我們哪裡出了問題？
物理學發現自己陷入了令人不快的僵局。 儘管它有自己的標準模型，最近又得到了希格斯粒子的補充，但所有這些進步都無法解釋現代偉大的謎團：暗能量、暗物質、引力、物質-反物質不對稱性，甚至中微子振盪。
羅伯托·昂格爾和李·斯莫林
李·斯莫林，一位著名的物理學家，多年來一直被認為是諾貝爾獎的有力候選人之一，最近與這位哲學家一起出版 羅伯托·溫熱姆，《奇異宇宙與時間的現實》一書。 在其中，作者分別從各自學科的角度分析了現代物理學的混亂狀態。 “當科學離開實驗驗證的領域和否認的可能性時，它就失敗了，”他們寫道。 他們敦促物理學家回到過去，尋找新的開始。
他們的報價非常具體。 例如，史莫林和昂格爾希望我們回到這個概念 一個宇宙. 原因很簡單—— 我們只經歷過一個宇宙，其中一個宇宙可以透過科學手段進行探索，而存在多個宇宙的說法則無法透過經驗來檢驗。。 史莫林和昂格爾提議接受的另一個假設如下。 時間的現實以免給理論家提供逃避現實本質及其轉變的機會。 最後，作者呼籲遏制對數學的迷戀，數學的「美麗」和優雅的模型與實際經驗和可能的世界相脫離。 實驗檢查.
誰知道《數學美》 弦理論，後者很容易認識到她對上述假設的批評。 然而，這個問題更為普遍。 今天的許多聲明和出版物都認為物理學已經走進了死胡同。 許多研究人員承認，我們一定在這個過程中的某個地方犯了錯誤。
所以斯莫林和昂格爾並不孤單。 幾個月前在《自然》雜誌上 喬治·艾利斯 i 約瑟夫·西爾克 發表了一篇關於 保護物理學的完整性透過批評那些越來越傾向於推遲到不確定的「明天」實驗來檢驗各種「時尚」宇宙學理論的人。 它們必須具有“足夠優雅”和解釋價值的特徵。 「這打破了數百年歷史的科學傳統，根據這項傳統，科學知識就是知識。 經驗證實——科學家提醒。 事實清楚地顯示了現代物理學的「實驗死胡同」。。 一般來說，關於世界和宇宙的性質和結構的最新理論無法透過人類可用的實驗來驗證。
超對稱粒子類似物 - 可視化
發現希格斯玻色子後，科學家們“實現了” 標準型號。 然而，物理學界遠未滿足。 我們知道所有的夸克和輕子，但我們不知道如何將其與愛因斯坦的引力理論相協調。 我們不知道如何將量子力學與重力結合創造一個連貫的量子重力理論。 我們也不知道大爆炸是什麼（或者它是否真的發生過）。
目前，我們稱之為主流物理學家，他們看到了標準模型之後的下一步 超對稱性 （SUSY），它預測我們已知的每個基本粒子都有一個對稱的「夥伴」。 這使得物質的構建塊總數增加了一倍，但該理論完全符合數學方程，而且重要的是，它提供了解開宇宙暗物質之謎的機會。 剩下的就是等待大型強子對撞機的實驗結果，這將證實超對稱粒子的存在。
然而，日內瓦尚未收到任何有關此類發現的消息。 如果大型強子對撞機實驗沒有出現任何新的結果，許多物理學家認為超對稱理論應該慢慢撤回，就像 超弦這是基於超對稱性的。 有些科學家已經準備好為它辯護，即使它沒有找到實驗證實，因為 SUSA 理論「太美麗了，不可能是不真實的」。 如果有必要，他們打算重新評估他們的方程，以證明超對稱粒子的質量完全超出了大型強子對撞機的範圍。
異教異常
印象 - 說起來容易！ 然而，例如，當物理學家成功地將 μ 子置於質子周圍的軌道上，並且質子“膨脹”時，我們已知的物理學開始發生奇怪的事情。 產生了更重的氫原子，結果證明原子核，即這種原子中的質子比“普通”質子更大（即半徑更大）。
我們所知的物理學無法解釋這種現象。 μ子（取代原子中電子的輕子）應該表現得像電子——而且確實如此，但為什麼這種變化會影響質子的大小呢？ 物理學家不明白這一點。 也許他們可以克服它，但是……等一下。 質子的大小與目前的物理理論，尤其是標準模型有關。 理論家們已經開始闡述這種難以解釋的相互作用 一種新型的基本交互。 然而，目前這些都只是猜測。 在此過程中，用氘原子進行了實驗，相信原子核中的中子可以影響效果。 質子周圍有μ子時甚至比電子更大。
另一個相對較新的物理奇特現像是都柏林三一學院科學家研究中出現的一種存在。 新的光形式。 光的測量特性之一是其角動量。 到目前為止，人們認為在許多形式的光角動量中，角動量是 普朗克常數。 同時，博士。 凱爾·巴蘭坦 和教授們 保羅伊斯特姆 i 約翰·多尼根 發現了一種光的形式，其中每個光子的角動量等於普朗克常數的一半。
這項非凡的發現表明，即使是我們認為恆定的光的基本屬性也可以改變。 這將對光本質的研究產生真正的影響，並將具有實際應用，例如在安全光通訊中。 自 80 年代以來，物理學家一直想知道在三維空間中僅二維運動的粒子如何表現。 他們發現我們將處理許多不尋常的現象，包括量子值是分數的粒子。 現在這一點已經向世界證明了。 這很有趣，但這意味著許多理論仍然需要更新。 這只是與顛覆物理學的新發現連結的開始。
一年前，康乃爾大學的物理學家在他們的實驗中證實了媒體上出現的訊息。 量子芝諾效應 – 只有通過連續觀察才能停止量子系統的可能性。 它以古希臘哲學家的名字命名，他聲稱運動是現實中不可能的幻覺。 古代思想與現代物理學的聯繫是工作 拜迪亞納薩·米斯里 i 喬治·蘇達尚 來自德克薩斯大學的教授於 1977 年描述了這個悖論。 大衛懷恩蘭MT於2012年XNUMX月訪談的美國物理學家、諾貝爾物理學獎得主，首次對芝諾效應進行了實驗觀察，但科學家們對於他的實驗是否證實了這一現象的存在存在分歧。
惠勒實驗的可視化
去年他有了新發現 穆昆德·文加拉托爾他和他的研究小組在康乃爾大學的超冷實驗室進行了一項實驗。 科學家在真空室中製造並冷卻了約十億個銣原子的氣體，並將質量懸浮在雷射光束之間。 原子自行組織並形成晶格系統－它們的行為就像在晶體中一樣。 在非常寒冷的天氣裡，它們可以以非常低的速度從一個地方移動到另一個地方。 物理學家在顯微鏡下觀察它們，並用雷射成像系統照亮它們，這樣他們就可以看到它們。 當雷射關閉或處於低強度時，原子可以自由地隧道傳輸，但隨著雷射光束變得更亮並且測量更加頻繁， 滲透率急劇下降.
Vengalattore 將他的實驗總結如下：“我們現在擁有純粹通過觀察來控制量子動力學的獨特能力。” 從芝諾到柏克萊的「理想主義」思想家是否在「理性時代」中嘲笑物體只是因為我們觀察它們而存在？
最近，多年來（顯然）穩定下來的理論經常出現各種異常和不一致的情況。 另一個例子來自天文學觀測——幾個月前，事實證明宇宙的膨脹速度比已知的物理模型顯示的要快。 根據《自然》雜誌 2016 年 8 月的一篇文章，約翰霍普金斯大學科學家的測量結果比現代物理學的預期高出 XNUMX%。 科學家使用了一種新方法 所謂標準蠟燭的分析， IE。 光源被認為是穩定的。 科學界的評論再次表明，這些結果表明當前理論存在嚴重問題。
現代傑出物理學家之一， 約翰·阿奇博爾德·惠勒，提出了當時著名的雙縫實驗的宇宙版本。 在他的思維結構中，來自十億光年外的類星體的光沿著銀河系的兩側傳播。 如果觀察者分別觀察這些路徑中的每一個，他們就會看到光子。 如果兩者同時出現，他們就會看到波浪。 因此 山姆 觀察行為改變了光的性質十億年前離開了類星體。
根據惠勒的說法，上述證明了宇宙不可能在物理意義上存在，至少不能在我們習慣理解的「物理狀態」的意義上存在。 這在過去是不可能發生的，直到…我們進行了測量。 因此，我們當前的維度影響著過去。 因此，透過我們的觀察、發現和測量，我們塑造了過去的事件，追溯到過去，一直到…宇宙的起源！
全像解析結束
黑洞物理學似乎表明，至少正如一些數學模型所表明的那樣，我們的宇宙並不是我們的感官告訴我們的那樣，即三維的（第四維度——時間——是由心靈傳達的）。 我們周圍的現實可能是 全息圖 是一個基本上二維的遠平面的投影。 如果這張宇宙圖是正確的，那麼一旦我們可以使用的研究工具變得足夠靈敏，時空的三維性質的幻覺就可以消除。 克雷格·霍根費米實驗室物理學教授花了數年時間研究宇宙的基本結構，他認為這個層次剛好達到。 如果宇宙是全像圖，我們可能已經達到了現實解析度的極限。 一些物理學家提出了一個有趣的假設，即我們生活的時空最終並不是連續的，而是像數位照片中的圖像一樣，在最基本的層面上由一種「顆粒」或「像素」組成。 如果真是這樣，我們的現實必定有某種最終的「解決方案」。 這是一些研究人員對幾年前Geo600重力波探測器結果中出現的「噪音」的解讀。
為了檢驗這個不尋常的假設，克雷格·霍根和他的團隊開發了世界上最精確的干涉儀，稱為 霍根全息儀這應該可以讓我們對時空本質進行最精確的測量。 此實驗代號為費米實驗室 E-990，並非眾多其他實驗之一。 它的目的是證明空間本身的量子性質以及科學家所謂的「全像雜訊」的存在。 該全息儀由兩個並排的干涉儀組成，將一千瓦的雷射光束發送到一個設備，該設備將它們分成兩束垂直的 40 公尺光束。 它們被反射並返回到分離點，從而造成光線亮度的波動。 如果它們引起了分割裝置的某種運動，那麼這將是空間本身振動的證據。
從量子物理學的角度來看，它可能會無緣無故地出現。 任意數量的宇宙。 我們發現自己處於這個特殊的環境中，一個人必須滿足許多微妙的條件才能生活在其中。 然後我們談論 人類世界。 對信徒來說，上帝創造的一個人擇宇宙就夠了。 唯物主義世界觀不接受這一點，並假設存在許多宇宙，或者當前的宇宙只是多元宇宙無盡演化中的一個階段。
現代版的作者 宇宙模擬的假設 （與全息圖相關的概念）是理論家 尼克拉斯·博斯特羅姆。 它指出我們感知到的現實只是我們不知道的模擬。 科學家提出，如果能夠使用足夠強大的電腦對整個文明甚至整個宇宙進行可靠的模擬，並且模擬的人能夠體驗意識，那麼很可能會有大量的這種生物。 由先進文明創建的模擬 - 我們生活在其中之一，有點類似於黑客帝國。
時間不是無限的
那也許是時候打破範式了？ 他們的揭穿在科學和物理學史上並不是什麼新鮮事。 畢竟，有可能推翻地心說、空間作為不活動階段和普遍時間的觀念，從宇宙是靜態的信念，從對測量的無情性的信念......
本地範例 他不再那麼消息靈通，但他也死了。 歐文·薛定er 量子力學的其他創造者註意到，在測量之前，我們的光子就像放在盒子裡的那隻著名的貓一樣，尚未處於某種狀態，同時垂直和水平偏振。 如果我們將兩個糾纏光子放置得很遠並分別檢查它們的狀態，會發生什麼？ 我們現在知道，如果光子 A 被證明是水平偏振的，那麼光子 B 也一定是垂直偏振的，即使我們將其放置在十億光年之外。 兩種粒子在測量前都沒有確切的狀態，但在打開其中一個盒子後，另一個立即「知道」它應該具有什麼屬性。 它涉及發生在時間和空間之外的某種非凡的交流。 根據新的糾纏理論，局域性不再是確定的，兩個看似獨立的粒子可以表現得像一個忽略距離等細節的座標系。
既然科學涉及不同的範式，為什麼不破壞物理學家頭腦中持續存在並在研究界重複的既定觀點呢？ 也許是前面提到的超對稱性，也許是對暗能量和物質存在的信仰，又或者是大爆炸和宇宙膨脹的想法？
到目前為止，普遍的觀點是宇宙正在以越來越快的速度膨脹，並且可能會無限期地膨脹。 然而，一些物理學家注意到，宇宙永恆膨脹的理論，特別是其時間無限的結論，在計算事件發生的機率時提出了問題。 一些科學家認為，由於未來 5 億年發生某種災難，時間可能會耗盡。
物理學家 拉斐爾·布索 加州大學及其同事在門戶網站 arXiv.org 上發表了一篇文章，解釋說在永恆的宇宙中，即使是最令人難以置信的事件遲早也會發生 - 而且它們也會發生 無數次。 由於機率是根據事件的相對數量來定義的，因此在永恆中，指定任何機率是沒有意義的，因為每個事件的機率都是相等的。 「持續的通貨膨脹會產生深遠的後果，」布索寫道。 “任何發生概率非零的事件都會發生無限次，最常見的是在從未接觸過的遙遠地區。” 這破壞了局部實驗中機率預測的基礎：如果整個宇宙中有無限數量的觀察者中了彩票，那麼我們憑什麼可以說中彩票不太可能呢？ 當然，也有無數個非贏家，但在什麼意義上非贏家更多呢？
物理學家解釋說，解決這個問題的一種方法是假設時間將會耗盡。 那麼，事件的數量將是有限的，不太可能發生的事件將比可能發生的事件發生的頻率要低。
這個「切割」時刻定義了一組某些允許的事件。 因此物理學家試圖計算時間耗盡的機率。 給出了五種不同的結束時間的方法。 在兩種情況下，這種情況在 50 億年後發生的可能性為 3,7%。 另外兩個在 50 億年有 3,3% 的機會。 在第五種情況下，剩下的時間（普朗克時間）已經所剩無幾了。 大概率他甚至可能會在…下一秒。
沒效果嗎？
幸運的是，這些計算預測大多數觀察者都是所謂的玻爾茲曼兒童，他們是從早期宇宙量子漲落的混亂中出現的。 由於我們大多數人不是，物理學家拒絕了這種情況。
「邊界可以被視為具有物理屬性的物體，包括溫度，」作者在論文中寫道。 「到了時間的盡頭，物質將與地平線達到熱力學平衡。 這類似於外部觀察者對物質落入黑洞的描述。”
宇宙膨脹與多元宇宙
第一個假設是 宇宙不斷膨脹到無限大這是廣義相對論的結果，並被實驗數據充分證實。 第二個假設是機率基於 相對事件頻率。 最後，第三個假設是，如果時空確實是無限的，那麼確定事件機率的唯一方法就是限制你的注意力 無限多重宇宙的有限子集.
這有意義嗎？
史莫林和昂格爾的論點構成了本文的基礎，顯示我們只能透過實驗來探索我們的宇宙，拒絕多重宇宙的概念。 同時，對歐洲普朗克太空望遠鏡收集的數據的分析揭示了異常現象的存在，這些異常現象可能表明我們的宇宙與另一個宇宙之間存在長期的相互作用。 因此，僅僅觀察和實驗就指向其他宇宙。
普朗克天文台發現的異常現象
一些物理學家現在推測，如果存在一種稱為多重宇宙的東西，而它的所有組成宇宙都源自於一次大爆炸，那麼它可能發生在它們之間。 碰撞。 根據普朗克天文台團隊的研究，這些碰撞有點類似兩個肥皂泡的碰撞，在宇宙外表面留下痕跡，理論上可以偵測到宇宙微波背景輻射分佈的異常。 有趣的是，普朗克望遠鏡記錄的訊號似乎表明，靠近我們的某些宇宙與我們的宇宙非常不同，因為其中的亞原子粒子（重子）和光子的數量之間的差異甚至可以比“這裡”大十倍。 。 這意味著潛在的物理原理可能與我們所知的不同。
偵測到的訊號可能來自宇宙早期——所謂的 重組當質子和電子第一次開始融合在一起形成氫原子時（來自相對較近的來源的訊號的機率約為 30%）。 這些訊號的存在可能表明我們的宇宙與另一個具有更高重子物質密度的宇宙碰撞後重組過程的加劇。
在相互矛盾且通常是純理論推測不斷累積的情況下，一些科學家明顯失去了耐心。 加拿大滑鐵盧週邊研究所的尼爾·圖羅克(Neil Turok) 的直言不諱就證明了這一點，他在2015 年接受《NewScientist》採訪時表示，“我們無法理解我們的發現”，這讓他很惱火。 他補充說：「這個理論正變得越來越複雜和精密。 我們用連續的場、維度和對稱性來解決這個問題，即使是用扳手，但我們無法解釋最簡單的事實。” 許多物理學家顯然對這樣一個事實感到惱火：現代理論家的思想旅程，例如上面的推測或超弦理論，與目前在實驗室進行的實驗毫無共同之處，也沒有證據表明它們可以通過實驗進行檢驗。 。
這真的是一個死胡同嗎？我們需要擺脫它，正如斯莫林和他的哲學家朋友所建議的那樣？ 或者也許我們正在談論一些即將到來的劃時代發現之前的困惑和困惑？
我們邀請您熟悉該問題的主題。
