Czy to prawda, że Wszechświat jest zbyt złożony i nie ma sensu go badać: astrofizyk obala popularne mity
Miscellanea / / July 21, 2023
Czy istnieje możliwość, że wszystko wokół jest symulacją kosmosu i gdzie szukać innych światów.
Wielu mieszkańców naszej planety nie rozumie, dlaczego konieczne jest badanie galaktyk oddalonych o dziesiątki milionów lat świetlnych. Uważają, że znacznie bardziej produktywne byłoby zajmowanie się ziemskimi problemami - na przykład diagnozą raka.
Czy ci pragmatyści mają rację i dlaczego w ogóle konieczne jest badanie Wszechświata, powiedział na forum "Naukowcy przeciw mitom" astrofizyk Siergiej Pilipenko. Organizatorzy forum - ANTROPOGENESIS.RU - zamieścił nagranie swojego wykładu na ich temat Kanał Youtube, a Lifehacker sporządził podsumowanie.
Siergiej Pilipenko
Kandydat nauk fizycznych i matematycznych, starszy pracownik naukowy w Zakładzie Astrofizyki Teoretycznej i Kosmologii Centrum Astrokosmicznego Instytutu Fizyki im. Lebiediewa, autor 40 artykułów naukowych
Zwykli ludzie niewiele słyszą o nowych odkryciach astrofizyków. Być może dlatego istnieje tak wiele mitów na temat wszechświata i jego pochodzenia. A także o bezradności naukowców wobec ogromnego kosmosu. Spróbujmy oddzielić mity od prawdy i porozmawiajmy o kosmologii - nauce o wszechświecie.
Mit 1. Wszechświat jest zbyt złożony, aby ludzie mogli zrozumieć, jak działa
Z jednej strony to stwierdzenie brzmi logicznie. Ludzie badali Ziemię od tysięcy lat i nie mieli pojęcia, co dzieje się poza ich rodzinną planetą.
A potem wynaleźli teleskopy. I okazało się, że we Wszechświecie zdarzają się eksplozje, w których uwalnia się więcej energii, niż Słońce może oddać w ciągu dziesięciu miliardów lat. I że Układ Słoneczny to maleńka część galaktyki z ponad 100 miliardami gwiazd. Takich galaktyk jest wiele. Co więcej, nie są rozmieszczone przypadkowo, ale tworzą wyraźną strukturę komórkową, która z daleka wygląda jak piana. I cała przestrzeń kosmiczna jest wypełniona tą pianą z miliardów galaktyk.
Co więcej, ludzie nauczyli się, że wszechświat nieustannie się zmienia i ewoluuje w czasie. Na przykład teraz się rozwija. Wydaje się, że trudno jest sformułować prawa, które determinują istnienie i rozwój ogromnych kosmicznych światów. Ale tak naprawdę nie jest.
Prawa natury, które znamy tu na Ziemi, działają także w innych miejscach Wszechświata, w innych galaktykach. I działali w ten sam sposób w odległej przeszłości tego Wszechświata. Nie jest to tylko bezpodstawne twierdzenie, w które należy wierzyć. Jest to fakt, który można zweryfikować eksperymentalnie.
Siergiej Pilipenko
Istnieje kilka sposobów udowodnienia, że prawa fizyczne są takie same dla całego wszechświata. Rozważmy dwa z nich:
1. Porównajmy szybkość zegarów działających na różnych zasadach fizycznych. Weźmy starych spacerowiczów z wahadłem. Okres jego oscylacji zależy od siły grawitacji. Oznacza to, że tutaj główną siłą działającą jest grawitacja. Elektroniczne zegarki na rękę mają również wahadło. Ale oscyluje z powodu działania sprężyny. Grawitacja nie ma z tym nic wspólnego, działają siły elektromagnetyczne.
Szybkość wszystkich tych zegarów jest określona przez zupełnie inne podstawowe prawa fizyczne i różne podstawowe stałe. Naukowcy porównali zachowanie mechanizmów na przestrzeni roku, aby sprawdzić, czy podstawowe stałe fizyczne zmieniają się względem siebie. Okazało się, że pozostają takie same - do 16 miejsc po przecinku. Oznacza to, że prawa fizyczne nie zależą od czasu. Aby skonsolidować wyniki, naukowcy zbadali naturalny reaktor jądrowy, który znajdował się w Afryce i był aktywny dwa miliardy lat temu.
Kiedy geolodzy wraz z fizykami zbadali pozostałości tego naturalnego reaktora, udało im się zestaw: aby działał, wartości podstawowych stałych musiały być takie same jak Teraz. Ponownie hipoteza została potwierdzona.
Siergiej Pilipenko
2. Zbadajmy widmo odległych obiektów kosmicznych. Każdy atom układu okresowego Mendelejew istnieje widmo, dzięki któremu można dokładnie określić, jaki to rodzaj substancji. Zależy to również od podstawowych stałych fizycznych.
Aby zbadać widmo odległych ciał, astronomowie zbadali kwazary, jedne z najjaśniejszych obiektów we wszechświecie. W odległości około 10 miliardów lat świetlnych stałe okazały się takie same z dużą dokładnością jak na Ziemi. A ponieważ światło z tych kwazarów podróżuje do nas od 10 miliardów lat, naukowcy otrzymali jeszcze jeden dowód na to, że podstawowe prawa nie zmieniają się w czasie.
Okazuje się, że potrafią budować modele rozwoju Wszechświata z wystarczającą dokładnością. Ani ogromne odległości, ani gigantyczne odstępy czasu nie mogą temu zapobiec.
Mit 2. Teoria Wielkiego Wybuchu potwierdza lub odrzuca hipotezy dotyczące stworzenia świata
Kiedy naukowcy odkryli na początku XX wieku, że wszechświat się rozszerza, narodziła się teoria Wielkiego Wybuchu. Twierdzi, że na samym początku rozwoju Wszechświata był pewien moment zerowy. Oznacza to, że najpierw cała masa została ściśnięta w punkt, a następnie nastąpiła eksplozja. Rozpoczął odliczanie i sprawa zaczęła się rozpraszać. Tak narodził się wszechświat, który wciąż się rozszerza.
Wielu filozofów natychmiast oświadczyło: Wielki Wybuch jest momentem stworzenia! Wszechmocny stwórca umieścił w przestrzeni punkt o nieskończenie dużej gęstości i temperaturze, a także dokonał eksplozji!
Niezła teoria. Ale dzisiaj dla naukowców jest jasne, że jest to zbyt uproszczony model. Gdyby okazało się to prawdą i na początku był tylko jeden punkt, to dzisiaj Wszechświat okazałby się jednorodny. W każdym miejscu miałby taką samą gęstość.
Ale w rzeczywistości materia na świecie rozkłada się bardzo nierównomiernie. Na przykład gęstość zwykłej wody różni się od średniej Wszechświata o 28 rzędów wielkości. To za dużo.
Wszechświat taki sam wszędzie byłby bardzo nudny. Współczesna nauka mówi, że przed gorącym Wszechświatem istniał jakiś inny etap, którego wciąż nie wiemy na pewno. Ale istnieje wiele hipotez na temat tego, co to może być.
Siergiej Pilipenko
Cóż, teraz o dowodach i obaleniach procesu tworzenia. Religie świata mówią, że stwórca naszego świata jest wszechmocny. Dlatego mógł oczywiście stworzyć Wszechświat, w którym działają wszystkie prawa fizyczne odkryte przez naukowców. Dlatego rozwija się w ścisłej zgodności z hipotezami naukowymi.
Ale faktem jest, że absolutnie niemożliwe jest zweryfikowanie faktu stworzenia, będąc w tym Wszechświecie i patrząc na niego od wewnątrz. Oznacza to, że badacze nie mogą ani potwierdzić tego faktu, ani mu zaprzeczyć. A hipoteza, której nie można przetestować metodami dostępnymi naukowcom, jest uważana za nienaukową. To wykracza poza badania i wnioski.
Istnieje kilka innych teorii pochodzenia świata:
1. Komputer. Zgodnie z tą hipotezą cały nasz świat jest ogromną symulacją, a my żyjemy w stworzonym przez kogoś wirtualnym modelu. Co ciekawe, okazuje się, że jest nieco bardziej naukowy. Oznacza to, że możemy to przynajmniej częściowo sprawdzić. Faktem jest, że każdy komputer, bez względu na to, jak potężny może być, ma ograniczenia. Na przykład sekwencje cyfr w nim mają skończoną długość. I możemy szukać tych liczbowych efektów w obserwacjach. Będziemy więc szukać i sprawdzać. I przekonaj się, czy to prawda teoria.
2. inflacyjny. Bardzo popularna hipoteza. Twierdzi, że Wszechświat narodził się w procesie przejścia pierwotnej próżni do innego stanu. Proces ten często nazywany jest inflacją. Teoria wyjaśnia, dlaczego Wszechświat nie jest jednorodny, a parametry nierówności są zaskakująco podobne do obserwowanych dzisiaj przez fizyków i astronomów. Dokładnie opisuje rozkład galaktyk w postaci piany. Przewiduje zarówno narodziny wielu wszechświatów, jak i istnienie fal grawitacyjnych w kosmosie. Naukowcy aktywnie poszukują teraz tych fal i być może znajdą je w ciągu najbliższych 30 lat. Mogą więc przetestować tę hipotezę.
3. Wielowymiarowy. Zakłada, że wszechświaty rodzą się, gdy zderzają się pewne wielowymiarowe powierzchnie, które są zanurzone w przestrzeni o większej liczbie wymiarów niż nasza. Na przykład w 11-wymiarowym. Również w tym modelu musi istnieć wiele wszechświatów.
Hipotezę można przetestować, mierząc grawitację w mikroskopijnych skalach. Naukowcy uważają, że dodatkowe wymiary muszą koniecznie zmienić parametry grawitacyjne i próbują znaleźć te odchylenia.
4. Teoria narodzin wszechświatów w czarnych dziurach. Twierdzi, że wszechświaty rodzą się wewnątrz obiektów, pole grawitacyjne który jest tak silny, że nawet światło nie może go opuścić. I tę teorię można przetestować. Jeśli żyjemy wewnątrz czarnej dziury, to właściwości naszego wszechświata powinny zmieniać się w zależności od kierunku w przestrzeni. Te odchylenia również zostaną prędzej czy później wykryte. Jak dotąd naukowcy nie znaleźli czegoś takiego, ale być może chodzi o dokładność nowoczesnych metod pomiarowych.
Nauka jest więc w stanie wyjaśnić wygląd wszechświata bez odwoływania się do hipotezy stworzenia.
Siergiej Pilipenko
Mit 3. Nigdy nie dowiemy się, czy istnieją inne wszechświaty
Wiele hipotez przewiduje pojawienie się dużej liczby wszechświatów. Ale sceptycy mówią: jaki jest sens w tych teoriach, jeśli nadal nie możemy być pewni, czy naprawdę istnieje wiele światów? Okazuje się, że możemy. Pomogą nam w tym tak zwane „tunele czasoprzestrzenne”.
Najłatwiej je sobie wyobrazić, biorąc kartkę papieru. Z jednego punktu do drugiego na tym arkuszu możesz przejść na różne sposoby. Ale jeśli złożysz arkusz na pół i przebijesz go, pojawią się nowe trajektorie, które prowadzą przez ten otwór. To jest tunel czasoprzestrzenny.
Siergiej Pilipenko
Dzięki tak krótkiemu kursowi można bardzo szybko dostać się z jednego końca wszechświata na drugi. Naukowcy uważają, że takie „dziury” mogą łączyć dwa różne wszechświaty.
Teoria mówi, że dla obserwatorów od strony dziury powinien wyglądać bardzo podobnie czarne dziury. A naukowcy nauczyli się już wykrywać te obiekty. Co więcej, zdjęcia wykonane przez radioteleskop są bardzo podobne do modeli zbudowanych na podstawie obliczeń teoretycznych.
Według naukowców wewnątrz czarnych dziur powinniśmy widzieć koncentryczne kręgi światła. Pojawiają się, ponieważ silna grawitacja powoduje, że światło „wiruje w kółko” i opisuje inne złożone trajektorie.
W przybliżeniu ten sam obraz powinien znajdować się w tunelu czasoprzestrzennym. Wewnątrz ciemnej plamy powinniśmy zobaczyć pierścienie światła. Ale powinny być nieco inne rozmiary i inaczej zlokalizowane niż czarne dziury.
Teleskopy, którymi dysponują dziś astronomowie, nie pozwalają nam jeszcze zobaczyć takich pierścieni. Potrzebuje bardziej szczegółowych zdjęć. Powinien je otrzymać nowy teleskop kosmiczny Millimetron, nad którym pracują obecnie rosyjscy naukowcy.
Więc jeśli będziemy mieli szczęście, dowiemy się, czy istnieją inne wszechświaty.
Siergiej Pilipenko
Mit 4. Badanie Wszechświata jest bezużyteczne z praktycznego punktu widzenia
Sceptycy mówią: no cóż, powiedzmy, że dowiedzieliśmy się, że w odległości 60 milionów lat świetlnych jest tunel czasoprzestrzenny, który może prowadzić do innego wszechświata. Ale to odkrycie w żaden sposób nie zmieni naszego życia, a dla zwykłych ludzi jest po prostu bezużyteczne! Dlatego naukowcy nie powinni angażować się w niepotrzebne badania. Lepiej połączyć siły i skupić się na czymś naprawdę wartościowym. Na przykład szukanie lekarstwa na raka.
Faktem jest, że wszystkie dziedziny nauki są ze sobą powiązane.
Niemożliwe jest rozwijanie pewnych obszarów bez rozwijania w ogóle innych. Wtedy nigdzie nie będzie postępu.
Siergiej Pilipenko
Kosmologia naprawdę zajmuje się badaniem wszechświata, a nie sprawami ziemskimi. Ale wyniki badań astronomowie i fizycy znaleźć zastosowanie w życiu zwykłych ludzi.
Na przykład naukowcy od dawna opracowują i testują spektrometr MUSE. Jest bardzo czuły i pozwala na badanie widma dużego obszaru nieba, na którym znajdują się dziesiątki galaktyk. A potem lekarze zwrócili się do nich i powiedzieli, że naprawdę potrzebują bardzo czułego spektrometru. Pomoże to w uzyskaniu dokładnych danych o parametrach ludzkiej skóry, a to jest niezbędne do diagnozowania niektórych typów nowotworów.
Astronomowie wspólnie z lekarzami przeprowadzili testy, a teraz w oparciu o MUSE opracowują tańsze i bardziej kompaktowe urządzenie, które może być używane bezpośrednio w klinikach.
I wreszcie rzecz najważniejsza moim zdaniem: kosmologia daje nam wyobrażenie o naszym miejscu we Wszechświecie, miejscu naszej planety.
Siergiej Pilipenko
Okazuje się, że życie jest bardzo ważnym czynnikiem, który wiele zmienia we Wszechświecie.
Naukowcy obliczyli specyficzną moc różnych obiektów kosmicznych. Na przykład Słońce ma kolosalną jasność, ale także bardzo solidną masę. Dlatego ilość energii uwalnianej na jednostkę masy jest niewielka. To nic innego jak energia cieplna, którą w tej samej jednostce czasu wydziela wiązka jesiennych gnijących liści.
Ale jeśli weźmiemy żywą roślinę, okaże się, że w procesie fotosyntezy magazynuje ona dziesięć tysięcy razy więcej energii niż moc właściwa Słońca.
Najwyższą wartość tego parametru obserwujemy jednak dla mózg zwierzęta i ludzie. Oznacza to, że istoty żywe, a zwłaszcza inteligentne, mogą bardzo aktywnie wpływać na przyrodę nieożywioną. Co widzimy na naszej planecie.
A jeśli chcemy prowadzić odpowiedzialny styl życia i rozumieć konsekwencje wszystkich naszych działań i zaniechań, to musimy wziąć pod uwagę wszystkie prawa, które istnieją w tym Wszechświecie. Musimy je zrozumieć. I wiedzieć, jakie mamy możliwości, czyli do czego w zasadzie zdolne jest życie i do czego my możemy być zdolni.
Siergiej Pilipenko
Przeczytaj także🧐
- 7 mitów o naszym wszechświecie, które są bardzo popularne w sieci
- 10 najdziwniejszych obiektów we wszechświecie
- „Z jakiegoś powodu wszechświat potrzebuje stworzeń, które są w stanie go zrozumieć”: neuronaukowcy - o tym, jakie tajemnice skrywa nasz mózg