Válaszok A Tudomány Legnagyobb Kihívásaira: Mennyire Mentünk El? - Alternatív Nézet

Tartalomjegyzék:

Válaszok A Tudomány Legnagyobb Kihívásaira: Mennyire Mentünk El? - Alternatív Nézet
Válaszok A Tudomány Legnagyobb Kihívásaira: Mennyire Mentünk El? - Alternatív Nézet
Anonim

Magának az univerzumnak a természetéről sok ismeretlen. Az emberekre jellemző kíváncsiság, amely e kérdésekre adott válaszok kereséséhez vezet, tovább hajtja a tudományt. Hihetetlen mennyiségű tudást halmoztunk fel, és két vezető elméletünk - a kvantummező-elmélet, amely leírja a standard modellt, és az általános relativitáselmélet, amely leírja a gravitációt - sikerei bizonyítják, milyen messzire jutottunk el maga a valóság megértéséhez.

Sok ember pesszimista a jelenlegi erőfeszítéseinkkel és jövőbeli terveinkkel kapcsolatban, hogy megoldjuk azokat a nagy kozmikus misztériumokat, amelyek napjainkban zavarnak. Az új fizikára vonatkozó legjobb hipotéziseink, beleértve a szuperszimmetriát, a kiegészítő dimenziókat, a technikát, a húr elméletet és mások, eddig nem tudtak kísérleti megerősítést kapni. De ez nem azt jelenti, hogy a fizika válságban van. Ez azt jelenti, hogy minden pontosan úgy van, ahogy legyen: a fizika az igazságot mondja a világegyetemről. A következő lépéseink megmutatják, mennyire hallgattunk jól.

A világegyetem legnagyobb rejtélyei

Egy évszázaddal ezelőtt a legnagyobb kérdések, amelyeket feltettünk, néhány rendkívül fontos egzisztenciális rejtvényt tartalmaztak, például:

  • Melyek az anyag legkisebb alkotóelemei?
  • Valóban alapvetőek-e a természet erőinek elméletei, vagy mélyebb megértésre van szükség?
  • Mekkora az univerzum?
  • Mindig létezett világegyetem, vagy egy adott pillanatban a múltban?
  • Hogyan ragyog a csillag?

Abban az időben ezek a rejtélyek elfoglalták a legnagyobb emberek gondolatait. Sokan még azt sem gondolták, hogy meg lehet válaszolni. Különösen annyira látszólag hatalmas források beruházására volt szükség, hogy azt sugallták, hogy egyszerűen csak elégedettek vagyunk azzal, amit akkoriban tudtunk, és ezeket az ismereteket használjuk a társadalom fejlesztésére.

Természetesen mi nem tettük meg. A társadalomba történő beruházás rendkívül fontos, de ugyanolyan fontos az ismert emberek határainak áthelyezése. Az új felfedezéseknek és kutatási módszereknek köszönhetően a következő válaszokat kaptuk:

  • Az atomok szubatomi részecskékből állnak, amelyek közül sok még kisebb alkotóelemekre van felosztva; most már ismeri a teljes standard modellt.
  • Klasszikus elméleteinket kvantummódszerek váltották fel, amelyek négy alapvető erőt kombinálnak: erős nukleáris, elektromágneses, gyenge nukleáris és gravitációs erők.
  • A megfigyelhető világegyetem 46,1 milliárd fényévot foglal el minden irányban; a megfigyelhető világegyetem lehet sokkal nagyobb vagy végtelen.
  • 13,8 milliárd év telt el a Big Bang néven ismert esemény óta, amely született az általunk ismert univerzumban. Ezt egy határozatlan időtartamú inflációs korszak előzte meg.
  • A csillagok az atomfúzió fizikájának köszönhetően ragyognak, és az anyagokat energiává alakítják Einstein E = mc2 képletének megfelelően.

És mégis, csak elmélyítette a minket körülvevő tudományos rejtélyeket. Mindennel, amit tudunk az alapvető részecskékről, biztosak vagyunk abban, hogy sok minden másnak lennie kell az univerzumban, amely még mindig ismeretlen a számunkra. Nem tudjuk megmagyarázni a sötét anyag látszólagos jelenlétét, nem értjük a sötét energiát, és nem tudjuk, miért bővül az univerzum így, és nem más módon.

Promóciós videó:

Nem tudjuk, miért olyan nagy a részecskék, mint amilyenek; miért az Univerzumot elárasztja az anyag, nem az antianyag; miért van a neutrinók tömege? Nem tudjuk, hogy a proton stabil-e, ha elbomlik, vagy ha a gravitáció a természet kvantumereje. És bár tudjuk, hogy az inflációt a Big Bang előzte meg, nem tudjuk, hogy maga az infláció elindult-e, vagy örökkévaló volt-e.

Meg tudják oldani az emberek ezeket a rejtvényeket? Megvilágíthatnák-ea jelenlegi vagy jövőbeli technológiával végzett kísérletek ezeket az alapvető rejtélyeket?

Image
Image

Az első kérdésre válasz lehet; addig nem tudjuk, milyen titkokat tárol a természet, amíg nem látjuk. A második kérdésre a válasz egyértelműen igen. Még ha minden elmélet, amelyet valaha is felvetettünk az ismert, a szabványos modell és az általános relativitás határain túli, 100% -ban hibás, hatalmas mennyiségű információ nyerhető meg olyan kísérletek elvégzésével, amelyeket a következő tervek szerint futtatunk. generáció. Ha nem építené ezeket a létesítményeket, akkor óriási bolond lenne, még akkor is, ha megerősítik a rémálom forgatókönyvet, amelyet a részecskefizikusok már évek óta féltek.

Amikor egy részecskegyorsítóról hall, akkor valószínűleg elképzelni fogja ezeket az új felfedezéseket, amelyek magasabb energiákon várnak ránk. Az új részecskék, új erők, új interakciók, vagy akár teljesen új fizikai szektorok ígéretét az elméleti szakemberek szeretik tompítani, még akkor is, ha a kísérlet után a kísérlet rosszul jár, és nem tartja be ezeket az ígéreteket.

Ennek jó oka van: a legtöbb olyan ötletet, amelyek a fizikában felmerülhetnek, már kizárták vagy súlyosan korlátozták a már rendelkezésre álló adatok. Ha új részecskét, mezőt, interakciót vagy jelenséget akar felfedezni, akkor nem szabad olyan posztulálnia, amely összeegyeztethetetlen azzal, amit már biztosan tudunk. Természetesen olyan feltételezéseket tehetünk, amelyek később tévesnek bizonyulnak, de maga az adatoknak összhangban kell állniuk minden új elmélettel.

Ezért a fizika legnagyobb erőfeszítése nem az új elméletekre vagy új ötletekre, hanem olyan kísérletekre irányul, amelyek lehetővé teszik számunkra, hogy továbblépjünk azon, amit már feltártunk. Persze, ha a Higgs-bozon megtalálása nagy zümmögés lehet, de mennyire szorosan kapcsolódik a Higgs a Z-bozonhoz? Milyen összefüggések vannak a két részecske és a standard modell többi része között? Mennyire könnyű őket létrehozni? Miután létrehozták, lesznek-e kölcsönös lebomlások, amelyek különböznek a normál Higgs és a standard Z-boszon lebomlásától?

Van egy technika, amely felhasználható ennek vizsgálatára: hozzon létre egy elektron-pozitron ütközést a Higgs és a Z-bozon pontos tömegével. Néhány tíz vagy száz esemény helyett, amelyek létrehozzák a Higgs és Z boszont, amint azt az LHC teszi, ezreket, százezreket vagy akár milliókat is létrehozhat.

Természetesen a nagyközönség jobban izgatott lesz egy új részecske megtalálásáról, mint bármi másról, de nem minden kísérlet célja új részecskék létrehozása - és ennek nem kell lennie. Néhányan az általunk már ismert anyag kivizsgálására és tulajdonságainak részletes vizsgálatára szolgálnak. A nagy elektron-pozitron-ütköző, az LHC elődje, soha nem talált egyetlen új alapvető részecskét. Mint a DESY kísérlet, amely az elektronokat protonokkal ütköztette. Ugyanez történik a relativista nehézion ütközőkkel.

Image
Image

És erre számítani kellett; e három ütköző célja eltérő volt. A valójában létező anyag példátlan pontossággal történő feltárásából állt.

Nem tűnik úgy, hogy ezek a kísérletek csak megerősítették a szokásos modellt, bár minden, amit találtak, összhangban állt a szokásos modellel. Új vegyületrészecskéket hoztak létre, és meghatározták a kötelékeket. Felfedezték a romlási és elágazási kapcsolatokat, valamint az anyag és az antianyag közötti finom különbségeket. Egyes részecskék eltérően viselkedtek, mint a tükör társaik. Úgy tűnt, hogy mások megtörik az időbeli fordított szimmetriát. Úgy találták azonban, hogy mások összekeverednek, olyan kötött államokat hozva létre, amelyekről még nem is tudtunk.

A következő nagy tudományos kísérlet célja nem egyszerűen egy dolog keresése vagy egy új elmélet kipróbálása. Gyűjtenünk kell egy hatalmas, egyébként nem elérhető adatkészletet, és hagyjuk, hogy ezek az adatok irányítsák az ipart.

Természetesen kísérleteket vagy obszervatóriumokat tervezhetünk és építhetünk annak alapján, amit várunk. A tudomány jövője szempontjából azonban a legjobb választás egy többcélú gép, amely nagy és változatos mennyiségű adatot képes gyűjteni, ami ilyen hatalmas beruházások nélkül nem lett volna lehetséges. Ez az oka annak, hogy a Hubble olyan sikeres volt, hogy a Fermilab és az LHC mikor tolta el a határokat, mint valaha, és miért lesz szükség a jövőbeli missziókra, mint például a James Webb Űrtávcső, a jövőbeli 30 méteres osztályú obszervatóriumok vagy a jövőbeli ütközők, ha valaha is meg akarunk válaszolni a legalapvetőbb kérdésekre mindenki kérdése.

Van egy régi mondás az üzleti életben, amely a tudományra is vonatkozik: „Gyorsabb. Ez jobb. Olcsóbb. Válassz kettőt. A világ gyorsabban mozog, mint valaha. Ha elkezdünk megtakarítani, és nem fektetünk a „legjobbba”, akkor ez olyan lesz, mintha feladnánk.

Ilya Khel