Na konci 19. století se zdálo, že celkově už bylo vše jasné jak se strukturou přírody, tak s jejími zákony. Zbývalo se vypořádat s malými detaily a nepříjemnými problémy, jako je otevřený elektron, z nějakého důvodu a malými rozpory mezi skutečnými a vypočtenými orbitami Merkuru. Nikdo si nepředstavoval, že se blíží vědecká revoluce a že se objeví teorie relativity, kvantové mechaniky a atomové fyziky. Zdá se, že na začátku 21. století se historie opakuje.
Za posledních 10 let již věda nashromáždila dostatečný počet hádanek, jejichž řešení může vést k další vědecké revoluci. Fenomény objevené astronomií, fyzikou a vědami o Zemi, jakož i některé, které dosud nebyly nalezeny (například monopol), se tak nehodí do moderních představ o přírodě, které, pokud nenajdou přijatelné vysvětlení v rámci existujících teorií, budou vyžadovat změny těchto teorií.
„Chaskor“se rozhodl začít výběrem sedmi jevů, jejichž hledání vysvětlení by se mohlo stát osudným pro vědy o vesmíru - astrofyziku a kosmologii.
1. Osa zla
V polovině minulého století kosmologové (jedním z prvních, kteří přišli s touto myšlenkou, byl Georgy Gamow) navrhli, aby po velkém třesku, který zrodil náš vesmír, zůstalo slabé zbytkové záření. Byl to on, kterého objevili v roce 1965 američtí vědci Penzias a Wilson (av roce 1978 za to obdrželi Nobelovu cenu za fyziku). Obecně nebyly s tímto reliktovým zářením žádné zvláštní problémy, dokud přesnost přístrojů nedosáhla určitého prahu, po kterém v roce 2005 britští astrofyzici objevili úžasný jev. Vzor distribuce CMB, namísto očekávaného náhodného rozdělení mírně více a mírně méně „horkých“oblastí rozptýlených v libovolném pořadí napříč vesmírem, se ukázal být uspořádán určitým směrem. Tento obrázek obdržel zvučnou přezdívku „osa zla“, ale samozřejměpokud to způsobilo něco potíže, byl to jen základní princip izotropie vesmíru, nebo jednoduše řečeno, myšlenka, že vesmír je v podstatě stejný, v jakémkoli směru se na něj podíváte. Pokud má kosmické záření určitou orientaci, bude spolu s tímto principem nutné zbavit se představ o historii vesmíru, které má moderní kosmologie.
Možná to není tak špatné. Je možné, že některé shluky galaxií, ne příliš daleko od nás, narušují homogenitu záření. Nakonec můžeme pozorovat vesmír dosud výlučně z okolí Sluneční soustavy, tj. Zevnitř naší vlastní Galaxie. Možná data, která astrofyzici obdrží do konce roku 2012 z nástrojů satelitu Planck vypuštěného NASA, přinesou jasnost obrazu záření pozadí.
Propagační video:
2. Galaktické bubliny
I v naší Galaxii existuje mnoho dalších zajímavých a nepochopitelných věcí. Nejnovější data z jiného satelitu NASA, Fermi, astronomy zcela zmátla. X-ray dalekohled objevil dvě obří (ne, ne, - GIANT) sférické formace přiléhající ke středu naší Galaxie. Jejich průměr je asi 25 000 světelných let, to znamená, že jejich dva průměry se přibližně rovnají polovině nebo třetině průměru Mléčné dráhy. Obě tyto "bubliny" aktivně emitují v rozsahu tvrdého gama záření. Kdybychom mohli vidět v tomto rozmezí, „bubliny“by zabíraly polovinu oblohy. Radiační energie každé z „bublin“je přibližně stejná jako exploze 100 tisíc supernov současně.
Odkud tyto „bubliny“pocházejí, astrofyzici nemohou říci, a to zatím opatrně za předpokladu, že byly vytvořeny v důsledku velmi silných emisí z obrovské černé díry umístěné ve středu Galaxie. Pravda, astronomové nikdy nic takového neviděli. A abychom si představili, jaký druh kataklyzmu by mohl zanechat takové živé důsledky, stále to opravdu nemohou.
3. Tmavý proud
Pokud se nám podaří najít nějaké podivné bubliny v naší vlastní Galaxii, co můžeme očekávat od těch míst ve vesmíru, které stále nevidíme, a v příštích několika miliardách neuvidíme - jednoduše proto, že jsou umístěny příliš daleko od nás. Pokud se spoléháme na stejný princip izotropie, zdá se, že se neočekává nic příliš překvapivého. Ale musíš.
V roce 2008 skupina vědců vedená Alexandrem Kašlinským pracuje ve výzkumném středisku NASA. Goddard, objevil, že několik hvězdokup galaxií se pohybuje neobvykle vysokou (asi 1000 km / s) rychlostí směrem k malé oblasti hvězdné oblohy mezi souhvězdími Centaurus a Parus. Tento galaktický proud, který Kašlinský nazýval „temnou“, na počest tajemné temné hmoty a temné energie.
Co je na tomto hnutí neobvyklé, je to, že v označené oblasti vesmíru není nic, co by mohlo přitáhnout tyto obří hvězdokupy. Nebo není vidět. Je možné, že to, co je přitahuje, se nachází za horizontem viditelného vesmíru. Ale co? Očividně něco velmi velkého. Jediným problémem je, že toto „něco velmi velkého“musí být velmi velké. Tak velký, že by měl přesahovat velikost všeho, co moderní astronomie dokázala doposud ve vesmíru rozeznat.
Ale i když stále není známo, co to je, kosmologie už má problém. Pokud takový vesmírný Leviatan existuje někde tam, pak takový Leviatán musí narazit někde jinde. Ale nevidím je.
Byly dokonce podezření, že toto neuvěřitelné něco není vůbec z našeho vesmíru. Možná je to potvrzení jedné z alternativních kosmologických teorií, podle kterých náš vesmír není vůbec osamocen, ale vedle něj (i když není zcela jasné, v jakém smyslu - vedle něj) jsou další, a nějaký druh sousedů přitahuje tisíce metagalaxy?
4. Proměnná konstanta
O přírodě samozřejmě nic nevíme. Nepřímým potvrzením, že vesmír není jednotně uspořádán, jsou nejnovější údaje získané australskými astrofyziky, kteří přišli s myšlenkou porovnání dat spektrální analýzy získaných dalekohledy, které pozorují různé oblasti vesmíru. Pokud jsou jejich výpočty správné (a za 10 let, které uplynuly od první publikace, nikdo nebyl schopen vyvrátit jejich závěry), pak jedna ze základních fyzikálních konstant - jemná struktura konstanty odpovědná za jeden ze tří hlavních typů interakce hmoty (elektroslabý) - není vůbec je konstantní a poměr elektrického náboje k rychlosti světla se mění v závislosti na místě ve vesmíru. Navíc mapa umístění "osy" změn konstanty ukazuje přibližně stejný směr jako metagalaxie v "temném proudu" Kašlinského.
Astrofyzici již požadují objasnění výpočtů Australanů a fyzici jsou rozhořčení, protože souhlas s variabilitou konstant je jako nutit znovu vymýšlet moderní fyziku. A zároveň přiznat, že lidstvo se skutečně objevilo na nějakém podivném místě ve vesmíru (nebo v nějakém podivném vesmíru), kde na to byly nejvhodnější podmínky.
5. Asymetrická gravitace
Pro anomálie konstant však není nutné cestovat na konec světa (ne však vše je jasné světlem, ale více na tom dole). Před několika lety zaměstnanci stejné americké NASA upozornili na skutečnost, že jejich kosmická loď nelétala ve sluneční soustavě přesně podle plánu.
Inženýři, kteří plánují vypustit kosmickou loď na vzdálené planety, si již dlouho uvědomili, že je možné pomoci jejich motorům pracovat, pokud využijí přitažlivost blízkých planet nebo Slunce: létání kolem nich podél správné trajektorie může poskytnout kosmické lodi další zrychlení a výrazně zkrátit dobu vesmírných expedic a ušetřit palivo.
Přesné srovnání vypočtených a skutečných trajektorií však ukázalo, že vozidla mohou získat neplánované zrychlení. V prosinci 1990 kosmická loď Galileo použila Zemi k akceleraci, než odešla do Jupiteru. V důsledku toho dostal další zrychlení, které nebylo stanoveno plánem, které činilo 3,9 mm / s. Další zařízení, které bylo v roce 1998 posláno do komety Shoemaker, získalo ještě větší zrychlení - 13,5 mm / s.
Tyto odchylky jsou malé a naštěstí neovlivnily výsledky expedic, ale vědci je stále nedokážou vysvětlit, alespoň z hlediska běžné fyziky. Stačí však alternativní vysvětlení - od možné asymetrie gravitačního pole a vlivu temné hmoty až po potřebu změnit teorii relativity nebo dokonce změnit pohled na stálost rychlosti světla.
6. Pomalé světlo
V roce 2005 astronomové, kteří pracovali s rentgenovým dalekohledem MAGIC na observatoři na Kanárských ostrovech a pozorovali výbuch rentgenových paprsků od středu galaxie Markarian 501 ve vzdálenosti 500 milionů světelných let, upozornili na nepochopitelnou anomálii. Vysokoenergetická gama kvanta byla detekována dalekohledem o 4 minuty později než quanta s nízkou energií. V tomto případě se tyto fotony objevily současně.
Budeme-li se řídit speciální teorií relativity, pak to nemůže být. Protože elektromagnetické záření se musí šířit ve vakuu stejnou rychlostí - rychlostí světla. Bez ohledu na energii tohoto záření. Pokud věříte výsledkům pozorování, pak rychlost světla není vůbec konstantní a závisí na energii fotonů světla.
Pozorování ze Země také potvrdila data z rentgenového dalekohledu Fermi, který zaznamenal 20minutové zpoždění tvrdých gama paprsků, které byly emitovány současně s fotony nižší energie v důsledku nějakého druhu kosmického kataklyzmu, ke kterému došlo ve vzdálenosti 12 miliard světelných let.
Nejvíc ze všeho byli vývojáři teorie kvantové gravitace potěšeni těmito výsledky, které na rozdíl od Einsteinovy obecné teorie relativity umožňují takové posuny. Možná však opět nebyla bez temné energie. Nebo bez holografie.
7. Gravitační hluk
Jedním z důsledků obecné teorie relativity (je to také moderní teorie gravitace) je přítomnost gravitačních vln, které by měly ohýbat časoprostorové kontinuum, například v důsledku kolize některých velkých (dobře, VELMI VELKÝCH) vesmírných objektů, například masivního černého díry.
Zatím však nikdo tyto vlny nezaregistroval. Možná to prostě selhalo: detektory těchto vln musí být prostě velmi velké. Jeden z těchto detektorů - GEO600 - byl postaven před několika lety pro společné experimenty vědců z Velké Británie a Německa poblíž Hannoveru. I tento detektor dosud nezjistil gravitační vlny. Je však možné, že náhodou dostal důkaz o jiné teorii gravitace.
V roce 2008 fyzik Craig Hogan z Národní laboratoře. Fermi (USA) formuloval koncept, že naše fyzická realita je výsledkem promítání hranic vesmíru. Nazval to holografickým principem. Informace, které se zaměřují na hranice vesmíru, nejsou nepřetržitě distribuovány, nýbrž sestávají z „bitů“, jejichž velikost odpovídá tzv. Kvantě vesmíru. Hogan se nezastavil v teoretickém vývoji, ale pokusil se předpovídat, jak lze jeho teorii potvrdit experimentem: detektory gravitačních vln by měly zaznamenávat „hluk“časoprostoru. A tyto výpočty poslal týmu GEO600.
Náhodou (nebo ne tolik) se tým vědců v Hannoveru jen snažil vypořádat s hlukem, který detektor neustále zaznamenával. Překvapivě se parametry tohoto hluku shodovaly s parametry předpovídanými Hoganem. Bude možné zkontrolovat, zda je hluk v detektoru skutečně způsoben samotným časoprostorem, nebo zda je jeho příčina nějaká prozaičtější, bude možné teprve po dokončení doladění zařízení, které by mělo být dokončeno v roce 2011. Mezitím hluk nikam nešel a vědci nemají srozumitelné vysvětlení - kromě holografického principu.
PS Pokud jste věnovali pozornost, hádanky velkých měřítek jsou často spojovány s jevy nejmenších měřítek - úrovní elementárních částic. O tom, co se moderní fyzika elementárních částic snaží zjistit v dalším článku.
Autor: Vladimir Kharitonov