Pitanja su velika koliko i svemir i (skoro) stara kao i vrijeme: odakle sam došao i zašto sam ovdje? To možda zvuči kao upit filozofa, ali ako žudite za znanstvenim odgovorom, pokušajte pitati kozmologa.
Povezani sadržaj
- Rijedak kvartar kvartara pronađen u ranom svemiru
Ova grana fizike je naporna u radu pokušavajući dešifrirati prirodu stvarnosti tako što matematičke teorije slažu s obiljem dokaza. Danas većina kozmologa smatra da je svemir nastao za vrijeme velikog praska prije oko 13, 8 milijardi godina, a širi se sve većom brzinom. Kozmos je utkan u tkaninu koju nazivamo prostor-vrijeme, a koja je protkana kozmičkom mrežom sjajnih galaksija i nevidljive tamne materije.
Zvuči pomalo čudno, ali hrpe slika, eksperimentalnih podataka i modela sastavljenih desetljećima mogu poduprijeti ovaj opis. I kako se novim informacijama dodaju nove informacije, kozmolozi razmišljaju o još divljim načinima da opišu svemir - uključujući neke čudne prijedloge koji su ipak ukorijenjeni u čvrstoj znanosti:
Hoće li ova kolekcija lasera i zrcala dokazati da je svemir 2D hologram? (Fermilab) Svemir je hologram
Pogledajte standardni hologram ispisan na 2D površini i vidjet ćete 3D projekciju slike. Smanjite veličinu pojedinih točaka koje čine sliku, a hologram postaje oštriji. Devedesetih su fizičari shvatili da se takvo nešto može dogoditi s našim svemirom.
Klasična fizika opisuje tkaninu prostora-vremena kao četverodimenzionalnu strukturu, s tri dimenzije prostora i jednom vremenom. Einsteinova teorija opće relativnosti kaže da bi na svom najosnovnijem nivou ta tkanina trebala biti glatka i kontinuirana. Ali to je bilo prije nego što je kvantna mehanika skočila na scenu. Iako je relativnost sjajna za opisivanje svemira na vidljivim mjerilima, kvantna fizika govori nam o načinu na koji stvari funkcioniraju na razini atoma i subatomskih čestica. Prema kvantnim teorijama, ako ispitate tkivo prostor-vremena dovoljno blizu, to bi trebalo biti sastavljeno od sitnih zrnaca informacija, svaka sto milijardi milijardi puta manja od protona.
Stanfordski fizičar Leonard Susskind i dobitnik Nobelove nagrade Gerard 't Hooft predstavili su proračune koji pokazuju što se događa kada pokušate kombinirati kvantne i relativističke opise prostora-vremena. Otkrili su da, matematički gledano, tkanina treba biti 2D površina, a zrna bi trebala djelovati poput točkica u ogromnoj kozmičkoj slici, definirajući "razlučivost" našeg 3D svemira. Kvantna mehanika također nam govori da bi ta zrna trebala doživjeti slučajne podrhtavanja koje mogu povremeno zamagliti projekciju i na taj način ih se može otkriti. Prošlog mjeseca fizičari Nacionalnog laboratorija za ubrzanje rada Fermi američkog Ministarstva energetike započeli su sakupljanjem podataka s visoko osjetljivim rasporedom lasera i zrcala zvanih Holometar. Ovaj je instrument fino podešen kako bi pokupio sitno kretanje u prostoru-vremenu i otkrio je li zapravo zrnat u najmanjoj mjeri. Eksperiment bi trebao sakupljati podatke najmanje godinu dana, tako da ćemo uskoro možda znati živimo li u hologramu.
Svemir je računalna simulacija
Baš kao zaplet Matrixa, možda živite u vrlo naprednom računalnom programu, a da ga ni ne znate. O nekoj verziji ovog razmišljanja raspravljalo se davno prije nego što je Keanu izgovorio svoje prvo "whoa". Platon se pitao je li svijet kakav percipiramo iluzija, a moderni matematičari se uklapaju u obrazloženje da je matematika univerzalna - zašto je bez obzira na to kada i gdje gledate 2 + 2 uvijek jednak 4? Možda zato što je to osnovni dio načina na koji je svemir kodiran.
U 2012. fizičari sa Sveučilišta u Washingtonu u Seattleu rekli su da ako živimo u digitalnoj simulaciji, možda postoji način da to saznamo. Standardni računalni modeli temelje se na 3D mreži, a ponekad sama mreža generira određene anomalije u podacima. Ako je svemir velika mreža, pokreti i raspodjele visokoenergetskih čestica zvane kozmičke zrake mogu otkriti slične anomalije - propust u Matriksu - i zaviriti u strukturu rešetke. MIT-ov inženjer Seth Lloyd iz 2013. godine utemeljio je intrigantan zaokret na konceptu: Ako se prostor-vrijeme sastoji od kvantnih bitova, svemir mora biti jedno veliko kvantno računalo. Naravno, oba pojma postavljaju zabrinjavajući problem: Ako je svemir računalni program, tko ili što je napisao kod?
Aktivna supermasivna crna rupa u jezgri galaksije Centaur A A baca zrake u svemir. (ESO / WFI (vidljivo); MPIfR / ESO / APEX / A.Weiss i dr. (Mikrovalna); NASA / CXC / CfA / R.Kraft i dr. (Rendgenski) Svemir je crna rupa
Svaka knjiga "Astronomije 101" reći će vam da je svemir izbio za vrijeme velikog praska. Ali što je postojalo prije te točke i što je pokrenulo eksploziju? Dokument iz 2010. godine Nikodema Poplawskog, tada na Sveučilištu Indiana, učinio je da je naš svemir krivotvoren u zaista velikoj crnoj rupi.
Dok Stephen Hawking neprestano mijenja svoje mišljenje, popularna definicija crne rupe je prostorno-vremensko područje toliko gusto da, nakon određene točke, ništa ne može izbjeći njegovo gravitacijsko povlačenje. Crne rupe nastaju kada se gusti omotači materije urušavaju u sebe, poput smrti posebno jakih zvijezda. Neke verzije jednadžbi koje opisuju crne rupe govore da se komprimirana materija ne urušava u potpunosti u točku - ili jedinstvenost - već se odbija, izbacujući vruću iširanu materiju.
Poplawski je smanjio brojeve i ustanovio da opažanja oblika i sastava svemira odgovaraju matematičkoj slici crne rupe koja se rađa. Početni kolaps izjednačio bi se s velikim praskom, a sve u nama i oko njega bilo bi napravljeno od ohlađenih, preuređenih komponenti te skuvane stvari. Još bolje, teorija sugerira da bi sve crne rupe u našem svemiru same mogle biti vrata alternativnih stvarnosti. Pa kako to testiramo? Ovaj se model temelji na crnim rupama koje se vrte jer je ta rotacija dio onoga što sprečava da se izvorna tvar potpuno uruši. Poplawski kaže da bismo u istraživanjima galaksija trebali vidjeti odjek spina naslijeđenog iz naše „roditeljske“ crne rupe, pri čemu se ogromni klasteri kreću u laganom, ali potencijalno uočljivom, preferiranom smjeru.
Svemir je mjehurić u oceanu svemira
Još jedna kozmička zagonetka javlja se kada razmislite o onome što se dogodilo u prvoj krizi sekunde nakon velikog praska. Karte relikvijske svjetlosti emitirane nedugo nakon što se svemir rodio govore nam da je dječji prostor-vrijeme eksponencijalno narastao u tren oka prije nego što se smjestio u još brži stupanj širenja. Ovaj postupak, nazvan inflacija, prilično je popularan među kozmolozima, a ove je godine još više potaknuo potencijalnim (ali još uvijek nepotvrđenim) otkrićem valovanja u prostorno-vremenskom vremenu nazvanim gravitacijskim valovima, koji bi bili produkti ubrzanog rasta.
Ako se potvrdi inflacija, neki bi teoretičari tvrdili da moramo živjeti u mračnom moru više svemira. Neki od najranijih modela inflacije kažu da je prije velikog praska prostor-vrijeme sadržavao ono što je poznato kao lažni vakuum, visokoenergetsko polje lišeno materije i zračenja koje je inherentno nestabilno. Da bi postigao stabilno stanje, vakuum je počeo bubnuti poput lonca s kipućom vodom. Sa svakim mjehurićem rađa se novi svemir, koji stvara beskrajni multiverse.
Problemi s testiranjem ove ideje su u tome što je kosmos smiješno ogroman - promatrajući svemir se proteže na oko 46 milijardi svjetlosnih godina u svim smjerovima - pa čak ni naši najbolji teleskopi ne mogu se nadati da će zaviriti u površinu mjehura tako velikog. Jedna je mogućnost, dakle, tražiti bilo kakav dokaz da se naš svemir mjehurića sudario s drugim. Danas naše najbolje mape svjetlosti relikvija velikog praska prikazuju neobično hladno mjesto na nebu koje bi moglo biti "modrica" od naleta na kozmičkog susjeda. Ili bi to mogao biti statistički tok. Dakle, tim istraživača na čelu sa Carrollom Wainwrightom sa kalifornijskog sveučilišta u Santa Cruzu upravljao je računalnim modelima kako bi otkrio koje bi sve druge vrste tragova banalnog sudara ostavile u odjeku velikog praska.
