Răspunsuri La Cele Mai Mari Provocări Ale științei: Cât De Departe Am Ajuns? - Vedere Alternativă

Cuprins:

Răspunsuri La Cele Mai Mari Provocări Ale științei: Cât De Departe Am Ajuns? - Vedere Alternativă
Răspunsuri La Cele Mai Mari Provocări Ale științei: Cât De Departe Am Ajuns? - Vedere Alternativă

Video: Răspunsuri La Cele Mai Mari Provocări Ale științei: Cât De Departe Am Ajuns? - Vedere Alternativă

Video: Răspunsuri La Cele Mai Mari Provocări Ale științei: Cât De Departe Am Ajuns? - Vedere Alternativă
Video: Deschideti portile 2024, Martie
Anonim

Nu se știe mult despre natura universului în sine. Este curiozitatea inerentă oamenilor, ceea ce duce la căutarea de răspunsuri la aceste întrebări, care conduce știința înainte. Am acumulat deja o cantitate incredibilă de cunoștințe, iar succesele celor două teorii ale noastre - teoria cuantică a câmpurilor, care descrie Modelul Standard și relativitatea generală, care descrie gravitația - demonstrează cât de departe am ajuns în înțelegerea realității în sine.

Multe persoane sunt pesimiste în legătură cu eforturile noastre curente și cu planurile de viitor pentru rezolvarea marilor mistere cosmice care ne dezlănțuiesc astăzi. Cele mai bune ipoteze pentru fizica nouă, inclusiv supersimetria, dimensiunile suplimentare, tehnicolor, teoria șirurilor și altele, nu au reușit până acum să obțină nicio confirmare experimentală. Dar acest lucru nu înseamnă că fizica este în criză. Aceasta înseamnă că totul este exact așa cum trebuie: fizica spune adevărul despre univers. Următorii pași ne vor arăta cât de bine am ascultat.

Cele mai mari mistere ale universului

Cu un secol în urmă, cele mai mari întrebări pe care ni le-am putea pune includeau câteva ghicitori existențiale extrem de importante, cum ar fi:

  • Care sunt cele mai mici componente ale materiei?
  • Sunt cu adevărat fundamentale teoriile noastre despre forțele naturii sau este nevoie de o înțelegere mai profundă?
  • Cât de mare este universul?
  • Universul nostru a existat întotdeauna sau a apărut într-un anumit moment din trecut?
  • Cum strălucesc stelele?

În acea perioadă, aceste mistere ocupau mințile celor mai mari oameni. Mulți nici nu s-au gândit că li se poate răspunde. În special, au necesitat o investiție de resurse atât de uriașe încât s-a sugerat să ne mulțumim pur și simplu cu ceea ce știam la acel moment și să folosim aceste cunoștințe pentru dezvoltarea societății.

Desigur, nu am făcut asta. Investiția în societate este extrem de importantă, dar este la fel de importantă să împingem limitele cunoscutului. Datorită noilor descoperiri și metode de cercetare, am putut primi următoarele răspunsuri:

  • Atomii sunt constituiți din particule subatomice, multe dintre ele fiind subdivizate în constituenți și mai mici; acum cunoaștem întregul model standard.
  • Teoriile noastre clasice au fost înlocuite cu cele cuantice, combinând patru forțe fundamentale: forțe nucleare puternice, electromagnetice, nucleare slabe și forțe gravitaționale.
  • Universul observabil se întinde pe 46,1 miliarde de ani-lumină în toate direcțiile; universul observabil poate fi mult mai mare sau infinit.
  • Au trecut 13,8 miliarde de ani de la evenimentul cunoscut sub numele de Big Bang care a dat naștere universului pe care îl cunoaștem. A fost precedată de o eră inflaționistă de durată nedeterminată.
  • Stelele strălucesc datorită fizicii fuziunii nucleare, transformând materia în energie conform formulei E = mc2 a lui Einstein.

Și totuși, nu a adâncit decât misterele științifice care ne înconjoară. Cu tot ce știm despre particulele fundamentale, suntem siguri că trebuie să existe multe alte lucruri în Univers care încă nu ne sunt cunoscute. Nu putem explica prezența aparentă a materiei întunecate, nu înțelegem energia întunecată și nu știm de ce universul se extinde în acest mod și nu altfel.

Video promotional:

Nu știm de ce particulele sunt la fel de masive precum sunt; de ce Universul este copleșit de materie, nu de antimaterie; de ce neutrinii au masă. Nu știm dacă protonul este stabil, dacă va scădea vreodată sau dacă gravitația este o forță cuantică a naturii. Și deși știm că inflația a fost precedată de Big Bang, nu știm dacă inflația în sine a început sau a fost eternă.

Oamenii pot rezolva aceste ghicitori? Experimentele pe care le putem face cu tehnologia actuală sau viitoare ar putea arunca lumină asupra acestor mistere fundamentale?

Image
Image

Răspunsul la prima întrebare este posibil; nu știm ce secrete ține până când nu vedem. Răspunsul la a doua întrebare este fără echivoc da. Chiar dacă fiecare teorie pe care am adus-o vreodată despre ceea ce este dincolo de granițele cunoscute - Modelul Standard și Relativitatea Generală - este greșit 100%, există o cantitate imensă de informații care pot fi obținute prin efectuarea de experimente pe care intenționăm să le rulăm în continuare. generaţie. Nu construirea tuturor acestor instalații ar fi o nebunie imensă, chiar dacă confirmă scenariul de coșmar de care fizicii de particule s-au temut de mulți ani.

Când auziți despre un accelerator de particule, vă imaginați probabil toate aceste noi descoperiri care ne așteaptă la energii mai mari. Promisiunea unor particule noi, forțe noi, interacțiuni noi sau chiar sectoare complet noi ale fizicii este ceea ce teoreticienii adoră să gafeze, chiar dacă experimentul după experiment merge greșit și nu păstrează acele promisiuni.

Există un motiv întemeiat pentru asta: majoritatea ideilor pe care le putem face în fizică au fost deja excluse sau limitate sever de datele pe care le avem deja. Dacă doriți să descoperiți o particulă, un câmp, o interacțiune sau un fenomen nou, nu ar trebui să postulați ceva care este incompatibil cu ceea ce știm deja cu siguranță. Desigur, am putea face presupuneri care ulterior s-ar dovedi greșite, dar datele în sine trebuie să fie de acord cu orice nouă teorie.

Acesta este motivul pentru care cel mai mare efort în fizică nu se adresează noilor teorii sau idei noi, ci experimentelor care ne vor permite să trecem dincolo de ceea ce am explorat deja. Sigur, găsirea bosonului Higgs ar putea fi un zgomot mare, dar cât de puternic este legată de bosonul Higgs cu bosonul Z? Care sunt toate aceste conexiuni între aceste două particule și altele din modelul standard? Cât de ușor este să le creezi? Odată creat, vor exista decăderi reciproce care diferă de degradarea standardului Higgs plus bosonul Z standard?

Există o tehnică care poate fi folosită pentru a investiga acest lucru: crearea unei coliziuni electron-pozitron cu masa exactă a bosonului Higgs și Z. În loc de câteva zeci sau sute de evenimente care creează bosonii Higgs și Z, așa cum face LHC, puteți crea mii, sute de mii sau chiar milioane.

Desigur, publicul va fi mai încântat să găsească o particulă nouă decât orice altceva, dar nu fiecare experiment este conceput pentru a crea particule noi - și nu trebuie să fie. Unele sunt destinate să investigheze materia deja cunoscută de noi și să studieze în detaliu proprietățile acesteia. Marele Electron-Positron Collider, precursorul LHC, nu a găsit niciodată o singură particulă fundamentală nouă. Ca experimentul DESY, care a ciocnit electroni cu protoni. La fel și colizorul relativ ionic greu.

Image
Image

Și asta era de așteptat; scopul acestor trei coliziuni era diferit. A constat în explorarea materiei care există cu adevărat cu o precizie fără precedent.

Nu se pare că aceste experimente au confirmat doar Modelul Standard, deși tot ce au găsit a fost în concordanță cu Modelul Standard. Au creat noi particule compuse și au măsurat legăturile dintre ele. Au fost descoperite relații de degradare și ramificare, precum și diferențe subtile între materie și antimaterie. Unele particule s-au comportat diferit față de omologii lor din oglindă. Alții păreau să rupă simetria inversării timpului. Cu toate acestea, s-a găsit că alții se amestecă împreună, creând state legate de care nici măcar nu știam.

Scopul următorului mare experiment științific nu este doar căutarea unui lucru sau testarea unei noi teorii. Trebuie să colectăm un set uriaș de date altfel indisponibile și să lăsăm aceste date să ghideze industria.

Desigur, putem proiecta și construi experimente sau observatoare pe baza a ceea ce așteptăm să găsim. Dar cea mai bună alegere pentru viitorul științei va fi o mașină polivalentă care poate colecta cantități mari și variate de date care nu ar fi fost posibile fără astfel de investiții uriașe. Acesta este motivul pentru care Hubble a avut atât de mult succes, de ce Fermilab și LHC au împins granițele mai departe ca niciodată și de ce misiuni viitoare precum Telescopul spațial James Webb, viitoarele observatorii din clasa de 30 de metri sau viitoarele colidare vor fi necesare pentru a răspunde vreodată celor mai fundamentale. întrebări din partea tuturor.

Există un vechi mesaj în afaceri care se aplică și științei: „Mai repede. E mai bine. Mai ieftin. Alege două. Lumea se mișcă mai repede ca niciodată. Dacă începem să economisim și nu investim în „cel mai bun”, va fi ca și cum ai renunța.

Ilya Khel

Recomandat: