Въпросите са толкова големи, колкото вселената и (почти) толкова стари, колкото времето: Откъде дойдох и защо съм тук? Това може да звучи като запитване за философ, но ако желаете по-научен отговор, опитайте да попитате космолог.
Свързано съдържание
- Рядък квартет квазари, открити в ранната Вселена
Този клон на физиката е труден за работа, опитвайки се да декодира природата на реалността, като съчетава математическите теории с множеството доказателства. Днес повечето космолози смятат, че Вселената е създадена по време на големия взрив преди около 13, 8 милиарда години и тя се разраства с непрекъснато нарастваща скорост. Космосът е вплетен в тъкан, която наричаме пространство-време, която е бродирана с космическа мрежа от блестящи галактики и невидима тъмна материя.
Звучи малко странно, но купища снимки, експериментални данни и модели, съставени през десетилетия, могат да направят резервно копие на това описание. И тъй като към снимката се добавя нова информация, космолозите обмислят още по-диви начини да опишат вселената - включително някои чужди предложения, които въпреки това се коренят в солидната наука:
Дали тази колекция от лазери и огледала ще докаже, че Вселената е 2D холограма? (Fermilab) Вселената е холограма
Погледнете стандартна холограма, отпечатана на 2D повърхност и ще видите 3D проекция на изображението. Намалете размера на отделните точки, които съставят изображението, и холограмата става по-рязка. През 90-те физиците осъзнаха, че подобно нещо може да се случи с нашата Вселена.
Класическата физика описва тъканта на пространството-времето като четириизмерна структура, с три измерения на пространството и едно време. Теорията на Айнщайн за общата относителност казва, че на най-основното ниво тази тъкан трябва да е гладка и непрекъсната. Но това беше преди квантовата механика да скочи на сцената. Докато относителността е чудесна при описанието на Вселената на видими мащаби, квантовата физика ни казва за начина, по който нещата работят на нивото на атомите и субатомните частици. Според квантовите теории, ако разгледате тъканта на пространството и времето достатъчно близо, тя трябва да бъде направена от дребни дребни зърна от информация, всяка сто милиарда пъти по-малка от протона.
Физикът от Станфорд Леонард Сускинд и носителят на Нобелова награда Джерард 'т Хофт всеки представиха изчисления, показващи какво се случва, когато се опитате да комбинирате квантово и релативистично описание на пространството и времето. Те откриха, че математически погледнато, тъканта трябва да бъде двуизмерна повърхност и зърната трябва да действат като точките в огромно космическо изображение, определящо „резолюцията“ на нашата 3D вселена. Квантовата механика също ни казва, че тези зърна трябва да изпитват случайни трептения, които понякога могат да замъглят проекцията и по този начин да бъдат открити. Миналия месец физиците от Националната ускорителна лаборатория на Ферми на Министерството на енергетиката на САЩ започнаха да събират данни с високо чувствителна подредба на лазери и огледала, наречени холометър. Този инструмент е фино настроен, за да вземе минимално движение в пространството и времето и да разкрие дали всъщност е зърнест в най-малкия мащаб. Експериментът трябва да събира данни за поне една година, така че може би ще разберем достатъчно скоро дали живеем в холограма.
Вселената е компютърна симулация
Точно като сюжета на Матрицата, може би живеете във високо напреднала компютърна програма и дори не я знаете. Някои версии на това мислене са дискутирани от много време, преди Киану да произнесе първото си „уау“. Платон се запита дали светът, какъвто го възприемаме, е илюзия, а съвременните математици се хващат с причината математиката е универсална - защо е без значение кога и къде гледате, 2 + 2 винаги трябва да е равно на 4? Може би защото това е основна част от начина, по който е кодирана Вселената.
През 2012 г. физиците от Университета на Вашингтон в Сиатъл казаха, че ако живеем в цифрова симулация, може да има начин да разберем. Стандартните компютърни модели се основават на 3D решетка и понякога самата мрежа генерира специфични аномалии в данните. Ако Вселената е обширна мрежа, движенията и разпределенията на високоенергийни частици, наречени космически лъчи, могат да разкрият подобни аномалии - проблем в Матрицата - и да ни надникнат в структурата на мрежата. Документ от 2013 г. на инженера на MIT Сет Лойд изгражда случая за интригуващо завъртане на концепцията: Ако пространството и времето е направено от квантови битове, Вселената трябва да е един гигантски квантов компютър. Разбира се, и двете понятия пораждат тревожен труд: Ако Вселената е компютърна програма, кой или какво написа кода?
Активна свръхмасивна черна дупка в сърцевината на галактика Кентавър А изхвърля в космоса струи радиация. (ESO / WFI (видимо); MPIfR / ESO / APEX / A.Weiss и др. (Микровълнова); NASA / CXC / CfA / R.Kraft и др. (Рентген) Вселената е черна дупка
Всяка книга „Астрономия 101“ ще ви каже, че Вселената е избухнала по време на големия взрив. Но какво съществуваше до този момент и какво предизвика експлозията? Документ от 2010 г. на Никодем Поплавски, тогава в Университета в Индиана, направи случая, че нашата вселена е изкована в една наистина голяма черна дупка.
Докато Стивън Хокинг продължава да променя мнението си, популярната дефиниция на черна дупка е пространство от време-пространство, толкова плътно, че след определена точка, нищо не може да избяга от гравитационното си издърпване. Черните дупки се раждат, когато плътни пакети с материя се срутват, като например по време на смъртта на особено здрави звезди. Някои версии на уравненията, които описват черните дупки, продължават да казват, че сгъстената материя не се срива напълно в точка - или сингулярност -, а вместо това отскача назад, изхвърляйки гореща, бъркана материя.
Поплавски стисна числата и откри, че наблюденията на формата и състава на Вселената съвпадат с математическата картина на раждаща се черна дупка. Първоначалният срив би бил равен на големия взрив и всичко в и около нас ще бъде направено от охладените, пренаредени компоненти на тази бъркалка. Още по-добре, теорията предполага, че всички черни дупки в нашата Вселена може сами да са шлюзове за редуване на реалности. И така, как да го тестваме? Този модел се основава на черни дупки, които се въртят, защото това завъртане е част от това, което пречи на първоначалната материя да се срути напълно. Поплавски казва, че трябва да можем да видим ехо на въртенето, наследено от нашата „родителска“ черна дупка при проучвания на галактики, като огромни клъстери се движат в лека, но потенциално разпознаваема предпочитана посока.
Вселената е балон в океан от вселени
Друг космически пъзел се появява, когато вземете предвид какво се е случило в първите плъзгания на секундата след големия взрив. Картите на реликваща светлина, излъчени малко след като се е родила Вселената, ни казват, че бебешкото пространство-време расте експоненциално в миг на окото, преди да се установи в по-успокоена скорост на разширяване. Този процес, наречен инфлация, е доста популярен сред космолозите и през тази година получи допълнителен тласък с потенциалното (но все още непотвърдено) откриване на пулсации в космическо време, наречено гравитационни вълни, които биха били продукти на бързия растеж.
Ако инфлацията се потвърди, някои теоретици твърдят, че трябва да живеем в пенисто море от множество вселени. Някои от най-ранните модели на инфлация казват, че преди големия взрив, пространството и времето съдържали това, което е известно като фалшив вакуум, високоенергийно поле, лишено от материя и радиация, което по своята същност е нестабилно. За да достигне стабилно състояние, вакуумът започва да бълбука като тенджера с вряла вода. С всеки балон се ражда нова вселена, пораждаща безкраен мултиверс.
Проблемът с тестването на тази идея е, че Космосът е нелепо огромен - наблюдаваната Вселена се простира за около 46 милиарда светлинни години във всички посоки - и дори най-добрите ни телескопи не могат да се надяват да надникнат в повърхността на балон толкова голям. Една от възможностите е да се търсят каквито и да било доказателства за сблъсъка на нашата балон с друга. Днес най-добрите ни карти на реликвената светлина на големия взрив показват необичайно студено място в небето, което може да бъде „натъртване“ от нахлуване в космически съсед. Или може да е статистическа грешка. Така екип от изследователи, ръководен от Карол Уейнрайт от Калифорнийския университет в Санта Крус, управлява компютърни модели, за да разбере какви други видове следи ще оставят сблъсъци в ехото на големия взрив.
