La sfârșitul secolului XIX, se părea că, în general, totul era deja clar atât cu structura naturii, cât și cu legile ei. A rămas să se ocupe de mici detalii și probleme enervante, cum ar fi, din anumite motive, un electron deschis și mici discrepanțe între orbitele reale și calculate ale lui Mercur. Nimeni nu și-a imaginat că va veni o revoluție științifică și că va apărea teoria relativității, mecanicii cuantice și fizicii atomice. La începutul secolului XXI, istoria pare să se repete.
În ultimii 10 ani, știința a acumulat deja un număr suficient de ghicitori, a căror soluție poate duce la o altă revoluție științifică. Fenomenele descoperite de astronomie, fizică și științele pământului, precum și unele care încă nu au fost găsite (cum ar fi un monopol), deci nu se încadrează în idei moderne despre natură care, dacă nu găsesc nicio explicație acceptabilă în cadrul teoriilor existente, acestea vor necesita modificări la aceste teorii.
„Chaskor” a decis să înceapă prin alegerea a șapte fenomene, căutarea unei explicații care ar putea deveni fatidice pentru științele Universului - astrofizică și cosmologie.
1. Axa răului
La mijlocul secolului trecut, cosmologii (unul dintre primii care au venit cu această idee a fost Georgy Gamow) a sugerat ca după Big Bang, care a dat naștere Universului nostru, să rămână radiații reziduale slabe. El a fost descoperit în 1965 de oamenii de știință americani Penzias și Wilson (iar în 1978 au primit premiul Nobel pentru fizică pentru asta). Și, în general, nu au existat probleme speciale cu această radiație relicvă, până când precizia instrumentelor a atins un anumit prag, dincolo de care în 2005 astrofizicienii britanici au descoperit un fenomen uimitor. Modelul distribuției CMB, în locul distribuției aleatorii așteptate a regiunilor puțin mai mult sau puțin mai „fierbinți” împrăștiate într-o ordine arbitrară în Univers, s-a dovedit a fi ordonat într-o anumită direcție. Această imagine a primit porecla răsunătoare "axa răului", deși, desigur,dacă a provocat ceva probleme, era doar principiul fundamental al izotropiei spațiului sau, mai simplu, ideea că Universul este, în esență, același, în orice direcție ai privi. Dacă radiația cosmică are o anumită orientare, atunci împreună cu acest principiu va fi necesar să scăpați de ideile despre istoria Universului pe care cosmologia modernă o are.
Poate că nu este chiar atât de rău. Este posibil ca unele grupări de galaxii, nu foarte departe de noi, să interfereze cu omogenitatea radiațiilor. Până la urmă, putem observa Universul până acum exclusiv din vecinătatea Sistemului Solar, adică din interiorul propriei noastre Galaxii. Poate că datele pe care astrofizicienii le vor primi până la sfârșitul anului 2012 de la instrumentele satelitului Planck lansate de NASA vor aduce claritate imaginii radiațiilor de fond.
Video promotional:
2. Bule galactice
Chiar și în Galaxia noastră există multe lucruri mai interesante și de neînțeles. Cele mai recente date ale unui alt satelit NASA, Fermi, i-au încurcat pe astronomi. Telescopul cu raze X a descoperit două formațiuni sferice gigantice (nu, nu chiar așa - GIANT) adiacente centrului galaxiei noastre. Diametrul lor este de aproximativ 25 de mii de ani lumină, adică cele două diametre ale acestora sunt aproximativ egale cu jumătate sau o treime din diametrul Căii Lactee. Ambele „bule” emit în mod activ în gama radiațiilor gamma dure. Dacă am putea vedea în acest interval, „bulele” ar ocupa jumătate din cer. Energia de radiație a fiecăreia dintre „bule” este aproximativ egală cu explozia a 100 de mii de supernovee simultan.
De unde provin aceste „bule”, astrofizicienii nu pot spune, asumând cu precauție până acum că au fost formate ca urmare a emisiilor super-puternice dintr-o gaură neagră imensă situată în centrul Galaxiei. Adevărat, astronomii nu au mai văzut niciodată așa ceva înainte. Și să-și imagineze ce fel de cataclism ar putea lăsa în urma unor astfel de consecințe vii, ele încă nu pot.
3. Curentul întunecat
Dacă am putea găsi niște bule ciudate în propria noastră galaxie, atunci ce ne putem aștepta de la acele locuri din Univers pe care încă nu le vedem și în următorii câteva miliarde de ani nu le vom vedea - pur și simplu pentru că sunt situate prea departe de noi. Dacă ne bazăm pe același principiu al izotropiei, atunci nu se așteaptă nimic prea surprinzător. Dar trebuie să.
În 2008, un grup de cercetători condus de Alexander Kashlinsky lucrează la Centrul de Cercetare NASA. Goddard, a descoperit că mai multe grupări de galaxii se deplasează cu o viteză neobișnuit de mare (aproximativ 1000 km / s) spre o mică zonă a cerului înstelat dintre constelațiile Centaurus și Parus. Acest flux galactic Kashlinsky a fost numit „întuneric”, în cinstea misterioasei materii întunecate și a energiei întunecate.
Ceea ce este neobișnuit în această mișcare este faptul că nu există nimic în regiunea indicată a spațiului care să atragă aceste grupări uriașe de stele. Sau nu este vizibil. Este posibil ca ceea ce îi atrage să fie situat dincolo de orizontul universului vizibil. Dar ce? Evident, ceva foarte mare. Singura problemă este că acest „ceva foarte mare” trebuie să fie FOARTE MARE. Atât de mare încât ar trebui să depășească ca mărime tot ceea ce astronomia modernă a fost capabilă să discerne în spațiu până acum.
Dar chiar dacă nu se știe încă ce este, cosmologia are deja o problemă. Dacă un astfel de Leviatan cosmic există undeva acolo, atunci acești Leviatani trebuie să ajungă în altă parte. Dar nu le pot vedea.
Au existat chiar suspiciuni că poate acest lucru incredibil nu provine deloc din universul nostru. Poate că aceasta este o confirmare a uneia dintre teoriile cosmologice alternative, conform cărora Universul nostru nu este deloc singur, ci alături (deși nu este foarte clar în ce sens - alături de el) există altele, iar un fel de vecin atrage mii metagalaxy?
4. constantă variabilă
Aparent, chiar nu știm ceva despre natură. Confirmarea indirectă a faptului că universul nu este ordonat în mod uniform este cea mai recentă informație obținută de astrofizicieni australieni, care au venit cu ideea de a compara datele analizei spectrale obținute de telescoape care observă diferite regiuni ale spațiului. Dacă calculele lor sunt corecte (și în cei 10 ani care au trecut de la prima publicare, nimeni nu a reușit să-și respingă concluziile), atunci una dintre constantele fizice fundamentale - constanta de structură fină responsabilă pentru unul dintre cele trei tipuri principale de interacțiune a materiei (electroweak) - nu este deloc este constantă, iar raportul dintre sarcina electrică și viteza luminii se schimbă în funcție de locul din Univers. Mai mult, harta locației „axei” modificărilor constantei indică aproximativ aceeași direcție cu metagalaxiile din „curentul întunecat” al lui Kashlinsky.
Astrofizicienii cer deja o clarificare a calculelor australienilor, iar fizicienii sunt indignați, deoarece acordul cu variabilitatea constantelor este ca și cum ar fi obligat să inventăm din nou fizica modernă. Și, în același timp, să recunoaștem că umanitatea a apărut într-adevăr într-un loc ciudat al Universului (sau al unui Univers ciudat), unde erau cele mai potrivite condiții pentru acest lucru.
5. Gravitatea asimetrică
Pentru anomaliile constantelor, totuși, nu este necesar să călătoriți până la sfârșitul lumii (totuși, nu totul este clar cu lumina, ci mai mult pe cel de mai jos). Cu câțiva ani în urmă, angajații aceleiași NASA americane au atras atenția asupra faptului că navele lor spațiale nu zburau în sistemul solar exact așa cum era planificat.
Inginerii care intenționează să lanseze nave spațiale către planete îndepărtate și-au dat seama de mult timp că este posibil să-și ajute motoarele să funcționeze dacă profită de atracția planetelor din apropiere sau de Soare: zborul pe lângă ele de-a lungul traiectoriei corecte poate oferi navei spațiale o accelerare suplimentară și reduce semnificativ durata expedițiilor spațiale și economisește combustibil.
O comparație exactă a traiectoriilor calculate și reale a arătat însă că vehiculele pot primi o accelerație neplanificată. În decembrie 1990, nava spațială Galileo a folosit Pământul în sine pentru a accelera înainte de a merge la Jupiter. În consecință, el a primit o accelerație suplimentară, neprevăzută în grafic, care s-a ridicat la 3,9 mm / s. Un alt dispozitiv, trimis în 1998 cometei Shoemaker, a primit o accelerare și mai mare - 13,5 mm / s.
Aceste abateri sunt mici și, din fericire, nu au afectat rezultatele expedițiilor, dar cercetătorii încă nu le pot explica, cel puțin din punctul de vedere al fizicii obișnuite. Explicațiile alternative, însă, sunt suficiente - de la posibila asimetrie a câmpului gravitațional și influența materiei întunecate la nevoia de a modifica teoria relativității sau chiar de a schimba punctul de vedere asupra constanței vitezei luminii.
6. lumină lentă
În 2005, astronomii care lucrează cu telescopul cu radiografie MAGIC de la Observatorul din Insulele Canare și observând o explozie de raze X din centrul galaxiei Markarian 501, situată la 500 de milioane de ani lumină distanță, au atras atenția asupra unei anomalii de neînțeles. Cantitatea gamma de energie mare a fost detectată de telescop cu 4 minute mai târziu decât cantitatea de energie mai mică. În acest caz, acești fotoni au apărut simultan.
Dacă urmăm teoria specială a relativității, atunci aceasta nu poate fi. Deoarece radiațiile electromagnetice trebuie să se propage într-un vid la aceeași viteză - viteza luminii. Indiferent de energia acestei radiații. Dacă credeți rezultatele observațiilor, atunci viteza luminii nu este deloc constantă și depinde de energia fotonilor luminii.
Observațiile de pe Pământ au confirmat și datele de la telescopul cu raze X Fermi, care a înregistrat un decalaj de 20 de minute de raze gamma dure, care au fost emise simultan cu fotoni de energie mai mică ca urmare a unui fel de cataclism cosmic care a avut loc la o distanță de 12 miliarde de ani lumină.
Mai ales, dezvoltatorii teoriei gravitației cuantice au fost încântați de aceste rezultate, care, spre deosebire de teoria generală a relativității a lui Einstein, prevede astfel de schimbări. Cu toate acestea, poate, din nou, nu a fost fără energie întunecată. Sau fără holografie.
7. Zgomot gravitațional
Una dintre consecințele teoriei generale a relativității (este și teoria modernă a gravitației) este prezența undelor gravitaționale, care ar trebui să îndoaie continuul spațiu-timp, de exemplu, ca urmare a coliziunii unor obiecte spațiale mari (în regulă, FOARTE MARE), de exemplu negru masiv găuri.
Până acum, însă, nimeni nu a înregistrat aceste valuri. Poate că a eșuat: la urma urmei, detectoarele acestor unde trebuie pur și simplu să fie foarte mari. Unul dintre acești detectori - GEO600 - a fost construit în urmă cu câțiva ani pentru experimente comune efectuate de oameni de știință din Marea Britanie și Germania, în apropiere de Hanovra. De asemenea, acest detector nu a detectat încă unde gravitaționale. Dar este posibil să primească din greșeală o dovadă a unei alte teorii a gravitației.
În 2008, fizicianul Craig Hogan al Laboratorului Național. Fermi (SUA) a formulat conceptul potrivit căruia realitatea noastră fizică este rezultatul proiecției limitelor universului. El a numit-o principiul holografic. Informația, care este concentrată pe granițele Universului, nu este distribuită în mod continuu peste el, ci constă din „biți”, ale căror dimensiuni corespund așa-numitei quanta a spațiului. Hogan nu s-a oprit la evoluțiile teoretice, dar a încercat să prezică modul în care teoria sa poate fi confirmată prin experiment: detectoarele de unde gravitaționale ar trebui să înregistreze „zgomotul” spațiului-timp. Și a trimis aceste calcule echipei GEO600.
Din coincidență (sau nu atât de mult), o echipă de oameni de știință din Hanovra încerca doar să facă față zgomotului pe care detectorul îl înregistra constant. În mod surprinzător, parametrii acestui zgomot se potriveau cu cei prevăzuți de Hogan. Va fi posibil să verificați dacă zgomotul din detector este într-adevăr cauzat de spațiul-timp în sine, sau cauza acestuia este ceva mai prozaic, acesta va fi posibil numai după finalizarea reglării fine a echipamentului, care ar trebui finalizată în 2011. Între timp, zgomotul nu a plecat nicăieri, iar oamenii de știință nu au o explicație inteligibilă - în afară de principiul holografic.
PS Dacă ați acordat atenție, ghicitorile la scară mare sunt adesea asociate cu fenomenele celor mai mici scale - nivelul particulelor elementare. Despre ceea ce fizica elementară modernă a particulelor încearcă să descopere în articolul următor.
Autor: Vladimir Kharitonov
