesebb mérési perspektíva olyan sokvilágra kiterjedő hipotézishez vezethet, amelyben bármilyen eredmény lehetséges, és amelyben a tudósok, azt gondolva, hogy az események helyes menetét mérik, egyszerűen "választják" megmérésével bizonyos kontinuum.

5. Időmutatók óramutatók formájában

Nincs idő?

Az úgynevezett időnyilak (5) fogalmát Arthur Eddington brit asztrofizikus vezette be 1927-ben. Ez a nyíl az időt jelzi, amely mindig egy irányba, azaz a múltból a jövőbe folyik, és ez a folyamat nem fordítható vissza. Stephen Hawking A Brief History of Time című művében azt írta, hogy a rendellenességek az idő múlásával növekszenek, mert az időt abban az irányban mérjük, amelyben a rendellenesség növekszik. Ez azt jelentené, hogy van választási lehetőségünk – például először a padlón szétszórt üvegtörmelékeket figyelhetjük meg, majd azt a pillanatot, amikor az üveg a padlóra esik, majd az üveget a levegőben, végül pedig a kezében. a tartó személy. Nincs olyan tudományos szabály, amely szerint az „idő pszichológiai nyila” a termodinamikai nyíllal egy irányba kell, hogy menjen, és a rendszer entrópiája nő. Sok tudós azonban úgy véli, hogy ez azért van így, mert az emberi agyban olyan energetikai változások mennek végbe, amelyek hasonlóak a természetben megfigyeltekhez. Az agynak van energiája cselekvésre, megfigyelésre és okoskodásra, mert az emberi "motor" tüzelőanyagot-élelmiszert éget el, és mint egy belső égésű motornál, ez a folyamat visszafordíthatatlan.

Vannak azonban esetek, amikor a pszichológiai időnyíl azonos irányának megtartása mellett az entrópia növekszik és csökken a különböző rendszerekben. Például, amikor adatokat ment a számítógép memóriájába. A gépben lévő memóriamodulok rendezetlen állapotból lemezírási sorrendbe kerülnek. Így a számítógép entrópiája csökken. Bármely fizikus azonban azt mondja, hogy az univerzum egésze szempontjából - növekszik, mert a lemezre íráshoz energiára van szükség, és ez az energia egy gép által termelt hő formájában eloszlik. Tehát van egy kis "pszichológiai" ellenállás a fizika megállapított törvényeivel szemben. Nehéz belegondolni, hogy az, ami a ventilátor zajával kijön, fontosabb, mint egy mű vagy más érték rögzítése a memóriában. Mi van, ha valaki olyan érvet ír a számítógépére, amely megdönti a modern fizikát, az egyesített erőelméletet vagy a Mindennek elméletét? Nehéz lenne elfogadnunk azt a gondolatot, hogy ennek ellenére az univerzum általános rendetlensége fokozódott.

Még 1967-ben jelent meg a Wheeler-DeWitt egyenlet, amiből az következett, hogy az idő, mint olyan, nem létezik. Kísérlet volt ez a kvantummechanika és az általános relativitáselmélet gondolatainak matematikai ötvözésére, lépés a kvantumgravitáció elmélete felé, i.e. a Mindennek elmélete, amelyet minden tudós kívánt. Don Page és William Wutters fizikusok csak 1983-ban adtak magyarázatot arra, hogy az időprobléma megkerülhető a kvantumösszefonódás fogalmával. Koncepciójuk szerint csak egy már meghatározott rendszer tulajdonságait lehet mérni. Matematikai szempontból ez a javaslat azt jelentette, hogy az óra nem működik elszigetelten a rendszertől, és csak akkor indul el, ha egy bizonyos univerzumba belegabalyodik. Ha azonban valaki egy másik univerzumból nézne ránk, statikus objektumoknak látna minket, és csak az ő megérkezésük okozna kvantumösszefonódást, és szó szerint érezteti velünk az idő múlását.

Ez a hipotézis képezte az olaszországi torinói kutatóintézet tudósainak munkájának alapját. Marco Genovese fizikus úgy döntött, hogy olyan modellt épít, amely figyelembe veszi a kvantumösszefonódás sajátosságait. Újra sikerült létrehozni egy fizikai hatást, amely jelzi ennek az érvelésnek a helyességét. Elkészült az Univerzum modellje, amely két fotonból áll.

Az egyik pár orientált - függőlegesen polarizált, a másik pedig vízszintesen. Kvantumállapotukat, így polarizációjukat ezután egy sor detektor érzékeli. Kiderült, hogy amíg el nem érjük azt a megfigyelést, amely végső soron meghatározza a vonatkoztatási keretet, addig a fotonok klasszikus kvantum-szuperpozícióban vannak, azaz. függőlegesen és vízszintesen is tájoltak. Ez azt jelenti, hogy az órát olvasó megfigyelő meghatározza azt a kvantumösszefonódást, amely befolyásolja az univerzumot, amelynek részévé válik. Egy ilyen megfigyelő ezután képes érzékelni az egymást követő fotonok polarizációját a kvantumvalószínűség alapján.

Ez a fogalom nagyon csábító, mert sok problémát megmagyaráz, de természetesen egy „szupermegfigyelő” szükségességéhez vezet, aki minden determinizmus felett állna, és mindent összességében irányítana.

6. Multiverzum – vizualizáció

Amit megfigyelünk, és amit szubjektíven „időként” érzékelünk, az valójában a minket körülvevő világ mérhető globális változásainak eredménye. Ahogy mélyebbre ásunk az atomok, protonok és fotonok világában, rájövünk, hogy az idő fogalma egyre kevésbé fontos. A tudósok szerint a minket mindennap elkísérő óra fizikai szempontból nem az elhaladását méri, hanem segít megszervezni életünket. Azok számára, akik hozzászoktak az egyetemes és mindenre kiterjedő idő newtoni fogalmaihoz, ezek a fogalmak megdöbbentőek. De nemcsak a tudományos hagyományőrzők nem fogadják el őket. A prominens elméleti fizikus, Lee Smolin, akit korábban az idei Nobel-díj egyik lehetséges nyerteseként említettünk, úgy véli, hogy az idő létezik, és egészen valóságos. Egyszer – sok fizikushoz hasonlóan – ő is azt állította, hogy az idő szubjektív illúzió.

Most, az Újjászületett idő című könyvében teljesen másképp vélekedik a fizikáról, és bírálja a tudományos közösségben népszerű húrelméletet. Szerinte a multiverzum nem létezik (6), mert ugyanabban az univerzumban és ugyanabban az időben élünk. Úgy véli, hogy az idő kiemelkedően fontos, és a jelen pillanat valóságának megtapasztalása nem illúzió, hanem a kulcs a valóság alapvető természetének megértéséhez.

Nulla entrópia

Sandu Popescu, Tony Short, Noah Linden (7) és Andreas Winter a Physical Review E folyóiratban 2009-ben ismertette eredményeiket, amelyek kimutatták, hogy a tárgyak egyensúlyi állapotot, azaz egyenletes energiaeloszlási állapotot érnek el azáltal, hogy kvantumösszefonódás állapotába kerülnek környéke. 2012-ben Tony Short bebizonyította, hogy az összefonódás véges időbeli kiegyensúlyozottságot okoz. Amikor egy tárgy kölcsönhatásba lép a környezettel, például amikor egy csésze kávé részecskéi összeütköznek a levegővel, a tulajdonságaikra vonatkozó információ "kiszivárog" kifelé, és "elmosódik" az egész környezetben. Az információvesztés a kávé állapotának stagnálását okozza, még akkor is, ha az egész szoba tisztasági állapota folyamatosan változik. Popescu szerint állapota idővel nem változik.

7. Noah Linden, Sandu Popescu és Tony Short

A helyiség tisztasági állapotának változásával a kávé hirtelen abbahagyhatja a levegővel való keveredést, és saját tiszta állapotába kerülhet. Azonban sokkal több állapot keveredik a környezettel, mint amennyi tiszta halmazállapotban áll a kávé rendelkezésére, ezért szinte soha nem fordul elő. Ez a statisztikai valószínűtlenség azt a benyomást kelti, hogy az idő nyila visszafordíthatatlan. Az idő nyila problémáját a kvantummechanika elhomályosítja, ami megnehezíti a természet meghatározását.

Egy elemi részecske nem rendelkezik pontos fizikai tulajdonságokkal, és csak a különböző állapotok valószínűsége határozza meg. Például egy részecske bármikor 50 százalékos eséllyel az óramutató járásával megegyezően, és 50 százalékos eséllyel az ellenkező irányba fordul. A tétel, amelyet John Bell fizikus tapasztalatai is megerősítenek, kimondja, hogy a részecske valódi állapota nem létezik, és a valószínűségtől függ.

Ekkor a kvantumbizonytalanság zűrzavarhoz vezet. Amikor két részecske kölcsönhatásba lép, még önmagukban sem határozhatók meg, egymástól függetlenül alakulnak ki a tiszta állapotnak nevezett valószínűségek. Ehelyett egy bonyolultabb valószínűségi eloszlás összefonódó összetevőivé válnak, amelyet mindkét részecske együtt ír le. Ez az eloszlás döntheti el például, hogy a részecskék az ellenkező irányba forognak-e. A rendszer egésze tiszta állapotban van, de az egyes részecskék állapota egy másik részecskéhez kapcsolódik.

Így mindkettő sok fényévnyi távolságra utazhat egymástól, és mindegyik forgása korrelációban marad a másikkal.

Az időnyíl új elmélete ezt a kvantumösszefonódás miatti információvesztésként írja le, ami egy csésze kávét egyensúlyba hoz a környező helyiséggel. Végül a szoba egyensúlyba kerül környezetével, az viszont lassan megközelíti az egyensúlyt az univerzum többi részével. A termodinamikát tanulmányozó régi tudósok ezt a folyamatot az energia fokozatos disszipációjának tekintették, növelve a világegyetem entrópiáját.

Manapság a fizikusok úgy vélik, hogy az információ egyre jobban szétszóródik, de soha nem tűnik el teljesen. Bár az entrópia lokálisan növekszik, úgy vélik, hogy az univerzum teljes entrópiája állandó nulla. Az idő nyila egy aspektusa azonban megoldatlan marad. A tudósok azzal érvelnek, hogy az ember azon képessége, hogy emlékezzen a múltra, de a jövőre nem, úgy is felfogható, mint a kölcsönható részecskék közötti kapcsolatok kialakulása. Amikor egy üzenetet olvasunk egy papírlapon, az agy a szemet elérő fotonokon keresztül kommunikál vele.

Csak mostantól fogva emlékezhetünk arra, amit ez az üzenet mond nekünk. Popescu úgy véli, hogy az új elmélet nem magyarázza meg, miért volt messze az univerzum kezdeti állapota az egyensúlytól, és hozzátette, hogy meg kell magyarázni az Ősrobbanás természetét. Egyes kutatók kétségeit fejezték ki ezzel az új megközelítéssel kapcsolatban, de ennek a koncepciónak a kidolgozása és egy új matematikai formalizmus most már segít megoldani a termodinamika elméleti problémáit.

Nyújtsa ki a téridő szemcséit

A fekete lyuk fizika úgy tűnik, amint azt egyes matematikai modellek is sugallják, hogy univerzumunk egyáltalán nem háromdimenziós. Annak ellenére, amit érzékszerveink mondanak nekünk, a körülöttünk lévő valóság lehet egy hologram – egy távoli sík vetülete, valójában kétdimenziós. Ha az univerzumról alkotott kép helyes, a téridő háromdimenziós természetének illúziója eloszlatható, amint a rendelkezésünkre álló kutatási eszközök kellően érzékenyek lesznek. Craig Hogan, a Fermilab fizikaprofesszora, aki éveket töltött az univerzum alapvető szerkezetének tanulmányozásával, azt sugallja, hogy ezt a szintet éppen most érték el.

8. GEO600 gravitációs hullám detektor

Ha az univerzum egy hologram, akkor talán éppen most értük el a valóságfelbontás határait. Egyes fizikusok azt az érdekes hipotézist hirdetik, hogy a téridő, amelyben élünk, végső soron nem folytonos, hanem a digitális fényképhez hasonlóan a legalapvetőbb szintjén bizonyos "szemcsékből" vagy "pixelekből" áll. Ha igen, akkor a valóságunknak van valamiféle végső „felbontása”. Egyes kutatók így értelmezték a GEO600 gravitációs hullámdetektor eredményeiben megjelenő "zajt" (8).

Ennek a rendkívüli hipotézisnek a tesztelésére Craig Hogan, a gravitációs hullámok fizikusa csapatával kifejlesztette a világ legpontosabb interferométerét, az úgynevezett Hogan-holométert, amely a téridő legalapvetőbb lényegének legpontosabb mérésére szolgál. A Fermilab E-990 kódnéven futó kísérlet nem egy a sok közül. Ennek az a célja, hogy bemutassa magának a térnek a kvantumtermészetét és a tudósok által "holografikus zajnak" nevezett jelenség jelenlétét.

A holométer két egymás mellett elhelyezett interferométerből áll. Egy kilowattos lézersugarat irányítanak egy olyan eszközre, amely két, egymásra merőleges, 40 méter hosszú sugárnyalábra osztja azokat, amelyek visszaverődnek és visszatérnek a felosztási ponthoz, ingadozást okozva a fénysugarak fényerejében (9). Ha bizonyos mozgást okoznak az osztóeszközben, akkor ez magának a térnek a rezgésének bizonyítéka lesz.

9. A holografikus kísérlet grafikus ábrázolása

Hogan csapatának legnagyobb kihívása annak bizonyítása, hogy az általuk felfedezett hatások nem csupán a kísérleti elrendezésen kívüli tényezők okozta perturbációk, hanem tér-idő rezgések eredménye. Ezért az interferométerben használt tükrök szinkronizálva lesznek a készüléken kívülről érkező legkisebb zajok frekvenciájával, és speciális szenzorok veszik fel.

Antropikus univerzum

Ahhoz, hogy a világ és az ember létezhessen benne, a fizika törvényeinek nagyon sajátos formájúaknak kell lenniük, és a fizikai állandóknak pontosan megválasztott értékekkel kell rendelkezniük... és azok! Miért?

Kezdjük azzal, hogy az Univerzumban négyféle kölcsönhatás létezik: gravitációs (esés, bolygók, galaxisok), elektromágneses (atomok, részecskék, súrlódás, rugalmasság, fény), gyenge nukleáris (csillagok energiaforrása) és erős nukleáris ( protonokat és neutronokat köt atommagokká). A gravitáció 1039-szer gyengébb, mint az elektromágnesesség. Ha egy kicsit gyengébb lenne, a csillagok könnyebbek lennének a Napnál, nem robbannának fel a szupernóvák, nem képződnének nehéz elemek. Ha csak egy kicsit is erősebb lenne, a baktériumoknál nagyobb lények összetörnének, és a csillagok gyakran ütköznének, bolygókat tönkretéve és túl gyorsan megégetve magukat.

Az Univerzum sűrűsége közel van a kritikus sűrűséghez, vagyis amely alatt az anyag gyorsan szétoszlana galaxisok vagy csillagok kialakulása nélkül, és amely felett az Univerzum túl sokáig élt volna. Az ilyen állapotok előfordulásához az ősrobbanás paraméterei egyezés pontosságának ±10-60 között kellett volna lennie. A fiatal Univerzum kezdeti inhomogenitásai 10-5-ig terjedtek. Ha kisebbek lennének, nem képződnének galaxisok. Ha nagyobbak lennének, akkor galaxisok helyett hatalmas fekete lyukak képződnének.

A részecskék és antirészecskék szimmetriája az Univerzumban megszakadt. És minden barionra (protonra, neutronra) 109 foton jut. Ha több lenne, akkor galaxisok nem jöhetnének létre. Ha kevesebben lennének, nem lennének csillagok. Emellett a dimenziók száma, amelyekben élünk, „helyesnek” tűnik. Az összetett szerkezetek nem jöhetnek létre két dimenzióban. Több mint négy (három dimenzió plusz idő) esetén a stabil bolygópályák létezése és az elektronok energiaszintje az atomokban problematikussá válik.

10. Az ember mint a világegyetem közepe

Az antropikus elv fogalmát Brandon Carter vezette be 1973-ban a Kopernikusz születésének 500. évfordulója alkalmából rendezett krakkói konferencián. Általánosságban úgy fogalmazható meg, hogy a megfigyelhető Univerzumnak teljesítenie kell azokat a feltételeket, amelyeknek eleget kell tennie ahhoz, hogy megfigyelhető legyen. Eddig különböző változatai léteznek. A gyenge antropikus elv kimondja, hogy csak olyan univerzumban létezhetünk, amely lehetővé teszi létezésünket. Ha az állandók értékei eltérőek lennének, akkor ezt soha nem látnánk, mert nem lennénk ott. Az erős antropikus elv (intencionális magyarázat) azt mondja, hogy a világegyetem olyan, hogy létezhetünk (10).

A kvantumfizika szempontjából tetszőleges számú univerzum keletkezhetett ok nélkül. Egy meghatározott univerzumba kerültünk, amelynek számos finom feltételnek kellett megfelelnie ahhoz, hogy egy ember benne élhessen. Aztán az antropikus világról beszélünk. Egy hívő ember számára például elég egy Isten által teremtett antropikus univerzum. A materialista világkép ezt nem fogadja el, és azt feltételezi, hogy sok univerzum létezik, vagy hogy a jelenlegi univerzum csak egy szakasza a multiverzum végtelen fejlődésének.

Az univerzum mint szimuláció hipotézise modern változatának szerzője Niklas Boström teoretikus. Szerinte a valóság, amit érzékelünk, csak szimuláció, aminek nem vagyunk tudatában. A tudós azt javasolta, hogy ha egy elég nagy teljesítményű számítógép segítségével lehetséges egy teljes civilizáció vagy akár az egész univerzum megbízható szimulációja, és a szimulált emberek megtapasztalhatják a tudatot, akkor nagyon valószínű, hogy a fejlett civilizációk csak nagy számot hoztak létre. az ilyen szimulációkról, és az egyikben élünk valamiben, ami hasonlít a Mátrixhoz (11).

Itt az "Isten" és a "Matrix" szavak hangzottak el. Itt elérkeztünk a tudományról való beszéd határához. Sokan, köztük a tudósok is úgy vélik, hogy a tudomány éppen a kísérleti fizika tehetetlensége miatt kezd behatolni a realizmussal ellentétes, metafizikától és sci-fi-szagú területekre. Reménykedni kell abban, hogy a fizika felülkerekedik empirikus válságán, és újra megtalálja a módját, hogy kísérletileg igazolható tudományként örüljön.