Zijn we intelligent genoeg om het universum te begrijpen?

Het waarneembare heelal kan soms op een bord worden geserveerd, zoals muzikant Pablo Carlos Budassi onlangs deed door logaritmische kaarten van Princeton University en NASA te combineren tot één gekleurde schijf. Dit is een geocentrisch model: de aarde bevindt zich in het midden van de plaat en het oerknalplasma bevindt zich aan de randen.

Visualisatie is net zo goed als alle andere, en zelfs beter dan welke andere dan ook, omdat het dicht bij het menselijke gezichtspunt staat. Er zijn veel theorieën over de structuur, de dynamiek en het lot van het heelal, en het kosmologische paradigma, dat al tientallen jaren wordt aanvaard, lijkt de laatste tijd een beetje af te brokkelen. Er klinken bijvoorbeeld steeds vaker stemmen die de oerknaltheorie ontkennen.

Het universum is een tuin vol eigenaardigheden, door de jaren heen beschilderd door de ‘mainstream’ natuurkunde en kosmologie, gevuld met bizarre verschijnselen zoals gigantische quasars vliegt met een razende snelheid van ons weg, donkere materiedie niemand heeft ontdekt en die geen tekenen van versnellers vertoont, maar ‘noodzakelijk’ is om de te snelle rotatie van het sterrenstelsel te verklaren, en ten slotte: Oerknaldie de hele natuurkunde veroordeelt om te worstelen met het onverklaarbare, althans voorlopig, kenmerken.

er was geen vuurwerk

De originaliteit van de oerknal volgt direct en onvermijdelijk uit de wiskunde van de algemene relativiteitstheorie. Sommige wetenschappers zien dit echter als een problematisch fenomeen, omdat wiskunde alleen kan verklaren wat er onmiddellijk na ... gebeurde - maar het weet niet wat er op dat zeer eigenaardige moment gebeurde, vóór het grote vuurwerk (2).

Veel wetenschappers schuwen dit kenmerk. Al was het maar omdat, zoals hij onlangs zei Maar Ahmed Farah van de Ben Universiteit in Egypte: “daar werken de wetten van de natuurkunde niet meer.” Farag met een collega Saurya Dasem van de Universiteit van Lethbridge in Canada, presenteerde in een artikel uit 2015 in Physics Letters B een model waarin het universum noch begin noch einde heeft, en daarom geen singulariteit.

Beide natuurkundigen lieten zich inspireren door hun werk. David Bohm sinds de jaren 50. Hij overwoog de mogelijkheid om de geodetische lijnen die bekend zijn uit de algemene relativiteitstheorie (de kortste lijnen die twee punten verbinden) te vervangen door kwantumbanen. In hun artikel pasten Farag en Das deze Bohm-trajecten toe op een vergelijking die in 1950 werd ontwikkeld door de natuurkundige Aan Amala Kumara Raychaudhury van de Universiteit van Calcutta. Raychaudhuri was ook de leraar van Das toen hij in 90 studeerde. Met behulp van de vergelijking van Raychaudhuri verkregen Ali en Das de kwantumcorrectie Friedman-vergelijkingdie op zijn beurt de evolutie van het heelal (inclusief de oerknal) beschrijft in de context van de algemene relativiteitstheorie. Hoewel dit model geen echte theorie van kwantumzwaartekracht is, bevat het elementen van zowel de kwantumtheorie als de algemene relativiteitstheorie. Farag en Das verwachten ook dat hun resultaten stand zullen houden, zelfs als er eindelijk een volledige theorie van de kwantumzwaartekracht is geformuleerd.

De Farag-Das-theorie voorspelt noch de oerknal, noch de oerknal grote crash terugkeer naar de singulariteitstoestand. De kwantumtrajecten die Farag en Das gebruiken, verbinden nooit en vormen daarom nooit een enkelvoudig punt. Vanuit kosmologisch oogpunt, zo leggen de wetenschappers uit, kunnen kwantumcorrecties worden beschouwd als een kosmologische constante en is het niet nodig om donkere energie te introduceren. De kosmologische constante leidt ertoe dat de oplossing voor de vergelijkingen van Einstein een wereld van eindige omvang en oneindige leeftijd kan zijn.

Dit is niet de enige theorie die recentelijk de ideeën over de oerknal ondermijnt. Er zijn bijvoorbeeld hypothesen dat toen tijd en ruimte verschenen, deze ontstonden tweede universumwaarin de tijd achteruit stroomt. Deze visie wordt gepresenteerd door een internationale groep natuurkundigen bestaande uit: Tim Kozlovski van de Universiteit van New Brunswick, Markten Flavio Omtrek van het Instituut voor Theoretische Fysica en Julian Barboura. De twee universums die tijdens de oerknal zijn gevormd, zouden volgens deze theorie spiegelbeelden van zichzelf moeten zijn (3), dus ze hebben verschillende natuurwetten en een ander gevoel voor het verstrijken van de tijd. Misschien dringen ze elkaar binnen. Of de tijd daarin vooruit of achteruit stroomt, bepaalt het contrast tussen hoge en lage entropie.

Op zijn beurt heeft de auteur van nog een nieuw voorstel voor een model van alles, Wong Tzu Shu van de National Taiwan University, beschrijft tijd en ruimte niet als afzonderlijke dingen, maar als nauw verwante dingen die in elkaar kunnen overgaan. Noch de snelheid van het licht, noch de zwaartekrachtconstante zijn in dit model onveranderlijk, maar zijn factoren bij de omzetting van tijd en massa in grootte en ruimte naarmate het heelal uitdijt. De theorie van Shue kan, net als veel andere concepten in de academische wereld, uiteraard als fantasie worden gezien, maar het model van een uitdijend heelal met 68% donkere energie die de uitdijing veroorzaakt, is ook problematisch. Sommigen merken op dat wetenschappers met deze theorie de natuurkundige wet van behoud van energie ‘onder het tapijt hebben geveegd’. De Taiwanese theorie schendt de principes van energiebehoud niet, maar heeft op haar beurt een probleem met microgolfachtergrondstraling, die wordt beschouwd als een overblijfsel van de oerknal. Iets voor iets.

Je kunt het donker niet zien en dat is alles

Kandidaten voor de eretitel donkere materie Veel. Zwak op elkaar inwerkende massieve deeltjes, sterk op elkaar inwerkende massieve deeltjes, steriele neutrino's, neutrino's en axionen zijn slechts enkele van de oplossingen voor het mysterie van de 'onzichtbare' materie in het heelal die theoretici tot nu toe hebben voorgesteld.

Decennia lang waren de populairste kandidaten hypothetisch, zwaar (tien keer zwaarder dan een proton) en zwak op elkaar inwerkend deeltjes die WIMP’s worden genoemd. Er werd aangenomen dat ze actief waren in de beginfase van het bestaan ​​van het heelal, maar naarmate het afkoelde en de deeltjes zich verspreidden, vervaagde hun interactie. Uit berekeningen bleek dat de totale massa van WIMP’s vijf keer zo groot had moeten zijn als die van gewone materie, wat precies evenveel is als de omvang van donkere materie.

Er zijn echter geen sporen van WIMP's gevonden. Dus nu is het populairder om over zoeken te praten steriele neutrino's, hypothetische donkere materiedeeltjes zonder elektrische lading en met een zeer lage massa. Soms worden steriele neutrino's beschouwd als de vierde generatie neutrino's (naast elektron-, muon- en tau-neutrino's). Het karakteristieke kenmerk is dat het alleen onder invloed van de zwaartekracht met materie interageert. Aangeduid met het symbool ν_s.

Neutrino-oscillaties zouden muon-neutrino’s theoretisch steriel kunnen maken, waardoor hun aantal in de detector zou afnemen. Dit is vooral waarschijnlijk nadat een straal neutrino's door een gebied met materie met een hoge dichtheid is gegaan, zoals de kern van de aarde. Daarom werd de IceCube-detector op de Zuidpool gebruikt om neutrino's te observeren die van het noordelijk halfrond kwamen in het energiebereik van 320 GeV tot 20 TeV, waar een sterk signaal werd verwacht in de aanwezigheid van steriele neutrino's. Helaas maakte de analyse van gegevens van waargenomen gebeurtenissen het mogelijk om het bestaan ​​van steriele neutrino's in het toegankelijke gebied van de parameterruimte, de zogenaamde, uit te sluiten. 99% betrouwbaarheidsniveau.

In juli 2016, na twintig maanden experimenteren met de Large Underground Xenon (LUX)-detector, hadden wetenschappers niets anders te zeggen dan dat... ze niets hadden gevonden. Op dezelfde manier zeggen wetenschappers van het laboratorium van het International Space Station en natuurkundigen van CERN, die rekenden op de productie van donkere materie in het tweede deel van de Large Hadron Collider, niets over donkere materie.

We moeten dus verder kijken. Wetenschappers zeggen dat donkere materie misschien iets heel anders is dan WIMP's en neutrino's of wat dan ook, en ze bouwen LUX-ZEPLIN, een nieuwe detector die zeventig keer gevoeliger zou moeten zijn dan de huidige.

De wetenschap betwijfelt of er zoiets bestaat als donkere materie, maar astronomen hebben onlangs een sterrenstelsel waargenomen dat, ondanks zijn massa vergelijkbaar met die van de Melkweg, voor 99,99% uit donkere materie bestaat. Informatie over de ontdekking werd verstrekt door het V.M. Observatorium. Keka. Het gaat over галактика libel 44 (Libel 44). Het bestaan ​​ervan werd pas vorig jaar bevestigd, toen het Dragonfly Telephoto Array-netwerk van telescopen een fragment van de hemel in het sterrenbeeld Zeis Berenices waarnam. Het bleek dat het sterrenstelsel veel meer bevat dan op het eerste gezicht lijkt. Omdat het weinig sterren bevat, zou het snel uit elkaar vallen als een of ander mysterieus ding niet zou helpen de samenstellende objecten bij elkaar te houden. Donkere materie?

Modellering?

Hypothese Het heelal is als een hologramOndanks het feit dat mensen met een serieuze wetenschappelijke opleiding zich ermee bezighouden, wordt het nog steeds behandeld als een vaag gebied op de grens van de wetenschap. Misschien komt het omdat wetenschappers mensen zijn en moeite hebben met het verwerken van de mentale implicaties van onderzoek op dit gebied. Juan MaldacenaBeginnend met de snaartheorie schetste hij een visie op het universum waarin snaren die trillen in de negendimensionale ruimte onze realiteit creëren, die slechts een hologram is - een projectie van een platte wereld zonder zwaartekracht..

De resultaten van een onderzoek van Oostenrijkse wetenschappers, gepubliceerd in 2015, geven aan dat het heelal minder dimensies nodig heeft dan verwacht. Het driedimensionale universum kan eenvoudigweg een tweedimensionale informatiestructuur aan de kosmologische horizon zijn. Wetenschappers vergelijken het met de hologrammen op creditcards: ze zijn eigenlijk tweedimensionaal, hoewel wij ze als driedimensionaal beschouwen. Volgens Daniela Grumillera Volgens de Technische Universiteit van Wenen is ons heelal vrij vlak en heeft het een positieve kromming. Grumiller legde in Physical Review Letters uit dat als de kwantumzwaartekracht in de vlakke ruimte holografisch kan worden beschreven door de standaard kwantumtheorie, er ook fysieke grootheden zouden moeten zijn die in beide theorieën kunnen worden berekend, en dat de resultaten zouden moeten overeenkomen. In het bijzonder zou één sleutelkenmerk van de kwantummechanica – kwantumverstrengeling – in een zwaartekrachttheorie moeten voorkomen.

Sommigen gaan nog verder en praten niet over holografische projectie, maar zelfs over computermodellering. Twee jaar geleden zei de beroemde astrofysicus, Nobelprijswinnaar, George Smoot, presenteerde argumenten dat de mensheid in zo'n computersimulatie leeft. Hij stelt dat dit bijvoorbeeld mogelijk is dankzij de ontwikkeling van computerspellen, die in theorie de kern vormen van virtual reality. Zullen mensen ooit realistische simulaties maken? Het antwoord is ja', zei hij in een interview. “Het is duidelijk dat er op dit punt aanzienlijke vooruitgang is geboekt. Kijk maar eens naar de eerste "Pong" en de spellen die vandaag zijn gemaakt. Rond 2045 kunnen we heel snel onze gedachten omzetten in computers.”

Het heelal als een holografische projectie

Gezien het feit dat we dankzij het gebruik van magnetische resonantie beeldvorming al specifieke neuronen in de hersenen in kaart kunnen brengen, zou het gebruik van deze technologie voor andere doeleinden geen probleem moeten zijn. Virtual reality kan dan werken, waardoor contact met duizenden mensen mogelijk wordt en een vorm van hersenstimulatie ontstaat. Volgens Smoot kan dit in het verleden zijn gebeurd en is onze wereld een geavanceerd netwerk van virtuele simulaties. Bovendien kan dit een oneindig aantal keren gebeuren! We kunnen dus in een simulatie leven, die zich in een andere simulatie bevindt, vervat zit in een andere simulatie, die... enzovoort, tot in het oneindige.

De wereld, en vooral het universum, wordt ons helaas niet op een bord gegeven. Integendeel, wij maken zelf deel, een heel klein deel uit van gerechten die, zoals uit sommige hypothesen blijkt, niet voor ons bereid hadden kunnen worden.

Zal het kleine deel van het heelal dat we hebben – althans in materialistische zin – ooit in staat zijn de hele structuur te begrijpen? Zijn we intelligent genoeg om het mysterie van het universum te begrijpen en te begrijpen? Waarschijnlijk nee. Als we echter ooit zouden besluiten dat we uiteindelijk zouden falen, zou het moeilijk zijn om niet op te merken dat dit in zekere zin ook een soort definitief inzicht zou zijn in de aard van alle dingen...