Теории с края. В зоопарке науки

Граничная наука понимается по крайней мере двояко. Во-первых, как здравая наука, но вне мейнстрима и парадигмы. Во-вторых, как и все теории и гипотезы, имеющие мало общего с наукой.

Теория Большого Взрыва также когда-то принадлежала к области второстепенной науки. Он был первым, кто произнес свои слова в 40-х годах. Фред Хойл, основоположник теории звездной эволюции. Он сделал это в радиопередаче (1), но в насмешку, с намерением высмеять всю концепцию. А этот родился, когда было обнаружено, что галактики «убегают» друг от друга. Это навело исследователей на мысль, что если Вселенная расширяется, то в какой-то момент это должно было начаться. Эта вера легла в основу господствующей в настоящее время и повсеместно неоспоримой теории Большого взрыва. Механизм расширения, в свою очередь, объясняется иным, также в настоящее время не оспариваемым большинством ученых теория инфляции. В «Оксфордском астрономическом словаре» мы можем прочитать, что теория Большого взрыва: «Наиболее широко принятая теория, объясняющая происхождение и эволюцию Вселенной. Согласно теории Большого взрыва, Вселенная, возникшая из сингулярности (начальное состояние высокой температуры и плотности), с этой точки расширяется».

Против «научного исключения»

Однако не всех, даже в научном сообществе, такое положение вещей устраивает. В письме, подписанном несколько лет назад более чем XNUMX учеными со всего мира, включая Польшу, мы читаем, в частности, что «Большой взрыв основан» на постоянно растущем числе гипотетических сущностей: космологической инфляции, неполярной материи. (темная материя) и темная энергия. (…) Противоречия между наблюдениями и предсказаниями теории Большого взрыва разрешаются путем добавления таких сущностей. Существа, за которыми нельзя или не наблюдали. … В любой другой отрасли науки повторяющаяся потребность в таких объектах по крайней мере вызвала бы серьезные вопросы относительно обоснованности лежащей в основе теории – если эта теория не дала результатов из-за своего несовершенства. »

«Эта теория, — пишут ученые, — требует нарушения двух хорошо зарекомендовавших себя законов физики: принципа сохранения энергии и сохранения барионного числа (утверждающего, что равное количество материи и антиматерии состоит из энергии). “

Заключение? «(…) Теория Большого взрыва — не единственная доступная основа для описания истории Вселенной. Существуют также альтернативные объяснения фундаментальных явлений в космосе., в том числе: обилие легких элементов, образование гигантских структур, объяснение фонового излучения и связь Хаббла. До сегодняшнего дня такие вопросы и альтернативные решения не могут свободно обсуждаться и проверяться. Открытый обмен идеями — это то, чего больше всего не хватает на крупных конференциях. … Это отражает растущий догматизм мышления, чуждый духу свободного научного исследования. Это не может быть здоровой ситуацией».

Возможно, тогда теории, ставящие под сомнение Большой Взрыв, хотя и отнесенные к периферийной зоне, по серьезным научным причинам должны быть защищены от «научного исключения».

Что физики заметали под ковер

Все космологические теории, которые исключают Большой взрыв, обычно устраняют неприятную проблему темной энергии, преобразуют такие константы, как скорость света и время, в переменные и стремятся объединить взаимодействия времени и пространства. Типичным примером последних лет является предложение физиков из Тайваня. В их модели это довольно хлопотно с точки зрения многих исследователей. темная энергия исчезает. Следовательно, к сожалению, приходится считать, что у Вселенной нет ни начала, ни конца. Ведущий автор этой модели Вун-Цзи Сзу из Тайваньского национального университета описывает время и пространство не как отдельные, а как тесно связанные элементы, которые могут взаимозаменяться друг с другом. Ни скорость света, ни гравитационная постоянная в этой модели не являются постоянными, но являются факторами преобразования времени и массы в размер и пространство, что происходит по мере расширения Вселенной.

Теорию Шу можно считать фантазией, но модель расширяющейся Вселенной с избытком темной энергии, который заставляет ее расширяться, вызывает серьезные проблемы. Некоторые отмечают, что с помощью этой теории ученые «заместили под ковер» физический закон сохранения энергии. Тайваньская концепция не нарушает принципов сохранения энергии, но в свою очередь имеет проблему с микроволновым фоновым излучением, считающимся пережитком Большого взрыва.

В прошлом году стало известно выступление двух физиков из Египта и Канады, и на основе новых расчетов они разработали другую, очень интересную теорию. Согласно им Вселенная существовала всегда – Большого Взрыва не было. Основанная на квантовой физике, эта теория кажется тем более привлекательной, поскольку она решает проблему темной материи и темной энергии одним махом.

2. Визуализация квантовой жидкости

Ахмед Фараг Али из города науки и технологий Зеваил и Саурья Дас из Летбриджского университета попробовали это. объединить квантовую механику с общей теорией относительности. Они использовали уравнение, разработанное проф. Амаль Кумар Райчаудхури из Калькуттского университета, который позволяет предсказывать развитие сингулярностей в общей теории относительности. Однако после нескольких исправлений они заметили, что на самом деле оно описывает «жидкость», состоящую из бесчисленных мельчайших частиц, которая как бы заполняет все пространство. Долгое время попытки решить проблему гравитации приводят нас к гипотетическому гравитоны – частицы, порождающие это взаимодействие. По мнению Даса и Али, именно эти частицы могут образовывать эту квантовую «жидкость» (2). С помощью своего уравнения физики проследили путь «жидкости» в прошлое и оказалось, что хлопотливой для физики сингулярности 13,8 млн лет назад действительно не было, а Кажется, что Вселенная существует вечно. В прошлом он был, по общему признанию, меньше, но его так и не удалось сжать до предложенной ранее бесконечно малой точки пространства..

Новая модель может также объяснить существование темной энергии, которая, как ожидается, подпитывает расширение Вселенной, создавая отрицательное давление внутри нее. Здесь уже сама «жидкость» создает небольшую силу, расширяющую пространство, направленную вовне, во Вселенную. И это еще не конец, ведь определение массы гравитона в этой модели позволило объяснить еще одну загадку — темную материю, — которая, как предполагается, оказывает гравитационное воздействие на всю Вселенную, оставаясь при этом незаметным. Проще говоря, сама «квантовая жидкость» — это темная материя.

3. Изображение космического фонового излучения с WMAP

У нас огромное количество моделей

Во второй половине прошлого десятилетия философ Михал Темпчик с отвращением заявил, что «Эмпирическое содержание космологических теорий скудно, они предсказывают мало фактов и основаны на небольшом количестве данных наблюдений».. Каждая космологическая модель эмпирически эквивалентна, т. е. основана на одних и тех же данных. Критерий должен быть теоретическим. В настоящее время у нас больше наблюдательных данных, чем раньше, но база космологической информации радикально не увеличилась — здесь можно привести данные со спутника WMAP (3) и спутника с телескопом Планк (4).

Говард Робертсон и Джеффри Уокер независимо друг от друга сформировали метрика для расширяющейся вселенной. Решения уравнения Фридмана вместе с метрикой Робертсона-Уокера образуют так называемую Модель FLRW (метрика Фридмана-Лемэтра-Робертсона-Уокера). Модифицируемая с течением времени и дополняемая, она имеет статус стандартной модели космологии. Эта модель лучше всего справлялась с последующими эмпирическими данными.

Конечно, было создано гораздо больше моделей. В 30-е годы было создано model kosmologiczny Arthura Milne’a, основанный на его кинематической теории относительности. Предполагалось, что она составит конкуренцию общей теории относительности Эйнштейна и релятивистской космологии, но предсказания Милна оказались сведены к одному из решений уравнений поля Эйнштейна (ЭФЭ).

4. Космический телескоп Планка

Также в это время Ричард Толмен, основатель релятивистской термодинамики, представил свою модель Вселенной – позже его подход был обобщен и так называемая модель LTB (Леметр-Толман-Бонди). Это была неоднородная модель с большим числом степеней свободы и, следовательно, с низкой степенью симметрии.

Сильная конкуренция модели FLRW, а теперь и ее расширению, модель ЖКМ, в который также входит лямбда, так называемый космологическая постоянная, ответственная за ускорение расширения Вселенной и за холодную темную материю. Это разновидность неньютоновской космологии, которая была отложена из-за невозможности справиться с открытием космического фонового излучения (КБР) и квазаров. Возникновению материи из ничего, предложенному этой моделью, также противопоставлялось, хотя и находилось математически убедительное обоснование.

Возможно, самая известная модель квантовой космологии — это Модель Безграничной Вселенной Хокинга и Хартла. Это включало рассмотрение всего космоса как чего-то, что можно описать волновой функцией. С ростом теория суперструн были предприняты попытки построить на его основе космологическую модель. Наиболее известные модели были основаны на более общей версии теории струн, так называемой Мои теории. Например, вы можете заменить модель Рэндалл-Сандрума.

5. Мультиверсумное видение

Мультивселенная

Другим примером из длинной серии пограничных теорий является концепция Мультивселенной (5), основанная на столкновении вселенных-отрубей. Говорят, что это столкновение приводит к взрыву и преобразованию энергии взрыва в горячее излучение. Включение в эту модель темной энергии, которая также некоторое время использовалась в теории инфляции, позволило построить циклическую модель (6), идеи которой, например, в виде пульсирующей вселенной, она неоднократно отвергалась ранее.

6. Визуализация колеблющейся циклической вселенной

Авторами этой теории, также известной как модель космического огня или экспиротическая модель (от греч. ekpyrosis — «мировой огонь»), или Теории Великой Крушения, являются ученые из университетов Кембриджа и Принстона — Пол Стейнхардт и Нил Турок. По их словам, вначале космос был пустым и холодным местом. Не было ни времени, ни энергии, ни материи. Только столкновение двух расположенных рядом друг с другом плоских вселенных инициировало «великий пожар». Энергия, возникшая затем, вызвала Большой Взрыв. Авторы этой теории также объясняют текущее расширение Вселенной. Теория Великого Крушения предполагает, что Вселенная обязана своей нынешней формой столкновению так называемых ту, на которой он расположен, с другой, и превращение энергии столкновения в материю. Именно в результате столкновения соседнего дубля с нашим образовалась известная нам материя и наша Вселенная начала расширяться.. Возможно, цикл подобных столкновений бесконечен.

Теория Великой Крушения была одобрена группой известных космологов, в том числе Стивеном Хокингом и Джимом Пиблзом, одним из первооткрывателей реликтового излучения. Результаты миссии космического спутника «Планк» согласуются с некоторыми предсказаниями циклической модели.

Хотя подобные концепции уже существовали в древности, наиболее часто используемый сегодня термин «Мультивселенная» был придуман в декабре 1960 года Энди Ниммо, тогдашним вице-президентом Шотландского отделения Британского межпланетного общества. Этот термин используется как правильно, так и неправильно в течение нескольких лет. В конце 60-х писатель-фантаст Майкл Муркок назвал его собранием всех миров. Прочитав один из его романов, физик Дэвид Дойч использовал его в этом смысле в своей научной работе (включая разработку квантовой теории множества миров Хью Эверетта), занимающейся совокупностью всех возможных вселенных — вопреки первоначальному определению Энди Ниммо. После того, как эта работа была опубликована, молва распространилась среди других ученых. Итак, теперь «вселенная» означает один мир, который управляется определенными законами, а «мультивселенная» — это гипотетическая совокупность всех вселенных.

7. Гипотетическое количество вселенных, присутствующих в мультивселенной.

Во вселенных этой «квантовой мультивселенной» могут действовать совершенно другие законы физики. По подсчетам космологов-астрофизиков Стэнфордского университета в Калифорнии число таких вселенных может быть 1010, причем степень 10 возводится в степень 10, которая, в свою очередь, возводится в степень 7 (7). И это число нельзя записать в десятичной форме из-за количества нулей, превышающего количество атомов в наблюдаемой Вселенной, оцениваемое в 1080.

Распадающийся вакуум

В начале 80-х годов так называемая инфляционная космология Алан Гут, американский физик, специалист в области элементарных частиц. Чтобы объяснить некоторые трудности с наблюдениями в модели FLRW, она ввела в стандартную модель дополнительный период быстрого расширения после пересечения планковского порога (10–33 секунды после Большого взрыва). Гут в 1979 году, работая над уравнениями, описывающими раннее существование Вселенной, заметил нечто странное — ложный вакуум. Оно отличалось от наших знаний о вакууме тем, что, например, оно не было пустым. Скорее, это был материал, мощная сила, способная воспламенить всю вселенную.

Представьте себе круглый кусок сыра. Пусть это будет нашим ложный вакуум до большого взрыва. Он обладает удивительным свойством того, что мы называем «отталкивающей гравитацией». Это сила настолько мощная, что вакуум может расшириться от размеров атома до размеров галактики за долю секунды. С другой стороны, он может распадаться, как радиоактивный материал. Когда часть вакуума выходит из строя, он создает расширяющийся пузырь, немного похожий на дырки в швейцарском сыре. В таком пузырьке-отверстии создается ложный вакуум – чрезвычайно горячие и плотно упакованные частицы. Затем они взрываются, что является Большим взрывом, который создает нашу вселенную.

Важная вещь, которую физик российского происхождения Александр Виленкин осознал в начале 80-х годов, заключалась в том, что никакой пустоты, подвергающейся рассматриваемому распаду, не существует. «Эти пузыри расширяются очень быстро, — говорит Виленкин, — но пространство между ними расширяется еще быстрее, освобождая место для новых пузырей». Это означает, что Как только космическая инфляция началась, она никогда не останавливается, и каждый последующий пузырь содержит сырье для следующего Большого взрыва. Таким образом, наша Вселенная может быть всего лишь одной из бесконечного числа вселенных, постоянно возникающих в постоянно расширяющемся ложном вакууме.. Другими словами, это может быть реальным землетрясение вселенных.

Несколько месяцев назад космический телескоп ЕКА «Планк» наблюдал «на краю Вселенной» загадочные более яркие точки, которые, по мнению некоторых ученых, могут быть следы нашего взаимодействия с другой вселенной. Например, утверждает Ранга-Рам Чари, один из исследователей, анализирующих данные, поступающие из обсерватории в калифорнийском центре. Он заметил странные яркие пятна в космическом фоновом свете (CMB), которые наносит на карту телескоп Planck. Теория состоит в том, что существует мультивселенная, в которой «пузыри» вселенных быстро растут, подпитываемые инфляцией. Если затравочные пузыри соседствуют, то в начале их расширения возможно взаимодействие, гипотетические «столкновения», последствия которых мы должны видеть в следах реликтового излучения ранней Вселенной.

Чари думает, что нашел такие следы. В результате тщательного и длительного анализа он обнаружил области в реликтовом излучении, которые в 4500 раз ярче, чем предполагает теория фонового излучения. Одним из возможных объяснений этого избытка протонов и электронов является контакт с другой вселенной. Конечно, эта гипотеза еще не подтверждена. Ученые осторожны.

Есть только углы

Еще одним пунктом нашей программы посещения своеобразного космического зоопарка, полного теорий и рассуждений о сотворении Вселенной, станет гипотеза выдающегося британского физика, математика и философа Роджера Пенроуза. Строго говоря, это не квантовая теория, но в ней есть некоторые ее элементы. Само название теории – конформная циклическая космология () – содержит основные компоненты кванта. К ним относится конформная геометрия, которая оперирует исключительно понятием угла, отвергая вопрос о расстоянии. Большой и малый треугольники неразличимы в этой системе, если они имеют одинаковые углы между сторонами. Прямые линии неотличимы от окружностей.

В четырехмерном пространстве-времени Эйнштейна, кроме трех измерений, есть еще и время. Конформная геометрия даже обходится без него. И это прекрасно согласуется с квантовой теорией о том, что время и пространство могут быть иллюзией наших чувств. Так что у нас есть только углы, а точнее световые конусы, т.е. поверхности, по которым распространяется излучение. Скорость света также точно определена, ведь речь идет о фотонах. Математически этой ограниченной геометрии достаточно для описания физики, если только она не имеет дело с массовыми объектами. А Вселенная после Большого взрыва состояла только из высокоэнергетических частиц, которые на самом деле были излучением. Почти 100% их массы было преобразовано в энергию в соответствии с основной формулой Эйнштейна E = mc².

Итак, пренебрегая массой, с помощью конформной геометрии мы можем показать сам процесс создания Вселенной и даже некоторый период до этого создания. Просто нужно учитывать гравитацию, возникающую в состоянии минимальной энтропии, т.е. в высокой степени порядка. Тогда особенность Большого Взрыва исчезает, и начало Вселенной предстает просто как регулярная граница некоего пространства-времени.

8. Видение гипотетической белой дыры

Из дыры в дыру, или Космический метаболизм

Экзотические теории предсказывают существование экзотических объектов, т.е. белые дыры (8) – гипотетические противоположности черных дыр. Первая проблема была упомянута в начале книги Фреда Хойла. Теория состоит в том, что белая дыра должна быть областью, где энергия и материя вытекают из сингулярности. Предыдущие исследования не подтвердили существование белых дыр, хотя некоторые исследователи считают, что пример возникновения Вселенной, то есть Большой Взрыв, на самом деле мог быть примером именно такого явления.

По определению, белая дыра выбрасывает то, что поглощает черная дыра. Единственным условием было бы приблизить черную и белую дыры друг к другу и создать между ними туннель. Существование такого туннеля предполагалось еще в 1921 году. Он именовался мостом, тогда назывался мост Эйнштейна-Розена, по именам ученых, проводивших математические расчеты, описывающие это гипотетическое создание. В последующие годы его называли червоточина, известный в английском языке под более своеобразным названием «червоточина».

После открытия квазаров было высказано предположение, что бурное излучение энергии, связанное с этими объектами, может быть результатом белой дыры. Несмотря на множество теоретических соображений, большинство астрономов не воспринимали эту теорию всерьез. Основным недостатком всех разработанных до сих пор моделей белых дыр является то, что вокруг них должно быть какое-то образование. очень сильное гравитационное поле. Расчеты показывают, что когда что-то падает в белую дыру, оно должно получить мощный выброс энергии.

Однако проницательные расчеты ученых утверждают, что даже если бы белые дыры и, следовательно, червоточины существовали, они были бы крайне нестабильны. Строго говоря, материя не смогла бы пройти через эту «червоточину», потому что быстро распалась бы. И даже если бы тело могло попасть в другую, параллельную вселенную, оно вошло бы в нее в виде частиц, которые, возможно, могли бы стать материалом для нового, другого мира. Некоторые ученые даже утверждают, что Большой взрыв, который должен был породить нашу Вселенную, был именно результатом открытия белой дыры.

Квантовые голограммы

Он предлагает много экзотики в теориях и гипотезах. квантовая физика. С момента своего создания он предоставил ряд альтернативных интерпретаций так называемому Копенгагенская школа. Представления о волне-пилоте или вакууме как активной энергоинформационной матрице реальности, отложенные много лет назад, функционировали на периферии науки, а иногда и немного за ее пределами. Однако в последнее время они приобрели большую жизненную силу.

Например, вы строите альтернативные сценарии развития Вселенной, предполагая переменную скорость света, значение постоянной Планка или создаете вариации на тему гравитации. Закон всемирного тяготения революционизируется, например, подозрениями, что уравнения Ньютона не работают на больших расстояниях, а количество измерений должно зависеть от текущего размера Вселенной (и возрастать с ее ростом). Время отрицается реальностью в одних концепциях, а многомерное пространство — в других.

Наиболее известными квантовыми альтернативами являются Концепции Дэвида Бома (9). Его теория предполагает, что состояние физической системы зависит от волновой функции, заданной в конфигурационном пространстве системы, а сама система в любой момент времени находится в одной из возможных конфигураций (которыми являются положения всех частиц в системе или состояния всех физических полей). Последнее предположение не существует в стандартной интерпретации квантовой механики, предполагающей, что до момента измерения состояние системы задается только волновой функцией, что приводит к парадоксу (так называемый парадокс кота Шредингера) . Эволюция конфигурации системы зависит от волновой функции через так называемую уравнения пилотной волны. Теория была разработана Луи де Бройлем, а затем заново открыта и усовершенствована Бомом. Теория де Бройля-Бома откровенно нелокальна, потому что уравнение пилотной волны показывает, что скорость каждой частицы по-прежнему зависит от положения всех частиц во Вселенной. Поскольку другие известные законы физики являются локальными, а нелокальные взаимодействия в сочетании с теорией относительности приводят к причинно-следственным парадоксам, многие физики считают это неприемлемым.

10. Космическая голограмма

В 1970 году Бом представил далеко идущие видение вселенной-голограмма (10), согласно которому, как и в голограмме, каждая часть содержит информацию о целом. Согласно этой концепции, вакуум является не только резервуаром энергии, но и чрезвычайно сложной информационной системой, содержащей голографическую запись материального мира.

В 1998 году Гарольд Путхофф вместе с Бернардом Хейшем и Альфонсом Руэдой представили конкурента квантовой электродинамики – стохастическая электродинамика (СЭД). Вакуум в этой концепции является резервуаром турбулентной энергии, порождающей постоянно возникающие и исчезающие виртуальные частицы. Они сталкиваются с реальными частицами, возвращая им энергию, что, в свою очередь, вызывает постоянные изменения их положения и энергии, которые воспринимаются как квантовая неопределенность.

Волновая интерпретация была сформулирована еще в 1957 г. уже упомянутым Эвереттом. В этой интерпретации имеет смысл говорить о вектор состояния для всей вселенной. Этот вектор никогда не схлопывается, так что реальность остается строго детерминированной. Однако это не реальность, о которой мы обычно думаем, а композиция многих миров. Вектор состояния разбит на множество состояний, представляющих взаимно ненаблюдаемые вселенные, причем каждый мир имеет определенное измерение и статистический закон.

Основные допущения в отправной точке этой интерпретации следующие:

• постулат о математической природе мира – реальный мир или любая его изолированная часть может быть представлена ​​набором математических объектов;
• постулат о разложении мира – мир можно рассматривать как систему плюс аппарат.

Следует добавить, что прилагательное «квантовый» некоторое время появлялось в литературе Нью Эйдж и современной мистики.. Например, известный врач Дипак Чопра (11) продвигал концепцию, которую он называет квантовым исцелением, предполагая, что, применяя достаточную умственную силу, мы можем излечить все болезни.

Согласно Чопре, этот глубокий вывод можно сделать из квантовой физики, которая, по его словам, показала, что физический мир, включая наши тела, является реакцией наблюдателя. Мы создаем наши тела так же, как мы создаем опыт нашего мира. Чопра также утверждает, что «убеждения, мысли и эмоции вызывают поддерживающие жизнь химические реакции в каждой клетке» и что «мир, в котором мы живем, включая опыт наших тел, полностью определяется тем, как мы учимся его воспринимать». Так что болезни и старение — это только иллюзия. Благодаря чистой силе сознания мы можем достичь того, что Чопра называет «вечно молодым телом, вечно молодым умом».

Однако до сих пор нет убедительных аргументов или доказательств того, что квантовая механика играет центральную роль в человеческом сознании или что она обеспечивает непосредственные целостные связи во всей Вселенной. Современная физика, включая квантовую механику, остается полностью материалистической и редукционистской, и в то же время совместимой со всеми научными наблюдениями.