我们哪里出了问题？
物理学发现自己陷入了令人不快的死胡同。 尽管它有自己的标准模型，最近又得到了希格斯粒子的补充，但所有这些进步都无法解释现代的奥秘、暗能量、暗物质、引力、物质-反物质的不对称性，甚至是中微子振荡。
罗伯托·昂格尔和李·斯莫林
李·斯莫林，一位著名的物理学家，多年来一直被称为诺贝尔奖的严肃候选人之一，最近与哲学家一起发表 罗伯托·昂热勒姆，《奇异宇宙与时间的现实》一书。 在其中，作者分别从各自学科的角度分析了现代物理学的混乱状态。 “当科学离开实验验证的领域和否认的可能性时，它就失败了，”他们写道。 他们敦促物理学家回到过去，寻找新的开始。
他们的报价非常具体。 例如，斯莫林和昂格尔希望我们回归概念 一个宇宙. 原因很简单—— 我们只体验到一个宇宙，其中一个可以被科学地研究，而关于存在多个宇宙的说法在经验上是无法证实的。. Smolin 和 Unger 提议接受的另一个假设如下。 时间的现实不要让理论家有机会摆脱现实的本质及其转变。 最后，作者敦促克制对数学的热情，因为数学以其“美丽”和优雅的模型，脱离了真正经验丰富和可能的世界。 实验检查.
谁知道《数学美》 弦理论, 后者很容易在上述假设中识别出它的批评。 然而，这个问题更普遍。 今天的许多声明和出版物认为物理学已经走到了死胡同。 许多研究人员承认，我们一定在某个地方犯了错误。
所以斯莫林和昂格尔并不孤单。 几个月前在《自然》 乔治·埃利斯 i 约瑟夫丝绸 发表了一篇关于 保护物理学的完整性通过批评那些越来越倾向于无限期推迟“明天”实验来检验各种“时髦”宇宙学理论的人。 它们应该以“足够优雅”和解释价值为特征。 “这打破了数百年来科学知识就是知识的科学传统。 经验证实科学家提醒。 事实清楚地表明了现代物理学的“实验僵局”。. 关于世界和宇宙的性质和结构的最新理论通常无法通过人类可用的实验来验证。
超对称粒子类似物 - 可视化
通过发现希格斯玻色子，科学家们“实现了” 标准型号. 然而，物理学的世界远未满足。 我们知道所有的夸克和轻子，但我们不知道如何将其与爱因斯坦的引力理论相协调。 我们不知道如何将量子力学与引力相结合来创建一个连贯的量子引力理论。 我们也不知道大爆炸是什么（或者是否真的存在）。
目前，我们称其为主流物理学家，他们看到了标准模型之后的下一步 超对称 (SUSY)，它预测我们已知的每一个基本粒子都有一个对称的“伙伴”。 这使物质构建块的总数翻了一番，但该理论完全符合数学方程，更重要的是，它提供了一个解开宇宙暗物质之谜的机会。 只剩下等待大型强子对撞机的实验结果，这将证实超对称粒子的存在。
然而，还没有从日内瓦听到这样的发现。 如果大型强子对撞机实验仍然没有出现新的东西，许多物理学家认为应该悄悄撤回超对称理论，以及 超弦这是基于超对称的。 有科学家准备为它辩护，即使它没有得到实验证实，因为 SUSA 理论“美得令人难以置信”。 如有必要，他们打算重新评估他们的方程，以证明超对称粒子质量完全超出了 LHC 的范围。
异教异常
印象 - 说起来容易！ 然而，例如，当物理学家成功地将 μ 子置于质子周围的轨道上，并且质子“膨胀”时，我们已知的物理学开始发生奇怪的事情。 一个更重的氢原子被创造出来，结果是原子核，即。 这种原子中的质子比“普通”质子更大（即半径更大）。
我们所知道的物理学无法解释这种现象。 μ子，取代原子中电子的轻子，应该表现得像一个电子——确实如此，但为什么这种变化会影响质子的大小呢？ 物理学家不明白这一点。 也许他们可以克服它，但是……等一下。 质子的大小与当前的物理理论，尤其是标准模型有关。 理论家已经开始发泄这种莫名其妙的相互作用 一种新的基本相互作用. 然而，这只是目前的猜测。 在此过程中，对氘原子进行了实验，认为原子核中的中子会影响这些效应。 有介子的质子比有电子的还要大。
另一个相对较新的物理奇点是都柏林三一学院的科学家研究结果出现的存在。 新形式的光. 光的测量特性之一是它的角动量。 到目前为止，人们认为在许多形式的光中，角动量是 普朗克常数. 与此同时，博士。 凯尔巴兰坦 和教授 保罗·伊斯特姆 i 约翰·多尼根 发现了一种光，其中每个光子的角动量是普朗克常数的一半。
这一非凡的发现表明，即使是我们认为恒定的光的基本特性也可以改变。 这将对光的性质研究产生真正的影响，并将找到实际应用，例如在安全光通信中。 自 80 年代以来，物理学家一直想知道粒子如何仅在三维空间的两个维度中移动。 他们发现我们随后将处理许多不寻常的现象，包括量子值将是分数的粒子。 现在它已被证明是光的。 这很有趣，但这意味着许多理论仍然需要更新。 而这仅仅是与将发酵带入物理学的新发现联系的开始。
一年前，康奈尔大学的物理学家在他们的实验中证实了媒体上出现的信息。 量子芝诺效应 – 只有通过连续观察才能停止量子系统的可能性。 它以古希腊哲学家的名字命名，他声称运动是一种在现实中不可能发生的幻觉。 古代思想与现代物理学的联系是工作 拜迪亚纳塔·米斯里 i 乔治·苏达山 来自德克萨斯大学，他在 1977 年描述了这个悖论。 大卫·温兰德2012 年 XNUMX 月与 MT 交谈的美国物理学家和诺贝尔物理学奖获得者，对芝诺效应进行了第一次实验观察，但科学家们不同意他的实验是否证实了该现象的存在。
Wheeler 实验的可视化
去年他有了新发现 穆昆德文加拉托雷他和他的研究团队在康奈尔大学的超冷实验室进行了一项实验。 科学家们在真空室中制造并冷却了大约 XNUMX 亿个铷原子的气体，并在激光束之间暂停了质量。 原子组织起来并形成了一个晶格系统——它们的行为就好像它们在一个结晶体中。 在非常寒冷的天气里，它们可以以非常低的速度从一个地方移动到另一个地方。 物理学家在显微镜下观察它们，并用激光成像系统照亮它们，这样他们就可以看到它们。 当激光关闭或强度较低时，原子自由穿隧，但随着激光束变得更亮并且进行更频繁的测量， 渗透率急剧下降.
Vengalattore 将他的实验总结如下：“现在我们有了一个独特的机会，可以仅通过观察来控制量子动力学。” 从芝诺到伯克利的“理想主义”思想家是否在“理性时代”受到嘲笑，他们认为物体只存在是因为我们观察它们是对的吗？
最近，与多年来稳定的（显然）理论的各种异常和不一致经常出现。 另一个例子来自天文观测——几个月前，事实证明宇宙的膨胀速度比已知的物理模型所暗示的要快。 根据 2016 年 8 月《自然》杂志的一篇文章，约翰霍普金斯大学科学家的测量结果比现代物理学的预期高 XNUMX%。 科学家们使用了一种新方法 分析所谓的标准蜡烛， IE。 光源被认为是稳定的。 同样，来自科学界的评论说，这些结果表明当前理论存在严重问题。
现代杰出的物理学家之一， 约翰·阿奇博尔德·惠勒，提出了当时已知的双缝实验的太空版本。 在他的心理设计中，来自 XNUMX 亿光年外的类星体的光穿过银河系的两个相对侧。 如果观察者分别观察这些路径中的每一个，他们将看到光子。 如果两者同时出现，他们就会看到波浪。 最后 山姆 观察行为改变了光的性质它在十亿年前离开了类星体。
根据惠勒的说法，以上证明了宇宙不可能存在于物理意义上，至少不是我们习惯于理解“物理状态”的意义上。 过去也不能这样，直到……我们进行了测量。 因此，我们当前的维度会影响过去。 因此，通过我们的观察、探测和测量，我们塑造了过去的事件，回到过去，直到……宇宙的开始！
全息图分辨率结束
黑洞物理学似乎表明，至少正如一些数学模型所暗示的那样，我们的宇宙并不是我们的感官告诉我们的那样，也就是说，是三维的（第四维度，时间，是由心灵决定的）。 我们周围的现实可能是 全息照相 是一个基本上二维的远平面的投影。 如果这张宇宙图是正确的，那么一旦我们可以使用的研究工具变得足够灵敏，时空的三维性质的幻觉就可以消除。 克雷格霍根费米实验室物理学教授，多年来一直在研究宇宙的基本结构，他认为这个水平刚刚达到。 如果宇宙是一个全息图，也许我们已经达到了现实分辨率的极限。 一些物理学家提出了一个有趣的假设，即我们生活的时空最终并不是连续的，而是像数码照片中的图像一样，在其最基本的层面上由某种“颗粒”或“像素”组成。 如果是这样，我们的现实必须有某种最终的“解决方案”。 这就是一些研究人员对几年前出现在 Geo600 引力波探测器结果中的“噪音”的解释。
为了检验这个不寻常的假设，克雷格霍根和他的团队开发了世界上最精确的干涉仪，称为 霍根全息仪这应该让我们对时空的本质进行最准确的测量。 这个代号为 Fermilab E-990 的实验并非众多其他实验之一。 它旨在展示空间本身的量子性质以及科学家所谓的“全息噪声”的存在。 全息仪由两个并排放置的干涉仪组成，它们将一千瓦的激光束发送到一个设备，该设备将它们分成两个垂直的 40 米光束。 它们被反射并返回到分离点，从而产生光线亮度的波动。 如果它们在分割装置中引起某种运动，那么这将是空间本身振动的证据。
从量子物理学的角度来看，它可能会无缘无故地出现。 任意数量的宇宙. 我们最终进入了这个特殊的环境，它必须满足许多微妙的条件才能让一个人生活在其中。 然后我们谈论 人类世界. 对于信徒来说，一个上帝创造的人类宇宙就足够了。 唯物主义世界观不接受这一点，并假设有许多宇宙，或者当前的宇宙只是多元宇宙无限演化的一个阶段。
现代版的作者 作为模拟的宇宙假设 （全息图的相关概念）是理论家 尼克拉斯·博斯特伦. 它指出，我们所感知的现实只是我们没有意识到的模拟。 这位科学家建议，如果你可以用足够强大的计算机，对整个文明甚至整个宇宙进行可靠的模拟，并且模拟的人能够体验意识，那么很有可能会出现大量这样的生物。 先进文明创造的模拟——我们生活在其中之一，类似于“矩阵”。
时间不是无限的
所以也许是时候打破范式了？ 在科学和物理学史上，他们的揭穿并不是什么特别新鲜的事情。 毕竟，有可能颠覆地心说，将空间视为非活动阶段和宇宙时间的概念，从宇宙是静止的信念，从对测量无情的信念......
地方范式 他不再那么见多识广，但他也死了。 欧文·薛定er 和其他量子力学的创造者注意到，在进行测量之前，我们的光子就像放在盒子里的著名猫一样，还没有处于某种状态，同时垂直和水平极化。 如果我们将两个纠缠的光子相距很远并分别检查它们的状态会发生什么？ 现在我们知道，如果光子 A 是水平偏振的，那么光子 B 一定是垂直偏振的，即使我们早在 XNUMX 亿光年之前放置它。 两种粒子在测量之前都没有确切的状态，但是在打开其中一个盒子后，另一个立即“知道”它应该具有哪种属性。 它涉及发生在时间和空间之外的一些非凡的交流。 根据新的纠缠理论，局部性不再是确定性的，两个看似独立的粒子可以作为一个参考系，忽略距离等细节。
既然科学处理不同的范式，为什么不应该打破物理学家头脑中一直存在并在研究界重复的固定观点呢？ 也许是前面提到的超对称，也许是对暗能量和物质存在的信念，或者是大爆炸和宇宙膨胀的想法？
到目前为止，普遍的观点是宇宙正在以不断增加的速度膨胀，并且可能会无限期地继续膨胀。 然而，也有一些物理学家注意到，宇宙永恒膨胀的理论，特别是它的时间是无限的结论，在计算事件发生的概率时出现了问题。 一些科学家认为，在接下来的 5 亿年中，由于某种灾难，时间可能会耗尽。
物理学家 拉斐尔·布索 来自加利福尼亚大学的同事和同事在 arXiv.org 上发表了一篇文章，解释说在永恒的宇宙中，即使是最不可思议的事件也迟早会发生——此外，它们也会发生 无数次. 由于概率是根据事件的相对数量来定义的，因此在永恒中陈述任何概率是没有意义的，因为每个事件的可能性都相同。 “永久通货膨胀具有深远的影响，”布索写道。 “任何发生概率非零的事件都会发生无数次，最常见的是在从未接触过的偏远地区。” 这破坏了局部实验中概率预测的基础：如果整个宇宙中无数的观察者中了彩票，那么你凭什么说不太可能中彩票？ 当然，也有无限多的非赢家，但从什么意义上说他们更多呢？
物理学家解释说，解决这个问题的一种方法是假设时间会用完。 然后会有有限数量的事件，并且不太可能的事件发生的频率低于可能的事件。
这个“切割”时刻定义了一组特定的允许事件。 所以物理学家试图计算时间用完的概率。 给出了五种不同的时间结束方法。 在这两种情况下，这将在 50 亿年内发生的可能性为 3,7%。 另外两个在 50 亿年内有 3,3% 的机会。 第五个场景（普朗克时间）剩下的时间很少。 很有可能，他甚至可能在……下一秒。
它没有工作吗？
幸运的是，这些计算预测大多数观察者是所谓的玻尔兹曼儿童，他们从早期宇宙量子涨落的混乱中出现。 因为我们大多数人都不是，物理学家已经驳回了这种情况。
“边界可以被视为具有物理属性的物体，包括温度，”作者在他们的论文中写道。 “在时间的尽头之后，物质将与视界达到热力学平衡。 这类似于外部观察者对物质落入黑洞的描述。”
宇宙膨胀和多元宇宙
第一个假设是 宇宙不断地膨胀到无穷大这是广义相对论的结果，并得到了实验数据的充分证实。 第二个假设是概率基于 相对事件频率. 最后，第三个假设是，如果时空真的是无限的，那么确定事件发生概率的唯一方法就是限制你的注意力 无限多元宇宙的有限子集.
会有意义吗？
构成本文基础的斯莫林和昂格尔的论点表明，我们只能通过实验探索我们的宇宙，拒绝多元宇宙的概念。 同时，对欧洲普朗克太空望远镜收集的数据的分析揭示了异常的存在，这可能表明我们的宇宙与另一个宇宙之间存在着长期的相互作用。 因此，单纯的观察和实验指向其他宇宙。
普朗克天文台发现的异常
一些物理学家现在推测，如果有一个叫做多元宇宙的存在，以及它的所有组成宇宙，都在一次大爆炸中出现，那么它可能发生在它们之间。 碰撞. 根据普朗克天文台团队的研究，这些碰撞有点类似于两个肥皂泡的碰撞，在宇宙的外表面留下痕迹，理论上可以记录为微波背景辐射分布的异常。 有趣的是，普朗克望远镜记录的信号似乎表明，某种靠近我们的宇宙与我们的宇宙非常不同，因为其中的亚原子粒子（重子）和光子数量之间的差异甚至可以比“这里”。 . 这意味着潜在的物理原理可能与我们所知道的不同。
探测到的信号很可能来自宇宙的早期时代——所谓的 重组当质子和电子第一次开始合并在一起形成氢原子时（来自相对较近的来源的信号概率约为 30%）。 这些信号的存在可能表明我们的宇宙与另一个具有更高密度的重子物质碰撞后重组过程的加剧。
在相互矛盾的、最常见的纯理论猜想不断积累的情况下，一些科学家明显失去了耐心。 加拿大滑铁卢周边研究所的 Neil Turok 的强烈声明证明了这一点，他在 2015 年接受 NewScientist 采访时对“我们无法理解我们所发现的东西”感到恼火。 他补充说：“理论正变得越来越复杂和精密。 我们在问题上抛出连续的场、测量和对称性，即使是用扳手，但我们无法解释最简单的事实。 许多物理学家显然对现代理论家的心路历程感到恼火，例如上面的推理或超弦理论，与目前在实验室进行的实验无关，也没有证据表明它们可以被检验实验上。 .
正如斯莫林和他的哲学家朋友所建议的那样，这真的是一条死胡同吗？有必要摆脱它吗？ 或者，也许我们正在谈论即将到来的某种划时代的发现之前的困惑和困惑？
我们邀请您熟悉该问题的主题。
