Маҳдудиятҳои физика ва таҷрибаи физикӣ

Сад сол пеш вазъият дар физика комилан баръакси имруза буд. Дар дасти олимон натиҷаҳои таҷрибаҳои исботшуда буданд, ки борҳо такрор карда шуданд, аммо аксар вақт онҳоро бо истифода аз назарияҳои физикии мавҷуда шарҳ додан мумкин набуд. Таҷриба ба таври равшан пеш аз назария. Ба назариячиён лозим омад, ки ба кор шуруъ кунанд.

Дар айни замон, мувозинат ба назариячиён такя мекунад, ки моделҳои онҳо аз таҷрибаҳои эҳтимолӣ ба монанди назарияи сатр хеле фарқ мекунанд. Ва чунин ба назар мерасад, ки дар физика масъалаҳои ҳалношуда бештар мешаванд (1).

1. Муњимтарин тамоюлњо ва проблемањои муосири физика – визуализатсия

Физики машхури Польша проф. Анжей Старушкевич дар моҳи июни соли 2010 дар Академияи Игнатианум дар Краков гуфт: «Майдони дониш дар садри охир беандоза калон шуд, вале майдони љањолат боз њам бештар шуд. (…) Кашфи нисбияти умумӣ ва механикаи квантӣ дастовардҳои бузурги тафаккури инсонӣ мебошанд, ки онро бо кашфи Нютон муқоиса кардан мумкин аст, аммо онҳо ба масъалаи муносибати байни ду сохтор оварда мерасонанд, ки саволе, ки миқёси мураккабии он танҳо ҳайратовар аст. Дар ин вазъият табиист, ки саволхо ба миён меоянд: мо метавонем ин корро кунем? Оё азму иродаи мо барои расидан ба қаъри ҳақиқат ба душвориҳое, ки мо дучор мешавем, мутаносиб хоҳад буд?».

Бунбасти таҷрибавӣ

Якчанд моҳ аст, ки ҷаҳони физика аз ҳарвақта бештар бо баҳсу мунозираҳо банд аст. Ҷорҷ Эллис ва Ҷозеф Силк дар маҷаллаи "Натур" мақолае ба дифоъ аз якпорчагии физика нашр карда, аз онҳое, ки бештар омодаанд таҷрибаҳоро барои санҷидани назарияҳои нави кайҳоншиносиро то "фардо"-и номуайян ба таъхир гузоранд, интиқод карданд. Онҳо бояд бо "зебогии кофӣ" ва арзиши фаҳмондадиҳӣ тавсиф карда шаванд. "Ин анъанаи чандинасраи илмиро, ки дониши илмӣ дониши ба таври ампирикӣ собитшуда аст, вайрон мекунад", — мегӯянд олимон. Фактхо «сарбастаи тачрибавии» физикаи хозираро равшан нишон медиханд.

Назарияхои навтаринро дар бораи табиат ва сохти чахон ва Коинот, чун коида, бо тачрибахое, ки ба инсоният дастрасанд, тасдик кардан мумкин нест.

Олимон бо кашфи бозони Хиггс модели стандартиро «анчом доданд». Бо вуҷуди ин, ҷаҳони физика аз қаноатмандӣ дур нест. Мо дар бораи ҳама кваркҳо ва лептонҳо медонем, аммо мо намедонем, ки чӣ гуна инро бо назарияи ҷозибаи Эйнштейн мувофиқат кунем. Мо намедонем, ки чӣ гуна механикаи квантиро бо ҷозиба якҷоя кунем, то назарияи гипотетикии ҷозибаи квантиро эҷод кунем. Мо инчунин намедонем, ки таркиши калон чист (ё агар он воқеан рух дода бошад!) (2).

Дар айни замон, биёед онро физикҳои классикӣ бигӯем, қадами оянда пас аз Модели Стандарт суперсиметрия аст, ки пешгӯӣ мекунад, ки ҳар як заррае, ки ба мо маълум аст, "шарик" дорад.

Ин шумораи умумии блокҳои сохтмонии материяро дучанд мекунад, аммо назария ба муодилаҳои математикӣ комилан мувофиқат мекунад ва муҳимтар аз ҳама, имкон медиҳад, ки сирри материяи торикии кайҳонӣ кушода шавад. Фақат интизори натиҷаҳои таҷрибаҳо дар Коллайдери Калон Адрон боқӣ мемонад, ки мавҷудияти зарраҳои суперсимметриро тасдиқ мекунад.

Аммо аз Женева то хол чунин кашфиёт шунида нашудааст. Албатта, ин танҳо оғози версияи нави LHC аст, ки энергияи таъсири ду маротиба зиёдтар аст (пас аз таъмир ва навсозии охирин). Пас аз чанд моҳ, онҳо метавонанд дар ҷашни суперсиметрия ба шампанҳо тирандозӣ кунанд. Аммо, агар ин тавр намешуд, бисёре аз физикҳо бар ин назаранд, ки назарияҳои суперсимметрӣ ва инчунин суперсатри, ки ба суперсиметрия асос ёфтааст, бояд тадриҷан даст кашанд. Зеро агар коллайдери калон ин назарияҳоро тасдиқ накунад, пас чӣ мешавад?

Аммо баъзе олимоне хастанд, ки ин тавр фикр намекунанд. Зеро назарияи суперсимметрия хеле «зебо аст, ки хато бошад».

Аз ин рӯ, онҳо ният доранд, ки муодилаҳои худро дубора баррасӣ кунанд, то исбот кунанд, ки массаҳои зарраҳои суперсимметрӣ танҳо берун аз доираи LHC мебошанд. Назариячиён хеле дурустанд. Моделҳои онҳо дар шарҳи падидаҳое, ки метавонанд ба таври таҷрибавӣ андоза ва тафтиш карда шаванд, хубанд. Аз ин рӯ, кас метавонад пурсад, ки чаро мо бояд таҳияи он назарияҳоеро, ки мо (ҳоло) ба таври ампирикӣ намедонем, истисно кунем. Оё ин як равиши оқилона ва илмӣ аст?

олам аз ҳеҷ чиз

Илмҳои табиатшиносӣ, махсусан физика, ба натурализм, яъне ба эътиқод асос ёфтаанд, ки мо метавонем ҳама чизро бо истифода аз қувваҳои табиат шарҳ диҳем. Вазифаи илм ба баррасии муносибати байни миқдорҳои гуногуне, ки падидаҳо ё баъзе сохторҳои дар табиат мавҷудбударо тавсиф мекунанд, кам карда мешавад. Физика масъалахоеро, ки аз чихати риёзй тавсиф кардан мумкин нест, такрор кардан мумкин нест. Аз чумла, сабаби муваффакияти он низ хамин аст. Тавсифи риёзие, ки барои моделсозии ходисахои табиат истифода мешавад, хеле самаранок будани худро исбот кард. Комьёбихои табиатшиноей дар натичаи умумсозии фалсафии онхо ба амал омад. Самтҳо ба монанди фалсафаи механикӣ ё материализми илмӣ эҷод карда шуданд, ки натиҷаҳои илмҳои табиатшиносиро, ки то охири асри XNUMX ба даст оварда шудаанд, ба соҳаи фалсафа интиқол доданд.

Ба назар чунин менамуд, ки мо тамоми оламро донем, ки дар табиат детерминизми комил вучуд дорад, зеро мо муайян карда метавонем, ки сайёрахо дар давоми миллионхо сол чй тавр харакат мекунанд ва ё миллионхо сол пеш чй тавр харакат мекунанд. Ин комьёбихо боиси сарбаландй гардиданд, ки тафаккури инсониро мутлако гардонд. Табиатшиносии методологӣ то ба дараҷаи ҳалкунанда ба рушди табиатшиносии имрӯза мусоидат мекунад. Бо вуҷуди ин, баъзе нуқтаҳои буриш вуҷуд доранд, ки аз маҳдудиятҳои методологияи табиатшиносӣ шаҳодат медиҳанд.

Агар коинот аз чихати хачм махдуд бошад ва «аз хеч чиз» (3) бе вайрон кардани конунхои нигохдории энергия, масалан, хамчун флуктуация ба вучуд омада бошад, пас дар он набояд тагйирот ба амал ояд. Дар ин миён мо онҳоро мушоҳида мекунем. Дар асоси физикаи квантӣ ин масъаларо ҳал карданӣ шуда, мо ба хулосае меоем, ки танҳо мушоҳиди бошуур имкони мавҷудияти чунин ҷаҳонро амалӣ мекунад. Аз ин рӯ, мо ҳайрон мешавем, ки чаро он шахсе, ки мо дар он зиндагӣ мекунем, аз бисёр оламҳои гуногун офарида шудааст. Ҳамин тавр, мо ба хулосае меоем, ки танҳо вақте ки шахс дар рӯи замин пайдо шуд, ҷаҳон - тавре ки мо мушоҳида мекунем - воқеан "табдил шуд" ...

Чӣ тавр андозагирӣ ба воқеаҳое, ки як миллиард сол пеш рӯй дода буданд, таъсир мерасонанд?

4. Таҷрибаи Вилер - визуализатсия

Яке аз физикҳои муосир Ҷон Арчибалд Уилер варианти кайҳонии таҷрибаи машҳури дукаратаро пешниҳод кард. Дар тарҳи равонии ӯ нури квазар, ки як миллиард соли рӯшноӣ аз мо дур аст, дар ду тарафи муқобили галактика ҳаракат мекунад (4). Агар нозирон ҳар яке аз ин роҳҳоро алоҳида мушоҳида кунанд, онҳо фотонҳоро мебинанд. Агар ҳарду якбора, онҳо мавҷро мебинанд. Ҳамин тавр, худи амали мушоҳида табиати нуреро, ки як миллиард сол пеш аз квазар тарк карда буд, тағир медиҳад!

Барои Уилер, гуфтаҳои боло исбот мекунанд, ки коинот наметавонад ба маънои ҷисмонӣ вуҷуд дошта бошад, ҳадди аққал ба он маъно, ки мо ба он одат кардаем, ки "ҳолати ҷисмонӣ" -ро фаҳмем. Дар гузашта хам ин тавр шуда наметавонист, то даме ки... мо андозагириро нагирифтаем. Ҳамин тариқ, андозаи ҳозираи мо ба гузашта таъсир мерасонад. Бо мушоҳидаҳо, кашфҳо ва ченакҳои худ, мо воқеаҳои гузаштаро, амиқи вақт, то ... ибтидои коинот ташаккул медиҳем!

Нил Турк аз Пажӯҳишгоҳи Периметр дар Ватерлоои Канада дар шумораи июли New Scientist гуфт, ки "мо наметавонем дарк кунем, ки чӣ ёфтаем. Назария торафт мураккабтар ва мукаммалтар мегардад. Мо худро бо майдонҳо, андозаҳо ва симметрияҳои пайдарпай ба мушкилот мепартоем, ҳатто бо калид, аммо мо соддатарин далелҳоро шарҳ дода наметавонем." Бешак, бисёре аз физикҳо аз он нороҳатанд, ки саёҳатҳои равонии назариячиёни муосир, аз қабили мулоҳизаҳои дар боло овардашуда ё назарияи суперсатр, ба таҷрибаҳое, ки ҳоло дар лабораторияҳо гузаронида мешаванд, ҳеҷ иртиботе надоранд ва ҳеҷ гуна роҳи озмоиши онҳо вуҷуд надорад.

Дар ҷаҳони квантӣ, шумо бояд васеътар назар кунед

Тавре ки барандаи ҷоизаи Нобел Ричард Фейнман гуфта буд, ҳеҷ кас воқеан ҷаҳони квантиро намефаҳмад. Баръакси ҷаҳони хуби Нютонӣ, ки дар он таъсири мутақобилаи ду ҷисм бо массаҳои муайян бо муодилаҳо ҳисоб карда мешавад, дар механикаи квантӣ мо муодилаҳое дорем, ки онҳо на он қадар зиёд пайравӣ мекунанд, балки натиҷаи рафтори аҷибе мебошанд, ки дар таҷрибаҳо мушоҳида мешаванд. Объектҳои физикаи квантӣ набояд бо ягон чизи "физикӣ" алоқаманд бошанд ва рафтори онҳо домени фазои абстрактии бисёрченака бо номи фазои Ҳилберт мебошад.

Тағйироте, ки бо муодилаи Шредингер тавсиф шудаанд, вуҷуд доранд, аммо чаро дақиқ маълум нест. Оё инро тағир додан мумкин аст? Оё хатто аз принципхои физика конунхои квантй ба даст овардан мумкин аст, чунон ки даххо конуну принципхо, масалан, оид ба харакати чисмхо дар фазой кайхон, аз принципхои Ньютон гирифта шуда буданд? Олимони Донишгоҳи Павиаи Италия Ҷакомо Мауро Д'Ариано, Ҷулио Сирибелла ва Паоло Перинотти баҳс мекунанд, ки ҳатто падидаҳои квантиро, ки ба ақли солим комилан мухолифанд, дар таҷрибаҳои ченшаванда ошкор кардан мумкин аст. Ба шумо танҳо дурнамои дуруст лозим аст - Шояд фаҳмиши нодурусти эффектҳои квантӣ аз назари нокифояи васеъ дар бораи онҳо бошад. Ба гуфтаи олимони дар боло зикршуда дар New Scientist, таҷрибаҳои пурмазмун ва ченшаванда дар механикаи квантӣ бояд ба якчанд шартҳо ҷавобгӯ бошанд. Ин:

• сабабият - рӯйдодҳои оянда наметавонанд ба рӯйдодҳои гузашта таъсир расонанд;
• фарқкунанда - изҳор мекунад, ки мо бояд аз ҳамдигар ҳамчун ҷудогона ҷудо шавем;
• таркиб — агар мо тамоми мархалахои процессро донем, тамоми процессро медонем;
• фишурдан – роҳҳои интиқоли маълумоти муҳим дар бораи чип бидуни интиқоли тамоми чип вуҷуд доранд;
• томография – агар мо системае дошта бошем, ки аз қисмҳои зиёд иборат аст, омори ченкунии қисмҳо барои ошкор кардани ҳолати тамоми система кифоя аст.

Итолиёиҳо мехоҳанд, ки принсипҳои тозакунӣ, дурнамои васеътар ва таҷрибаҳои пурмазмунро васеъ кунанд, то инчунин бебозгашти падидаҳои термодинамикӣ ва принсипи афзоиши энтропияро дар бар гиранд, ки физикҳоро ба ҳайрат намеоранд. Шояд дар ин ҷо низ ба мушоҳидаҳо ва ченакҳо асарҳои дурнамо таъсир расонанд, ки барои фаҳмидани тамоми система хеле танг аст. Олими итолиёвӣ Ҷулио Сирибелла дар мусоҳиба бо New Scientist мегӯяд: "Ҳақиқати асосии назарияи квантӣ дар он аст, ки тағироти пурғавғо ва бебозгаштро тавассути илова кардани тарҳи нав ба тавсиф метавон баръакс кард".

Мутаассифона, скептикҳо мегӯянд, "тоза кардани" таҷрибаҳо ва дурнамои васеътари андозагирӣ метавонад ба фарзияи бисёрҷаҳон оварда расонад, ки дар он ҳама гуна натиҷа имконпазир аст ва дар он олимон, фикр мекунанд, ки ҷараёни дурусти рӯйдодҳоро чен мекунанд, танҳо "интихоб" мекунанд. континумии муайян тавассути чен кардани онҳо.

5. Ақрабаки вақт дар шакли ақрабаки соат

Вақт нест?

Мафҳуми ба истилоҳ Тирҳои вақт (5) соли 1927 аз ҷониби астрофизики бритониёӣ Артур Эддингтон ворид карда шудааст. Ин тирча вақтро нишон медиҳад, ки ҳамеша ба як самт, яъне аз гузашта ба оянда ҷараён дорад ва ин равандро баръакс кардан мумкин нест. Стивен Ҳокинг дар «Таърихи мухтасари вақт» навиштааст, ки бетартибӣ бо мурури замон афзоиш меёбад, зеро мо вақтро дар самте чен мекунем, ки бетартибӣ дар он афзоиш меёбад. Ин маънои онро дорад, ки мо интихоб дорем - мо метавонем, масалан, аввал пораҳои шишаи шикаста дар рӯи фаршро мушоҳида кунем, баъд лаҳзаи ба фарш афтодани шиша, баъд шиша дар ҳаво ва ниҳоят дар даст. аз шахсе, ки онро нигоҳ медорад. Ягон коидаи илмй вучуд надорад, ки «тири психологии вакт» бояд бо тири термодинамикй ба як самт равад ва энтропияи система зиёд шавад. Бо вуҷуди ин, бисёре аз олимон чунин мешуморанд, ки ин аз он сабаб аст, ки дар майнаи инсон тағироти энергетикӣ ба амал меоянд, ки мо дар табиат мушоҳида мекунем. Майна барои амал кардан, мушохида кардан ва мулохиза кардан кувваи худро дорад, зеро «мотор»-и одам сузишворй — озукаворй месузад ва мисли двигатели дарунсўз ин раванд бебозгашт аст.

Аммо ҳолатҳое ҳастанд, ки ҳангоми нигоҳ доштани як самти тири психологии вақт, энтропия дар системаҳои гуногун ҳам меафзояд ва ҳам кам мешавад. Масалан, ҳангоми нигоҳ доштани маълумот дар хотираи компютер. Модулҳои хотира дар мошин аз ҳолати номураттаб ба тартиби навиштани диск мегузаранд. Ҳамин тариқ, энтропия дар компютер кам мешавад. Аммо, хар як физик мегуяд, ки аз нуктаи назари коинот умуман — вай меафзояд, зеро барои ба диск навиштан энергия лозим аст ва ин энергия дар шакли гармии хосилкардаи машина пароканда мешавад. Ҳамин тавр, ба қонунҳои муқарраршудаи физика муқовимати хурди "психологӣ" вуҷуд дорад. Ба назари мо душвор аст, ки он чизе, ки бо садои вентилятор мебарояд, аз сабти асар ё арзиши дигар дар хотира муҳимтар аст. Чӣ мешавад, агар касе дар компютери худ далеле нависад, ки физикаи муосир, назарияи ягонаи қувва ё назарияи ҳама чизро барҳам медиҳад? Барои мо чунин фикрро кабул кардан душвор мебуд, ки бо вучуди ин дар коинот бетартибии умумй зиёд шудааст.

Ҳанӯз дар соли 1967 муодилаи Уилер-ДеВитт пайдо шуда буд, ки аз он вақт чунин вуҷуд надорад. Ин кӯшиши ба таври математикӣ якҷоя кардани ғояҳои механикаи квантӣ ва нисбии умумӣ, як қадам ба сӯи назарияи ҷозибаи квантӣ, яъне. назарияи хама чиз, ки онро хамаи олимон мехоханд. Танҳо соли 1983 физикҳо Дон Пейҷ ва Вилям Вуттерс тавзеҳоте пешниҳод карданд, ки мушкилоти вақтро метавон бо истифода аз мафҳуми печиши квантӣ бартараф кард. Тибқи консепсияи онҳо, танҳо хосиятҳои системаи аллакай муайяншударо чен кардан мумкин аст. Аз нуктаи назари риёзй ин таклиф чунин маъно дошт, ки соат дар алохида аз система кор намекунад ва танхо дар вакте ба кор медарояд, ки вай бо коиноти муайян печида бошад. Бо вуҷуди ин, агар касе ба мо аз олами дигар менигарад, онҳо моро ҳамчун объектҳои статикӣ мебинанд ва танҳо омадани онҳо ба мо печидаи квантиро ба вуҷуд меорад ва айнан моро ҳис мекунад, ки гузариши вақтро ҳис кунем.

Ин фарзия асоси кори олимони институти тадкикоти илмии Турини Италияро ташкил дод. Физик Марко Геновезе тасмим гирифт, ки моделеро созад, ки хусусияти печи квантиро ба назар мегирад. Мумкин буд, ки таъсири физикие, ки дурустии ин мулохизаро нишон медихад, аз нав ба вучуд овард. Модели коинот сохта шудааст, ки аз ду фотон иборат аст.

Як ҷуфт нигаронида шуда буд - амудӣ поляризатсияшуда, ва дигаре уфуқӣ. Ҳолати квантии онҳо ва аз ин рӯ поляризатсияи онҳо аз ҷониби як қатор детекторҳо муайян карда мешавад. Маълум мешавад, ки то он даме, ки мушохидае, ки дар нихояти кор чорчубаи истинодро муайян мекунад, ба даст наояд, фотонхо дар суперпозицияи квантии классики мебошанд, яъне. онҳо ҳам ба таври амудӣ ва ҳам ба таври уфуқӣ нигаронида шуданд. Ин маънои онро дорад, ки нозире, ки соатро мехонад, печидаи квантиро муайян мекунад, ки ба коинот таъсир мерасонад, ки ӯ ҷузъи он мегардад. Пас чунин нозир қодир аст поляризатсияи фотонҳои пайдарпайро дар асоси эҳтимолияти квантӣ дарк кунад.

Ин консепсия хеле ҷолиб аст, зеро он мушкилоти зиёдеро мефаҳмонад, аммо он табиатан ба зарурати "супер-нозир" оварда мерасонад, ки болотар аз ҳама детерминизмҳо бошад ва ҳама чизро дар маҷмӯъ назорат кунад.

6. Multiverse - Визуализатсия

Он чизе, ки мо мушоҳида мекунем ва он чизе, ки мо ба таври субъективӣ ҳамчун "вақт" қабул мекунем, дар асл маҳсули тағироти глобалии ченшаванда дар ҷаҳони атроф аст. Вақте ки мо ба ҷаҳони атомҳо, протонҳо ва фотонҳо амиқтар меафтем, мо дарк мекунем, ки мафҳуми вақт аҳамияти камтар ва камтар мешавад. Ба гуфтаи олимон, соате, ки ҳар рӯз моро ҳамроҳӣ мекунад, аз нуқтаи назари ҷисмонӣ, гузариши онро чен намекунад, балки барои ба тартиб даровардани ҳаёти мо кӯмак мекунад. Барои онҳое, ки ба мафҳумҳои Нютонӣ дар бораи вақти универсалӣ ва фарогир одат кардаанд, ин мафҳумҳо ҳайратоваранд. Аммо на танҳо анъанаҳои илмӣ онҳоро қабул намекунанд. Физики барҷастаи назариявӣ Ли Смолин, ки қаблан аз ҷониби мо ба унвони яке аз барандагони эҳтимолии ҷоизаи имсолаи Нобел ёдовар шуд, бар ин бовар аст, ки вақт вуҷуд дорад ва комилан воқеӣ аст. Боре - мисли бисёре аз физикҳо - ӯ изҳор дошт, ки вақт як иллюзияи субъективӣ аст.

Ҳоло ӯ дар китоби худ «Замони эҳё» ба физика назари комилан дигар дорад ва назарияи машҳури сатрро дар ҷомеаи илмӣ интиқод мекунад. Ба аќидаи ў, бисёрљањон вуљуд надорад (6) зеро мо дар як олам ва дар як ваќт зиндагї мекунем. Вай чунин мешуморад, ки вакт ахамияти нихоят калон дорад ва тачрибаи мо дар бораи вокеияти лахзаи хозира хаёл нест, балки калиди дарки мохияти асосии вокеият мебошад.

Энтропия сифр

Санду Попеску, Тони Шорт, Ноа Линден (7) ва Андреас Винтер бозёфтҳои худро дар соли 2009 дар маҷаллаи Physical Review E тавсиф карданд, ки нишон дод, ки объектҳо ба мувозинат, яъне ҳолати тақсимоти якхелаи энергия тавассути ворид шудан ба ҳолати печи квантӣ бо худ гирду атроф. Дар соли 2012, Тони Шорт исбот кард, ки печидан боиси мувозинати ниҳоии вақт мегардад. Вақте ки ашё бо муҳити атроф ҳамкорӣ мекунад, масалан, вақте ки зарраҳо дар як пиёла қаҳва бо ҳаво бархӯрданд, маълумот дар бораи хосиятҳои онҳо ба берун "мерезад" ва дар тамоми муҳити атроф "норавшан" мешавад. Нобудшавии маълумот боиси рукуди ҳолати қаҳва мегардад, ҳатто дар ҳоле ки ҳолати тозагии тамоми ҳуҷра тағйир меёбад. Ба гуфтаи Попеску, вазъи ӯ бо мурури замон тағир намеёбад.

7. Ноа Линден, Санду Попеску ва Тони Шорт

Вақте ки ҳолати тозагии ҳуҷра тағир меёбад, қаҳва метавонад ба таври ногаҳонӣ омехта бо ҳаворо қатъ кунад ва ба ҳолати поки худ ворид шавад. Бо вуҷуди ин, нисбат ба ҳолатҳои холис барои қаҳва мавҷуд аст ва аз ин рӯ, қариб ҳеҷ гоҳ рӯй намедиҳад, хеле зиёдтар давлатҳо бо муҳити зист омехтаанд. Ин эҳтимолияти оморӣ чунин таассурот медиҳад, ки тири вақт бебозгашт аст. Масъалаи тири вақтро механикаи квантӣ норавшан карда, муайян кардани табиатро душвор мегардонад.

Заррачаи элементарӣ хосиятҳои дақиқи физикӣ надорад ва танҳо бо эҳтимолияти дар ҳолатҳои гуногун буданаш муайян карда мешавад. Масалан, дар ҳар вақти муайян, як зарра метавонад 50% имкони гардиши ақрабаки соат ва 50% имкони гардиш ба самти муқобил дошта бошад. Теорема, ки бо таҷрибаи физик Ҷон Белл тақвият ёфтааст, мегӯяд, ки ҳолати ҳақиқии зарра вуҷуд надорад ва онҳо ба эҳтимолияти роҳнамоӣ гузошта шудаанд.

Он гоҳ номуайянии квантӣ боиси нофаҳмиҳо мегардад. Вақте ки ду зарра бо ҳам амал мекунанд, онҳоро ҳатто мустақилона муайян кардан мумкин нест, эҳтимолияти мустақилона инкишоф меёбад, ки ҳамчун ҳолати пок маълум аст. Ба ҷои ин, онҳо ҷузъҳои печидаи тақсимоти эҳтимолияти мураккабтар мешаванд, ки ҳарду зарраҳо якҷоя тавсиф мекунанд. Ин тақсимот метавонад, масалан, муайян кунад, ки оё зарраҳо дар самти муқобил гардиш мекунанд. Система дар маҷмӯъ дар ҳолати пок аст, аммо ҳолати зарраҳои алоҳида бо зарраҳои дигар алоқаманд аст.

Ҳамин тариқ, ҳарду метавонанд солҳои зиёди рӯшноиро аз ҳам тай кунанд ва гардиши ҳар яки онҳо бо дигар алоқаманд боқӣ мемонад.

Назарияи нави тири вақт инро ҳамчун гум шудани иттилоот дар натиҷаи печи квантӣ тавсиф мекунад, ки як пиёла қаҳваро ба мувозинат бо ҳуҷраи атроф мефиристад. Дар ниҳоят, ҳуҷра бо муҳити худ ба мувозинат мерасад ва он, дар навбати худ, оҳиста-оҳиста ба мувозинати боқимондаи олам наздик мешавад. Олимони кухансоле, ки термодинамикаро меомухтанд, ин процессро хамчун парокандашавии тадричан энергия, афзудани энтропияи коинот хисоб мекарданд.

Имрӯз, физикҳо боварӣ доранд, ки иттилоот ҳарчи бештар пароканда мешавад, аммо ҳеҷ гоҳ пурра нест намешавад. Гарчанде ки энтропия ба таври маҳаллӣ зиёд мешавад, онҳо боварӣ доранд, ки энтропияи умумии коинот дар сифр доимӣ боқӣ мемонад. Аммо як ҷанбаи тири замон ҳалношуда боқӣ мемонад. Олимон бар ин назаранд, ки қобилияти одамро дар хотир нигоҳ доштани гузашта, вале на ояндаро метавон ҳамчун ташаккули муносибатҳои байни зарраҳои мутақобила фаҳмидан мумкин аст. Вақте ки мо дар як варақ паём мехонем, майна бо он тавассути фотонҳо, ки ба чашм мерасад, муошират мекунад.

Танҳо аз ҳоло мо метавонем дар хотир дорем, ки ин паём ба мо чӣ мегӯяд. Попеску мӯътақид аст, ки назарияи нав сабаби дур будани ҳолати ибтидоии коинотро шарҳ намедиҳад ва афзуд, ки табиати таркиши бузург бояд шарҳ дода шавад. Баъзе тадкикотчиён ба ин равиши нав шубха баён кардаанд, вале кор карда баромадани ин концепция ва формализми нави математики хозир ба халли масъалахои назариявии термодинамика ёрй мерасонад.

Ба донаҳои кайҳон-вақт расед

Чунин ба назар мерасад, ки физикаи сурохии сиёҳ, тавре ки баъзе моделҳои математикӣ пешниҳод мекунанд, нишон медиҳанд, ки олами мо умуман се андоза нест. Сарфи назар аз он чизе, ки эҳсосоти мо ба мо мегӯянд, воқеият дар атрофи мо метавонад голограмма бошад - проекцияи ҳавопаймои дур, ки воқеан ду андоза аст. Агар ин тасвири коинот дуруст бошад, пас аз он ки воситахои тадкикотй дар ихтиёри мо ба таври бояду шояд хассос гарданд, хаёли табиати сеченакаи замони кайхонро бархам додан мумкин аст. Крейг Ҳоган, профессори физикаи Фермилаб, ки солҳо барои омӯзиши сохтори бунёдии коинот сарф кардааст, тахмин мекунад, ки ба ин сатҳ тоза расидааст.

8. Детектори мавҷи ҷозибавии GEO600

Агар коинот голограмма бошад, пас шояд мо навакак ба ҳудуди ҳалли воқеият расидаем. Баъзе физикҳо фарзияи ҷолиберо пеш меоранд, ки вақти фазое, ки мо дар он зиндагӣ мекунем, дар ниҳоят доимӣ нест, балки мисли акси рақамӣ, дар сатҳи оддии он аз баъзе "донҳо" ё "пикселҳо" иборат аст. Агар ин тавр бошад, воқеияти мо бояд як навъ "қарор"-и ниҳоӣ дошта бошад. Баъзе тадқиқотчиён «садо»-ро, ки дар натиҷаи детектори мавҷи гравитационии GEO600 пайдо мешаванд, ҳамин тавр шарҳ доданд (8).

Барои санҷидани ин фарзияи ғайриоддӣ Крейг Ҳоган, физики мавҷи ҷозиба ва тими ӯ дақиқтарин интерферометри ҷаҳонро таҳия карданд, ки голометри Ҳоган ном дорад, ки барои чен кардани аслитарин моҳияти вақти кайҳонӣ ба таври дақиқтарин тарҳрезӣ шудааст. Таҷриба, ки номи рамзии Fermilab E-990 дорад, яке аз бисёре аз дигарҳо нест. Ҳадафи он нишон додани табиати квантии худи фазо ва мавҷудияти он чизест, ки олимон "садои голографӣ" меноманд.

Голометр аз ду интерферометре иборат аст, ки паҳлӯ ба паҳлӯ гузошта шудаанд. Онҳо нурҳои лазерии як киловаттро ба дастгоҳе равона мекунанд, ки онҳоро ба ду нури перпендикулярии дарозиашон 40 метр тақсим мекунад, ки инъикос ёфта, ба нуқтаи тақсимшавӣ бармегардад ва дар равшании шуоҳои рӯшноӣ тағйирёбандаҳоро ба вуҷуд меорад (9). Агар онҳо дар дастгоҳи тақсимкунӣ ҳаракати муайянеро ба вуҷуд оранд, пас ин далели ларзиши худи фазо хоҳад буд.

9. Намоиши графикии таҷрибаи голографӣ

Мушкилоти бузургтарин барои дастаи Ҳоган исбот кардани он аст, ки эффектҳои кашфкардаи онҳо на танҳо халалдоршавӣ аз омилҳои берун аз таҷрибавӣ, балки натиҷаи ларзишҳои кайҳон ва вақт мебошанд. Аз ин рӯ, оинаҳое, ки дар интерферометр истифода мешаванд, бо басомадҳои ҳама садоҳои хурдтарини берун аз дастгоҳ синхрон карда мешаванд ва тавассути сенсорҳои махсус гирифта мешаванд.

Коиноти антропикӣ

Барои он ки ҷаҳон ва инсон дар он вуҷуд дошта бошанд, қонунҳои физика бояд шакли хеле мушаххас дошта бошанд ва доимии ҷисмонӣ арзишҳои дақиқи интихобшуда дошта бошанд ... ва онҳо ҳастанд! Чаро?

Биёед аз он оғоз кунем, ки дар Коинот чор намуди таъсири мутақобила вуҷуд дорад: ҷозиба (афтидан, сайёраҳо, галактикаҳо), электромагнитӣ (атомҳо, зарраҳо, соиш, чандирӣ, рӯшноӣ), ҳастаии заиф (манбаи энергияи ситораҳо) ва ядрои қавӣ ( протонҳо ва нейтронҳоро ба ядроҳои атомӣ мепайвандад). Гравитация аз электромагнетизм 1039 маротиба заифтар аст. Агар андаке заифтар мебуд, ситорахо аз Офтоб сабуктар мебуданд, суперновавхо наметаркиданд, элементхои вазнин ба вучуд намеомаданд. Агар он каме қавитар мебуд, мавҷудоти аз бактерия калонтарро пора-пора мекарданд ва ситораҳо аксар вақт бархӯрда, сайёраҳоро несту нобуд мекарданд ва худро хеле зуд сӯзонданд.

Зичии коинот ба зичии критикй наздик аст, яъне дар зери он материя бе пайдо шудани галактикахо ё ситорахо зуд пароканда мешуд ва дар болои он коинот хеле дароз умр мебинад. Барои пайдо шудани чунин шароит, дурустии мувофиқати параметрҳои таркиши бузург бояд дар ҳудуди ±10-60 бошад. Нобаробариҳои ибтидоии олами ҷавон дар миқёси 10-5 буданд. Агар онҳо хурдтар мебуданд, галактикаҳо ба вуҷуд намеомаданд. Агар онҳо калонтар мебуданд, ба ҷои галактикаҳо сӯрохиҳои азими сиёҳ ба вуҷуд меомаданд.

Симметрияи заррачаҳо ва антизаррачаҳо дар Коинот вайрон шудааст. Ва барои ҳар як барион (протон, нейтрон) 109 фотон мавҷуд аст. Агар бештар мебуд, галактикаҳо ташкил карда наметавонистанд. Агар шумораи онҳо камтар мебуд, ситора намешуд. Инчунин, шумораи андозаҳое, ки мо дар он зиндагӣ мекунем, "дуруст" ба назар мерасад. Сохторҳои мураккаб наметавонанд дар ду андоза ба вуҷуд оянд. Бо зиёда аз чор (се андоза ба иловаи вақт), мавҷудияти орбитаҳои устувори сайёра ва сатҳи энергияи электронҳо дар атомҳо мушкил мегардад.

10. Инсон ҳамчун маркази олам

Консепсияи принсипи антропикӣ аз ҷониби Брэндон Картер соли 1973 дар конфронси Краков бахшида ба 500-солагии Коперник пешниҳод карда шуд. Дар маҷмӯъ, онро тавре ифода кардан мумкин аст, ки Коиноти мушоҳидашаванда бояд ба шартҳое, ки барои он ки мо мушоҳида кунем, ҷавобгӯ бошад. То кунун версияҳои гуногуни он вуҷуд доранд. Принсипи заифи антропикӣ мегӯяд, ки мо танҳо дар коинот вуҷуд дошта метавонем, ки мавҷудияти моро имконпазир месозад. Агар арзишҳои доимӣ гуногун мебуданд, мо ҳеҷ гоҳ инро намебинем, зеро мо дар он ҷо намебудем. Принсипи қавии антропикӣ (шарҳи қасдан) мегӯяд, ки коинот чунин аст, ки мо вуҷуд дошта метавонем (10).

Аз нуктаи назари физикаи квантй, ягон шумораи коинот бе ягон сабаб ба вучуд омада метавонист. Мо дар як олами мушаххасе ба охир расидем, ки он бояд як қатор шартҳои нозукро барои зиндагӣ дар он иҷро кунад. Он гоҳ мо дар бораи ҷаҳони антропикӣ гап мезанем. Барои як муъмин, масалан, як олами антропикии офаридаи Худо кифоя аст. Чахонбинии материалистй инро кабул намекунад ва чунин мешуморад, ки коинот бисьёранд ва ё коиноти хозира танхо як мархалаи тахаввули беохири олами гуногун аст.

Муаллифи варианти муосири гипотеза дар бораи коинот ҳамчун симуляция назарияшинос Никлас Бострём мебошад. Ба гуфтаи ӯ, воқеияте, ки мо дарк мекунем, танҳо як симулятсия аст, ки мо аз он огоҳ нестем. Олим пешниҳод кард, ки агар бо истифода аз компютери кофии тавоно симулятсияи боэътимоди тамоми тамаддун ё ҳатто тамоми коинотро эҷод кардан мумкин бошад ва одамони симулятсияшуда шуурро эҳсос кунанд, пас аз эҳтимол дур нест, ки тамаддунҳои пешрафта танҳо шумораи зиёди одамонро эҷод кардаанд. аз ин гуна симулятсияҳо ва мо дар яке аз онҳо дар чизи шабеҳ ба Матритса зиндагӣ мекунем (11).

Дар ин ҷо калимаҳои "Худо" ва "Матритса" гуфта мешуданд. Дар ин чо мо ба хадди сухан дар бораи илм мерасем. Бисёриҳо, аз ҷумла олимон, бар ин назаранд, ки маҳз аз нотавон будани физикаи таҷрибавӣ илм вориди соҳаҳое мешавад, ки хилофи реализм, буи метафизика ва фантастика аст. Умедвор шудан мумкин аст, ки физика аз бӯҳрони таҷрибавии худ паси сар хоҳад кард ва боз роҳи шодмонӣ ҳамчун илми таҷрибавӣ санҷида мешавад.