A 19. század végén úgy tűnt, hogy általánosságban egyértelmű mind a természet felépítése, mind a törvényei. A kis részletekkel és a bosszantó problémákkal, például valamilyen oknál fogva nyitott elektronral, valamint a Mercury valós és számított pályáinak kicsi eltéréseivel, foglalkozni kellett. Senki sem gondolta, hogy tudományos forradalom jön, és hogy megjelenik a relativitáselmélet, a kvantummechanika és az atomfizika. A 21. század elején a történelem úgy tűnik, hogy megismétlődik.
Az elmúlt 10 évben a tudomány elegendő számú rejtvényt gyűjtött össze, amelyek megoldása újabb tudományos forradalmat eredményezhet. A csillagászat, a fizika és a földtudományok által felfedezett jelenségek, valamint olyanok, amelyeket még nem találtak meg (például egypopulus), tehát nem illeszkednek a természet természetével kapcsolatos modern elképzelésekhez, amelyekre, ha a meglévő elméletek keretei között nem találnak elfogadható magyarázatot, szükségük lesz változások ezekben az elméletekben.
A „Chaskor” úgy döntött, hogy hét jelenség kiválasztásával indul, amelyek magyarázatának kutatása végzetesnek bizonyulhat az univerzum tudományaiban - az asztrofizika és a kozmológia.
1. A gonosz tengelye
A múlt század közepén a kozmológusok (az egyik első, aki Georgy Gamow-val állt elő ezen ötlet mellett) azt sugallták, hogy az univerzumunkban született nagy robbanás után a gyenge maradék sugárzásnak meg kell maradnia. Ez volt az, akit 1965-ben fedeztek fel az amerikai tudósok, Penzias és Wilson (és erre 1978-ban a fizika Nobel-díjat kapták). És általánosságban nem volt különösebb probléma e relikvi sugárzással, amíg a műszerek pontossága el nem ért egy bizonyos küszöböt, amely felett a brit asztrofizikusok 2005-ben felfedeztek egy csodálatos jelenséget. A CMB-eloszlás mintája az kissé több és kissé kevésbé "forró" régió várt véletlenszerű eloszlása helyett, amely tetszőleges sorrendben szétszórt az Univerzumban, bizonyos irányba rendeződött. Ez a kép megszólalt a "gonosz tengelye" becenévvel, bár természetesenha valami problémát okozott, akkor ez csak a tér izotropia alapelve volt, vagy egyszerűbben az az elképzelés, hogy az Univerzum lényegében azonos, bármilyen irányba néz. Ha a kozmikus sugárzásnak némi orientációja van, akkor ezen elv mellett meg kell szabadulni a modern kozmológia által az univerzum történetére vonatkozó elképzelésektől is.
Talán nem olyan rossz. Lehetséges, hogy néhány galaxiscsoport, nem nagyon messze tőlünk, zavarja a sugárzás homogenitását. Végül az Univerzumot eddig kizárólag a Naprendszer közelében, vagyis a saját galaxisunk belsejéből figyelhetjük meg. Valószínűleg azok az adatok, amelyeket az asztrofizikusok 2012 végéig megkapnak a NASA által elindított Planck műholdas műszerektől, világosabbá teszik a háttér-sugárzás képet.
Promóciós videó:
2. Galaktikus buborékok
Még a galaxisunkban is sok más érdekes és érthetetlen dolog van. A NASA másik műholdasának, a Fermi-nek a legfrissebb adatai alaposan zavarták a csillagászokat. A röntgen-távcső két hatalmas (nem, nem igazán - GIANT) gömb alakú formációt fedez fel a galaxisunk központja mellett. Átmérőjük körülbelül 25 ezer fényév, azaz két átmérőjük körülbelül megegyezik a Tejút átmérőjének felével vagy egyharmadával. Mindkét "buborék" aktívan bocsát ki a kemény gamma-sugárzás tartományában. Ha ebben a tartományban látnánk, akkor a „buborékok” az ég felét fogják elfoglalni. Az egyes "buborékok" sugárzási energiája megközelítőleg megegyezik a 100 ezer szupernóva robbanásával egyszerre.
Honnan származnak ezek a "buborékok", az asztrofizikusok nem tudják mondani, óvatosan feltételezve, hogy eddig a galaxis közepén elhelyezkedő hatalmas fekete lyukból származó szuperhatású emissziók eredményeként képződtek. Igaz, a csillagászok még soha nem láttak ilyet. És még azt sem tudják elképzelni, hogy milyen kataklizma hagyhat hátra ilyen élénk következményeket.
3. Sötét patak
Ha sikerülne furcsa buborékokat találnunk a saját galaxisunkban, akkor mit várhatunk el azoktól az univerzum-helyektől, amelyeket még mindig nem látunk, és a következő néhány milliárd évben nem fogunk látni - egyszerűen azért, mert túl messze vannak tőlünk. Ha az izotropia ugyanazon elvre támaszkodunk, úgy tűnik, hogy semmi meglepő sem várható. De neked kell.
2008-ban Alexander Kashlinsky vezetésével a NASA Kutatóközpontjában dolgozó kutatócsoport. Goddard felfedezte, hogy számos galaxiscsoport szokatlanul nagy (kb. 1000 km / s) sebességgel mozog a csillagos ég egy kis szakasza felé a Kentaur és a Parus csillagkép között. Ezt a galaktikus patakot Kashlinsky "sötétnek" nevezte, a titokzatos sötét anyag és a sötét energia tiszteletére.
A szokatlan ebben a mozgalomban az, hogy a megjelölt térrészben senki sem vonzhatja ezeket az óriási csillagcsoportokat. Vagy nem látható. Lehetséges, hogy ami vonzza őket, a látható világegyetem horizontján túl található. De mi van? Nyilvánvalóan valami nagyon nagy. Az egyetlen probléma az, hogy ennek a "nagyon nagynak" nagyon nagynak kell lennie. Olyan nagy, hogy mérete meghaladja a mindent, amit a modern csillagászat eddig képes volt megismerni az űrben.
De még ha nem is ismert, mi az, a kozmológiának már van problémája. Ha egy ilyen kozmikus Leviatán létezik valahol odakint, akkor az ilyen Leviatánoknak valahol másutt találkozniuk kell. De nem látom őket.
Még azt gyanították, hogy talán ez a hihetetlen valami egyáltalán nem a világegyetemünkből származik. Talán ez megerősíti az egyik alternatív kozmológiai elméletet, amely szerint világegyetemünk egyáltalán nem egyedül van, hanem mellette (bár nem egészen világos, milyen értelemben - mellette) vannak mások, és valamiféle szomszéd ezreket vonz metagalaxis?
4. Változó állandó
Nyilvánvaló, hogy valójában nem tudunk valamit a természetről. Az ausztrál asztrofizikusok által kapott legfrissebb adatok közvetett megerősítése, hogy az univerzum nincs egységesen rendezve, jött az a gondolat, hogy összehasonlítsák a tér különböző régióit megfigyelő távcsövek spektrális elemzési adatait. Ha számításuk helytállóak (és az első közzététel óta eltelt tíz évben senki sem tudta megcáfolni következtetéseit), akkor az egyik alapvető fizikai állandó - a finom szerkezet állandó, amely az anyag kölcsönhatásának három fő típusáért felelős (electroweak) - egyáltalán nem. állandó és az elektromos töltésnek a fénysebességhez viszonyított aránya az univerzum helyétől függően változik. Ezenkívül az állandó változásának "tengelye" helyzetének térképe ugyanolyan irányba mutat, mint a Kashlinsky "sötét patakjában" levő metagalaxisok.
Az asztrofizikusok már megkövetelik az ausztrál számítások tisztázását, a fizikusok pedig felháborodtak, mivel a konstansok variabilitásával való egyetértés olyan, mintha arra kényszerülnének, hogy újból feltalálják a modern fizikát. Ugyanakkor be kell vallanom, hogy az emberiség valóban megjelent valami furcsa helyen az univerzumban (vagy valami furcsa univerzumban), ahol erre a legmegfelelőbb feltételek álltak rendelkezésre.
5. Aszimmetrikus gravitáció
A konstansok rendellenességeihez azonban nem is kell a világ végére utazni (mindazonáltal nem minden világos a fény segítségével, inkább az alábbiakban). Több évvel ezelőtt ugyanazon amerikai NASA alkalmazottai felhívták a figyelmet arra, hogy űrhajójuk nem pontosan a tervek szerint repült a Naprendszerben.
Azok a mérnökök, akik az űrhajókat távoli bolygók felé indítják, régóta felismerték, hogy a motorok működésében segíteni lehet, ha kihasználják a közeli bolygók vagy a Nap vonzerejét: ha a megfelelő pályán haladnak rájuk, akkor az űrhajó további gyorsulást eredményezhet, és jelentősen csökkentheti az űrkísérletek időtartamát, és megtakaríthatja az üzemanyagot.
A kiszámított és a valós pályák pontos összehasonlítása azonban azt mutatta, hogy a járművek nem tervezett gyorsulást érhetnek el. 1990 decemberében a Galileo űrhajó maga használta fel a Földet a gyorsuláshoz, mielőtt elindult Jupiterbe. Ennek eredményeként kapott egy további, az ütemtervben nem szereplő gyorsulást, amely 3,9 mm / s volt. Egy másik eszköz, amelyet 1998-ban küldtek a Shoemaker üstökösnek, még nagyobb gyorsulást kapott - 13,5 mm / s.
Ezek az eltérések kicsik és szerencsére nem befolyásolták az expedíciók eredményeit, de a kutatók még mindig nem tudják megmagyarázni őket, legalábbis a szokásos fizika szempontjából. Alternatív magyarázatok ugyanakkor elegendőek - a gravitációs mező lehetséges aszimmetriájától és a sötét anyag befolyásától kezdve a relativitáselmélet módosításának vagy a fénysebesség állandóságának megváltoztatásának szükségességéhez.
6. Lassú fény
2005-ben a MAGIC röntgen-távcsővel a Kanári-szigetek obszervatóriumában dolgozó csillagászok, akik röntgenfelvételek kitörését figyelték meg a Markarian 501 galaxis központjától, amely 500 millió fényév távolságra volt, felhívta a figyelmet egy érthetetlen rendellenességre. A nagyteljesítményű gamma-kvantákat a távcső 4 perccel később észlelte, mint az alacsonyabb energiakvantumok. Ebben az esetben ezek a fotonok egyszerre jelentek meg.
Ha követjük a relativitáselmélet speciális elméletét, akkor ez nem lehet. Mivel az elektromágneses sugárzásnak vákuumban kell terjednie ugyanolyan sebességgel - a fénysebességgel. Függetlenül attól, hogy a sugárzás milyen energia. Ha hinni a megfigyelések eredményeivel, akkor a fénysebesség egyáltalán nem állandó, és a fény fotonjainak energiájától függ.
A Földről származó megfigyelések megerősítették a Fermi röntgen-távcső adatait is, amelyek 20 perces késést rögzítettek a kemény gamma-sugarakból, amelyeket az alacsonyabb energiájú fotonokkal egyidőben bocsátottak ki valamilyen kozmikus kataklizma eredményeként, amely 12 milliárd fényév távolságra történt.
Mindenekelőtt a kvantitatív gravitáció elméletének fejlesztõi örültek ezeknek az eredményeknek, amelyek Einstein általános relativitáselméletével ellentétben ilyen változásokat biztosítanak. De talán ismét nem volt sötét energia nélkül. Vagy holográfia nélkül.
7. Gravitációs zaj
Az általános relativitáselmélet (amely szintén a modern gravitációs elmélet) egyik következménye a gravitációs hullámok jelenléte, amelyeknek meg kell hajlítaniuk a tér-idő kontinuumot, például néhány nagy (rendben, nagyon nagy) térobjektum ütközésének eredményeként, például a hatalmas fekete lyukak.
Eddig azonban senki sem regisztrálta ezeket a hullámokat. Talán csak kudarcot vallott: végül is ezeknek a hullámoknak a detektorának egyszerűen nagyon nagynak kell lennie. Az egyik ilyen detektor - a GEO600 - évekkel ezelőtt épült Nagy-Britanniából és Németországból származó tudósok közös kísérleteire Hannover közelében. Ez az érzékelő még nem észlelte a gravitációs hullámokat. De valószínű, hogy véletlenül megkapta a gravitáció egy másik elméletének igazolását.
2008-ban Craig Hogan, a Nemzeti Laboratórium fizikusa. Fermi (USA) megfogalmazta azt az elgondolást, hogy fizikai valóságunk az univerzum határainak vetítésének eredménye. Holografikus elvnek nevezte. Az az információ, amely a Világegyetem határain fókuszál, nem folyamatosan oszlik rajta, hanem „bitekből” áll, amelyek mérete megfelel a tér úgynevezett kvantumainak. Hogan nem állt meg az elméleti fejlesztéseken, hanem megpróbálta megjósolni, hogy az elmélete kísérletileg megerősíthető: a gravitációs hullámok detektoroknak rögzíteniük kell a téridő "zaját". És elküldte ezeket a számításokat a GEO600 csapatának.
A véletlen egybeesés miatt (vagy nem is annyira) Hannoverben egy tudóscsoport csak megpróbálta kezelni a zajt, amelyet az érzékelő folyamatosan rögzített. Meglepő módon a zaj paraméterei megegyeztek a Hogan által előrejelzett paraméterekkel. Lehetőség van annak ellenőrzésére, hogy az érzékelő zaját valóban maga a téridő okozza-e, vagy annak oka valamivel prooszikusabb, csak a berendezés finomhangolásának befejezése után lehetséges, amelyet 2011-ben kellene befejezni. Időközben a zaj sehová nem ment, és a tudósoknak nincs érthető magyarázata - a holografikus elv mellett.
PS Ha figyelmeztettél, a nagy méretű rejtvényeket gyakran társítják a legkisebb méretű jelenségekhez - az elemi részecskék szintjéhez. Arról, amit a modern elemi részecskefizika próbál kitalálni a következő cikkben.
Szerző: Vladimir Kharitonov