Ji kunên reş zêdetir ez dikarim rave bikim

Ji sedî 80 ew e ku çiqas ronahiya ultraviyole li fezayê "wenda ye". Ev vê dawiyê ji hêla zanyaran ve li ser bingeha çavdêriyên ku bi karanîna spektrografa Kozmîkî ya Origins a ku di Teleskopa Fezayê ya Hubble de hatî saz kirin, hate ragihandin. Ev tê wê wateyê ku divê ew pênc carî ji ya ku em dinivîsin zêdetir be. Ev tenê yek ji gelek mînakên sir û razên gerdûnê ye ku hîn jî hene.

Rêjeya hîdrojena îyonîzekirî ya kozmîkî tîrêjên windabûyî nîşan dide. Jixwe, atom neçar bûn ku fotonan ji deverekê werbigirin, yên ku "elektronan derxistin" ji orbitên wan ên li dora navokên atomê. Çavkaniyên ronahiyê yên naskirî - quasar an - têra ravekirina hejmareke ewqas mezin a atomên îyonkirî nakin.

Bê guman, ev dibe ku ji ber nebûna nimûneya cîhê ku ji bo berhevdanê hatî girtin be. Lekolînwan pêşniyar dikin ku, li ser astek mezin, hevsengiya îyon û radyasyonê dibe ku li hev bikin. Lêbelê mirov dikare bipirse gelo ev nayê wê wateyê ku kozmos heterojen e û li cîhek pir cûda ye ji ya ku em li cîranê dibînin?

Ramana dubare ya hologramê

Prensîba holografî teoriyek e ku ji hêla Gerardus t Hooft û Leonard Susskind ve hatî pêşve xistin, ku di "guhertoya xwe ya bihêz" de diyar dike ku ravekirina her laşek sê-alî an herêmek fezayê di rûberek du-alî ya li dora vê laşê de heye.

1. Nûnertiya grafîkî ya ceribandina holografîk

Di guhertoyek spekulatîftir, "qels" de, ew eşkere dike ku tevahiya Gerdûn dikare wekî avahiyek agahdariya du-alî ya ku li ser asoya kozmolojîk "xêzkirî" were dîtin. Prensîba holografîk dikare ji bo ravekirina paradoksa agahdariyê were bikar anîn kunên reş di çarçoveya teoriya string de.

Fikra holograma fezayê ya Stephen Hawking bi xwe ye. Di nîvê salên 70-an de, Hawking bi teorîkî pêşbînî kir ku çalên reş dê di dawiyê de biherikin û winda bibin. Ji vê cotê re radyasyona Hawking tê gotin. Tê de tu agahî li ser çala reş nîn e, ji ber vê yekê dema ku ew dihele, hemû daneyên li ser stêrka ku çala reş jê çê bûye, her û her winda dibin.

Lêbelê, ev nakok bi baweriya berfireh a ku agahdarî nayê tunekirin e. Bi vî rengî, paradoksek agahdarî hate afirandin. qula reş. Jacob Bekenstein, alimekî li zanîngeha Îbranî ya Orşelîmê, dest pê kir ku vê paradoksê çareser bike. Bi dîtina wî, entropiya kunek reş, hevwateya agahdariya ku tê de ye, bi qada asoya bûyera wê re têkildar e.

Asoya bûyerê xaleke teorîk e ku ji derveyî wê veger tune ye, yanî. her tiştê ku derbas dibe, ji hêla çala reş ve tê kişandin. Li ser bingeha teoriyên Hawking û Bekenstein, teorîsyenan gihîştine wê encamê ku pêlên kuantûmê yên mîkroskopî yên li asoya bûyerê dikarin agahdariya li ser çalên reş kod bikin. Ev tê wê wateyê ku agahdariya XNUMXD ya li ser stêrka ku çala reş pêk aniye dikare di asoya bûyera XNUMXD ya çala reş de were kod kirin.

Susskind û Hooft ev yek li tevahiya gerdûnê dirêj kirin, pêşniyar kirin ku ew jî asoya bûyerê heye. Ev cihê ku di dema hebûna xwe de lê berfireh bûya. Teorîsyenên String bi vê dîtinê re hevbîr in.

Ezmûna ku di havîna 2014an de bi kodnavê Fermilab E-990 dest pê kir, tê gotin ku "ceribandin ka gerdûn hologram e." Armanca wê ew e ku xwezaya kuantûmî ya fezayê bi xwe û hebûna tiştê ku zanyar jê re dibêjin "dengê holografîk" nîşan bide.

Wekî ku tê zanîn, prensîba nediyariya kuantûmê ya Heisenberg nîşan dide ku ne mimkûn e ku di heman demê de cîh û leza pirçikên bingehîn diyar bikin. Naha zanyar dixwazin fêr bibin ka cîhê ku madde tê de dimîne, dilerize û dimeşe xwedî heman nezelaliyê ye, ango. di heman demê de karakterek kuantûmê jî heye.

Ger ew domdar bûya û ne di bin guheztinên kuantûmê de bûya, wê hingê ew ê xalek referansê ya teorîkî nîşan bide ku dihêle ku meriv bi duristî perçeyan rave bike. Lê zanyar guman dikin ku ne wusa ye, û geometrîya fezayê jî di bin guheztinên kuantûmî yên weha de ye, ku jê re dibêjin "dengê holografî".

Ezmûna ku li Fermilab hatiye plankirin ew e ku amûrek bi navê holometer were ceribandin. Ew ji du interferometreyên li kêleka hev pêk tê ku tîrêjên lazerê yên yek kîlowatî dişînin amûrek ku wan dike du tîrêjên 40 metreyî yên perpendîkular.

Dûv re ew vedigerin xala dabeşkirinê, di ronahiya tîrêjên ronahiyê de guheztinan çêdikin. Ger ew di cîhaza dabeşkirinê de bibin sedema tevgerek diyarkirî, wê hingê ev ê lerza fezayê bixwe îsbat bike (1). Di sala 2009 de, Craig Hogan, fîzîknasek ji heman Fermilab, teoriyek holografîk li ser bingeha ceribandinên xwe pêşniyar kir.

Wî dît ku deng ji qiraxa feza-demê tê, ku dem û mekan ji avakirina domdarekê radiwestin. Teoriya holograman hin paradoksên ku pê re têkildar in baş rave dike kunên reş an jî têgînên bingehîn ên avahiya gerdûnê.

Hin zanyar pêşniyar dikin ku wê bi tevahî rastiyê dirêj bikin. Lêbelê, pejirandina wê tê vê wateyê ku em bi têgînê re razî ne ku hemî ezmûna meya rojane ne tiştek din e ji bilî ronîkirina holografî ya pêvajoya laşî ya ku li cîhek du-alî ya dûr pêk tê.

2. Antenna înterferometreya lazer-based space pêşketî - eLISA

Nêzîk Binêrin Li Cihê

Hebûna pêlên gravîtasyonê yên bingehîn jî bi "deng"a feza-demê ve girêdayî ye. Ji hêla hin kesan ve wekî bûyera zanistî ya herî girîng a sedsalê tê hesibandin, vedîtina wan a payebilind ji hêla stêrnasan û çavdêriya BICEP2 ve berê ketiye nav pirsê, ji ber ku gumanbar bawer dikin ku çavdêrî ji toza kozmîk nayên hesibandin û ji ber vê yekê dibe ku xelet bin. .

Lêbelê, di pratîkê de, ev vedîtinê betal nake, lê tenê tê vê wateyê ku dibe ku encamên wê hewceyê verastkirina zêde be. Hate gotin ku ev baştirîn tesdîqkirina nisbeten giştî ye, û her çend ew ne tenê delîla rastiya îddîayên Albert Einstein e, ne jî, xuyaye, ya herî îqnaker e, dîtina fîzîknasê mezin divê gelek caran were verast kirin. da ku tu şik tunebe ku ew baştirîn wesfê gerdûnê ye.

Di salên pêş de, zanyar dê hebin û dê bêtir û bêtir amûrên wan hebin da ku diyardeyên ku heya nuha hatine zanîn bi giranî ji ramana teorîk lêkolîn bikin. Yek ji wan, bi navê Antenna Fezayê ya Interferometer a Pêşketî ya Laser (eLISA), ji bo tesbîtkirina pêlên gravîtasyonê yên ku ji ber lihevketina girseyên mezin têne çêkirin, hatî çêkirin. kunên reş (2).

Çavdêrgeheke din a fezayê, Euclid, ew e ku lêkolîn bike ka gerdûn çawa berfireh bûye û ew çawa bi madeya tarî û enerjiyê re têkildar e. Tê payîn ku teleskopa fezayê Athena çavkaniyên bihêz ên tîrêjê yên X-ê li derûdora çalên reş tomar bike. Çavdêrxaneya gravîtasyonel a lazer-înterferometrîk a li ser erdê (LIGO) jî dê qulên reş lêkolîn bike.

Û toreke teleskopan ku li çaraliyê dinyayê ye, ku bi hev re wekî Teleskopa Event Horizon tê zanîn, dikare çavek li qula reş li navenda Riya Şîrî ya me. Hêviyên herî mezin ji bo ceribandina teoriya nisbiyeta giştî ya Einstein bi çavdêriyek din ve girêdayî ye, Qada Kilometer Array (SKA).

Wekî ku ji navê xwe diyar dike, qada giştî ya antênên vê kompleksê divê kîlometreyek çargoşe be (3), û hestiyariya wê divê 50 carî ji kapasîteyên cîhazên ku heya nuha ji me re hatine zanîn zêdetir be. Ew ê ji 4 antên kesane yên li Rojavayê Avusturalya û Afrîkaya Başûr pêk were.

Hemî hêmanên vê pergalê dê bi fîberên optîkî ve bi superkomputerek mezin ve werin girêdan, ku karê wê dê çêkirina wêneyek tevlihev be. SKA dê ji sala 2022-an zûtir dest bi xebatê bike.

3. Rêzek kîlometre çargoşe

Big Bang - NA!

Lêbelê, berî ku amûrên zanistî yên bi têra xwe rast daneyên bê guman bidin me, şerkerên astrofizîka teorîk tiştek heye ku nîşan bidin. Û ew dikarin we şok bikin. Dikare were gotin ku teoriya nû ya kozmolojîk a fîzîknasên Taywanî ji bo tiştekê tiştek dide.

Di modela wan de, enerjiya tarî winda dibe, ku ji hêla gelek lêkolîneran ve pir pirsgirêk e. Mixabin, divê em ji vê rastiyê derkevin ku Gerdûn ne destpêk û ne jî dawî heye. Ji ber vê yekê Teqînek Mezin, ya ku pir zanyar û mirovên asayî jixwe jê re fêr bûne, tune bû!

Nivîskarê modelek nû ya her tiştî, Wung-Yi Shu ji Zanîngeha Neteweyî ya Taywan Tsinghua, dem û mekan ne wekî hêmanên cihêreng, lê wekî hêmanên ji nêz ve girêdayî ku dikarin bi hevûdu re werin guheztin binav dike.

Di vê modelê de ne leza ronahiyê û ne jî domdariya gravîtasyonê sabît nîn in, lê di veguherîna dem û girseyê de ji bo mezinahî û fezayê gava ku gerdûn berfireh dibe. Teoriya Shu dikare wekî xeyalek were hesibandin, lê modela "kevneşopî" ya gerdûnek berbelavbûyî bi ji sedî 75 vebûna enerjiya tarî jî dibe sedema pirsgirêkan.

Hin diyar dikin ku bi alîkariya vê teoriyê, zanyar "di binê xalîçeyê" de zagona fizîkî ya parastina enerjiyê girtin. Teoriya Taywanî prensîbên parastina enerjiyê binpê nake, lê, di encamê de, pirsgirêkek bi tîrêjên paşîn ên mîkropêl re heye, ku wekî bermayek Teqîna Mezin tê hesibandin. Xebatên li ser başkirina teoriya wî berdewam dikin.

4. Pirrengî yek ji dîtinên hunerî ye

Zanyarê Hindî Abhas Mîtra jî bi salan rexnegirekî berdewam ê teoriya Teqîna Mezin e. Ew xebatên xwe di kovarên zanistî yên mezin de diweşîne, lê piraniya zanyaran wî paşguh dikin. Ew jî gumanê li ser hebûnê dike kunên reş wek ku zanista nûjen têdigihîje.

Dema ku Stephen Hawking di destpêka sala 2014-an de teoriya xwe ya çalên reş guherand, Mîtra îdia kir ku fîzîknasê navdar niha li ser van tiştan heman tiştan dibêje ku wî bi xwe jî bi salan gotiye, ecêbmayî maye ku gava ew bê guhdan, axaftina Hawking ewqas berfireh dibe. şîrove kirin.

Wekî ku em dizanin, Hawking di van demên dawî de argû kir ku yek ji "baweriyên" herî pir caran tê dubare kirin kunên reş - Têgîna asoya bûyerekê ku tiştek jê wêdetir nikare bi fîzîka kuantûmê re li hev neke.

Ceribandinên teorîk ên fîzîknas Joe Polchinski ji Enstîtuya Kavli li Kalîforniyayê nîşan didin, bo nimûne, ku ger ev asoya bûyera nebinavkirî bi fîzîka kuantûmê re hevaheng be, diviya bû ku ew tiştek mîna dîwarek ji agir, parçeyek hilweşiyayî be.

Hawking têgihiştinên xwe yên nû li serhêl wekî Parastina Agahdariyê û Pêşbîniya Hewayê ji bo Çalên Reş weşand. Wî di hevpeyivînek bi Nature re pêşveçûna nêrînan rave kir. Pêşniyara nû ya Hawking "asoyek xuyayî" ye ku tê de madde û enerjî bi demkî têne hilanîn û dûv re bi rengek berovajîkirî têne berdan.

Bi rastî, ev yek dûrketinek ji ramana sînorê zelal a qulikek reş e. Fîzîknas di xebata xwe ya dawî de îddîa dike ku ev der e qula reş tu asoyeke mutleq çê nabe, ji ber vê yekê tu carî mekanek girtî namîne ku tiştek jê wêdetir neçe.

Di şûna wê de, guheztinên mezin ên feza-demê li dora wê diqewimin, ku tê de dijwar e ku meriv qala veqetîna tûj a qulikek reş ji cîhê derdorê bike. Encamek din a ramanên nû yên Hawking ev e ku madde bi awayekî demkî di nav kunek reş de tê girtin, ku dikare her tiştî ji hundur "hilweşîne" û berde. Ji bo ku agahî winda nebin, berê derket qula reş ew ê bi tevahî bihele.

Pirreng û dîtin

Ger em du vedîtinên mezin di ramanên zanistî de li hev bikin - Bozona Higgs a sala 2012 û îsal, ku ji hêla teleskopa BICEP2 ve hatî çêkirin, û derheqê pêlên gravîtasyonê de, ku qonaxa enflasyonê ya berfirehbûna gerdûnê piştrast dike, wê hingê ... dibe ku encam neçaverê bin. .

5. Dîtbarkirina Gerdûnê

Mînakî, wusa ku bêyî "tiştek din" Gerdûn dê demek pir dirêj nebûna. Zanyarên Brîtanî ji King's College London kaxezek weşandine ku nîşan dide ku heke her tiştê ku em dizanin li "qada Higgs" ya ku girseya kerpîçan dide hebe, û çavdêriyên BICEP2 rast bin, wê hingê tê piştrast kirin ku qonaxek "push" ya enflasyonê heye. keriyên li qada Higgs, lê gerdûn wê demê ew ê ji saniyeyekê zêdetir neke!

Ji ber ku ev yek pêk nehat, divê em hebûna "tiştek"ek din, hin elementek, ji ber vê yekê gerdûna ku di encamê de di cih de vedigere di nav xwe de hilnaweşe. Di vê navberê de, gerdûn 13,8 mîlyar sal e ku li dora xwe ye.

Robert Hogan, yek ji nivîskarên lêkolînê li Zanîngeha Londonê, şîrove dike: "Heke ya ku BICEP2 nîşan da rast be, wê hingê pêdivî ye ku hin fîzîka perçeyên balkêş li derveyî Modela Standard hebe." Dîtina pir-gerdûnek (4), ku tê de gerdûna me tenê yek ji bêdawîtiya yên din e ku mîna bilbilên di şûkên sabûnê de derdikevin, her ku diçe populertir dibe..

Wê hingê cîh-dem dê têgehek pir berfirehtir be ji ya ku em di bilbilê xwe de dibînin. Balkêş e, ku ev têgeha pir spekulatîf teoriya Einstein têk nade, lê wê di perspektîfek bi tevahî nû de vedihewîne. Ev nêrîn bi mekanîka kuantûmê re yekbûneke teoriya nisbîbûnê ye.

Ev tê wê wateyê ku dev ji ramana cîhek domdar û berfireh a ku di berjewendiya tiştek perçebûyî û atomî de pêş dikeve, dizivire û diqelişe. Fizîka nû ya ku dê ji vê derkeve, dibe ku ji teoriyên îro serdest pir hêsan be!

Mizgîn û paradoksên ku zanistê diêşînin dê ji holê rabin. Lêbelê, dijwar e ku meriv bêje ka yên din, yên din, dê cîhên xwe bigirin. rewşa nû gerdûn ji ber ku dê ji bo me zehmet be ku em vê yekê fêm bikin, û her weha rewşa beriya Big Bangê, dema ku dem tune bû, bi kêmanî di wê wateyê de ku em dikarin têbigihîjin.

Heya ku em bersivek û bi kêmanî yek ramanek diyar der barê jêder, xweza û çarenûsa gerdûnê de nebin, divê em bi kêmanî xwe bi dîmenên xweşik dilnizînin... Mînakî, wek mînak simulasyona komputerê ya Illustris ku ji hêla stêrnasan ve hatî çêkirin.

Ji bo cara yekem, gengaz bû ku pêşveçûna gerdûnê bi hûrgulî ji nû ve were afirandin, ji heyama yekser piştî Teqîna Mezin heya niha. Superkomputerên ku ji bo çêkirina modelê hatine bikar anîn şeş mehan li ser wê xebitîn. Modelkirin hemûyan nagire gerdûnji ber ku makîneyên me hîna nekarin wê bi rê ve bibin.

Ji ber vê yekê, em pêşveçûna maddeya kozmîk dibînin ku kubek bi qiraxa 350 mîlyon salên ronahiyê tije dike - ev herêmek pir mezin e ku tevahiya gerdûnê temsîl dike. Çalakî 12 sal piştî Big Bangê dest pê dike. Ew guherînên bi mîlyaran salan, çêbûna galaksiyan û avahiyên mezintir nîşan dide.

Ji bo afirandina vê simulasyonê, hemî zanyariyên ku heya niha li ser qanûnên ku fezayê birêve dibin, û encamên çavdêriyên teleskopî, di serî de teleskopa Hubble, hatine bikar anîn. Lêkolîneran maddeya tarî ya razdar û enerjiya tarî hesab kirin.

Bi demê re, maddeya tarî di nav kom û fîlmanên dirêj de (5) kom bû, celebek tevnek gerdûnî çêkir. Bi demê re, van tîrêjan ber bi maddeya normal ve hat kişandin, ku di eslê xwe de ji tevliheviya hîdrojen û helyûmê pêk dihat.

Ji wê ewrên gazê yên navstêrkî, stêrk, galaksî û komikên galaksiyan çêbûn. Di dîtbariyê de, ew li gorî germahiyê, bi rengê ji kesk û sor berbi spî diguhere. Heger tam ne wusa bûya jî, vîzyona pêşniyarkirî ne xirab e...