Teorías desde o borde. No zoolóxico da ciencia

A ciencia dos límites enténdese polo menos de dúas formas. En primeiro lugar, como ciencia sólida, pero fóra do mainstream e do paradigma. En segundo lugar, como todas as teorías e hipóteses que pouco teñen en común coa ciencia.

A teoría do Big Bang tamén pertenceu no seu día ao campo da ciencia menor. Foi o primeiro en pronunciar as súas palabras nos anos 40. Fred Hoyle, o fundador da teoría da evolución estelar. Fíxoo nunha emisión radiofónica (1), pero en escarnio, coa intención de ridiculizar todo o concepto. E este naceu cando se descubriu que as galaxias "foxen" unhas das outras. Isto levou aos investigadores á idea de que se o universo se está a expandir, nalgún momento tiña que comezar. Esta crenza formou a base da actualmente dominante e universalmente innegable teoría do Big Bang. O mecanismo de expansión, á súa vez, explícase por outro, tampouco discutido actualmente pola maioría dos científicos. teoría da inflación. No Oxford Dictionary of Astronomy podemos ler que a teoría do Big Bang é: “A teoría máis aceptada para explicar a orixe e a evolución do universo. Segundo a teoría do Big Bang, o Universo, que xurdiu dunha singularidade (un estado inicial de alta temperatura e densidade), expándese desde este punto".

Contra a "exclusión científica"

Non obstante, non todos, nin sequera na comunidade científica, están contentos con este estado de cousas. Nunha carta asinada hai varios anos por máis de XNUMX científicos de todo o mundo, incluída Polonia, lemos, en particular, que o "Big Bang baséase" nun número cada vez maior de entidades hipotéticas: inflación cosmolóxica, non polar. materia. (materia escura) e enerxía escura. (...) As contradicións entre observacións e predicións da teoría do Big Bang resólvense engadindo tales entidades. Criaturas que non poden ou non foron observadas. ... En calquera outra rama da ciencia, a necesidade reiterada de tales obxectos, polo menos, suscitaría serias preguntas sobre a validez da teoría subxacente - se esa teoría fallase debido ás súas imperfeccións. »

"Esta teoría", escriben os científicos, "require unha violación de dúas leis da física ben establecidas: o principio de conservación da enerxía e a conservación do número barión (que afirma que cantidades iguais de materia e antimateria están compostas de enerxía). "

Conclusión? “(…) A teoría do Big Bang non é a única base dispoñible para describir a historia do universo. Tamén hai explicacións alternativas para fenómenos fundamentais no espazo., incluíndo: a abundancia de elementos lixeiros, a formación de estruturas xigantes, a explicación da radiación de fondo e a conexión do Hubble. Ata hoxe, tales cuestións e solucións alternativas non poden ser discutidas e probadas libremente. O intercambio aberto de ideas é o que máis falta nas grandes conferencias. ... Isto reflicte un crecente dogmatismo de pensamento, alleo ao espírito da investigación científica libre. Esta non pode ser unha situación saudable".

Quizais entón as teorías que poñen en dúbida o Big Bang, aínda que relegadas á zona periférica, deberían, por graves motivos científicos, protexerse da "exclusión científica".

O que os físicos varreron debaixo da alfombra

Todas as teorías cosmolóxicas que descartan o Big Bang adoitan eliminar o molesto problema da enerxía escura, transforman constantes como a velocidade da luz e o tempo en variables e buscan unificar as interaccións do tempo e do espazo. Un exemplo típico dos últimos anos é unha proposta de físicos de Taiwán. No seu modelo, isto é bastante problemático desde o punto de vista de moitos investigadores. a enerxía escura desaparece. Polo tanto, por desgraza, hai que asumir que o Universo non ten principio nin fin. O autor principal deste modelo, Wun-Ji Szu da Universidade Nacional de Taiwán, describe o tempo e o espazo non como elementos separados, senón como elementos estreitamente relacionados que poden intercambiarse entre si. Nin a velocidade da luz nin a constante gravitacional neste modelo son constantes, senón que son factores da transformación do tempo e da masa en tamaño e espazo a medida que o universo se expande.

A teoría de Shu pódese considerar unha fantasía, pero o modelo dun universo en expansión cun exceso de enerxía escura que fai que se expanda suscita serios problemas. Algúns sinalan que, coa axuda desta teoría, os científicos "substituíron baixo a alfombra" a lei física de conservación da enerxía. O concepto taiwanés non viola os principios de conservación da enerxía, pero á súa vez ten un problema coa radiación de fondo de microondas, que se considera un resto do Big Bang.

O ano pasado deuse a coñecer o discurso de dous físicos de Exipto e Canadá e, a partir de novos cálculos, desenvolveron outra teoría moi interesante. Segundo eles O universo sempre existiu – Non houbo Big Bang. Baseada na física cuántica, esta teoría é tanto máis atractiva porque resolve o problema da materia escura e da enerxía escura dun só golpe.

2. Visualización dun fluído cuántico

Ahmed Farag Ali da Cidade da Ciencia e Tecnoloxía de Zewail e Saurya Das da Universidade de Lethbridge intentárono. combinar a mecánica cuántica coa relatividade xeral. Usaron unha ecuación desenvolvida polo Prof. Amal Kumar Raychaudhuri da Universidade de Calcuta, que permite predicir o desenvolvemento das singularidades na relatividade xeral. Non obstante, tras varias correccións, decatáronse de que en realidade describe un "líquido", composto por incontables partículas diminutas, que, por así dicilo, enche todo o espazo. Durante moito tempo, os intentos de resolver o problema da gravidade lévannos ao hipotético gravitóns – partículas que xeran esta interacción. Segundo Das e Ali, son estas partículas as que poden formar este "líquido" cuántico (2). Usando a súa ecuación, os físicos rastrexaron o camiño do "líquido" cara ao pasado e descubriuse que a singularidade que era problemática para a física hai 13,8 millóns de anos realmente non existía, pero O universo parece existir para sempre. No pasado, certamente era máis pequeno, pero nunca se comprimiu ata o punto infinitesimal anteriormente proposto no espazo..

O novo modelo tamén podería explicar a existencia de enerxía escura, que se espera que alimente a expansión do universo creando presión negativa no seu interior. Aquí, o propio "fluído" crea unha pequena forza que expande o espazo, dirixido cara ao exterior, cara ao Universo. E este non é o final, porque a determinación da masa do gravitón neste modelo permitiunos explicar outro misterio -a materia escura- que se supón que ten un efecto gravitatorio sobre todo o Universo, aínda que permanece invisible. Simplemente, o "líquido cuántico" en si é materia escura.

3. Imaxe da radiación cósmica de fondo do WMAP

Temos un gran número de modelos

Na segunda metade da última década, o filósofo Michal Tempczyk afirmou con desgusto que "O contido empírico das teorías cosmolóxicas é escaso, predicen poucos feitos e baséanse nunha pequena cantidade de datos observacionais".. Cada modelo cosmolóxico é empíricamente equivalente, é dicir, baseado nos mesmos datos. O criterio debe ser teórico. Agora temos máis datos de observación dos que antes, pero a base de información cosmolóxica non aumentou drasticamente; aquí podemos citar datos do satélite WMAP (3) e do satélite Planck (4).

Howard Robertson e Geoffrey Walker formáronse de forma independente métrica para un universo en expansión. As solucións da ecuación de Friedmann, xunto coa métrica de Robertson-Walker, forman o chamado Modelo FLRW (métrica de Friedmann-Lemaître-Robertson-Walker). Modificado co paso do tempo e complementado, ten o status de modelo estándar de cosmoloxía. Este modelo funcionou mellor cos datos empíricos posteriores.

Por suposto, creáronse moitos máis modelos. Creado na década de 30 Modelo cosmolóxico de Arthur Milne, baseado na súa teoría cinemática da relatividade. Suponse que competiría coa teoría xeral da relatividade e a cosmoloxía relativista de Einstein, pero as predicións de Milne resultaron reducidas a unha das solucións das ecuacións de campo de Einstein (EFE).

4 Telescopio espacial Planck

Tamén nesta época, Richard Tolman, o fundador da termodinámica relativista, presentou o seu modelo do Universo -máis tarde o seu enfoque foi xeneralizado e o chamado Modelo LTB (Lemaitre-Tolman-Bondi). Era un modelo non homoxéneo cun gran número de graos de liberdade e polo tanto un baixo grao de simetría.

Forte competencia polo modelo FLRW, e agora pola súa expansión, Modelo ZhKM, que tamén inclúe a lambda, a chamada constante cosmolóxica responsable de acelerar a expansión do universo e da materia escura fría. É unha especie de cosmoloxía non newtoniana que quedou en suspenso pola incapacidade de facer fronte ao descubrimento da radiación de fondo cósmico (CBR) e dos quásares. Tamén se opúxose á aparición da materia da nada, proposta por este modelo, aínda que existía unha xustificación matemáticamente convincente.

Quizais o modelo máis famoso de cosmoloxía cuántica sexa O modelo do universo infinito de Hawking e Hartle. Isto incluía tratar o cosmos enteiro como algo que podería describirse mediante unha función de onda. Co crecemento teoría de supercordas intentáronse construír un modelo cosmolóxico sobre a súa base. Os modelos máis famosos baseáronse nunha versión máis xeral da teoría de cordas, a chamada As miñas teorías. Por exemplo, pode substituír Modelo Randall-Sandrum.

5. Visión multiversal

multiverso

Outro exemplo dunha longa serie de teorías fronteira é o concepto de Multiverso (5), baseado na colisión de universos farelo. Dise que esta colisión ten como resultado unha explosión e a transformación da enerxía da explosión en radiación quente. A inclusión da enerxía escura neste modelo, que tamén se utilizou durante algún tempo na teoría da inflación, permitiu construír un modelo cíclico (6), cuxas ideas, por exemplo, en forma de universo pulsante, foron rexeitadas repetidamente antes.

6. Visualización do universo cíclico oscilante

Os autores desta teoría, tamén coñecida como modelo do lume cósmico ou modelo expirótico (do grego ekpyrosis - "lume mundial"), ou a teoría do gran choque, son científicos das universidades de Cambridge e Princeton - Paul Steinhardt e Neil Turok. . Segundo eles, ao principio o espazo era un lugar baleiro e frío. Non había tempo, nin enerxía, nin importa. Só a colisión de dous universos planos situados un á beira do outro iniciou o "gran incendio". A enerxía que xurdiu entón provocou o Big Bang. Os autores desta teoría explican tamén a expansión actual do universo. A teoría do Gran Choque suxire que o universo debe a súa forma actual á colisión do chamado sobre o que está situado, co outro, e á transformación da enerxía da colisión en materia. Foi como consecuencia do choque dun dobre veciño co noso que se formou a materia coñecida por nós e o noso Universo comezou a expandirse.. Quizais o ciclo de tales colisións sexa infinito.

A teoría do Gran Crash foi avalada por un grupo de recoñecidos cosmólogos, entre eles Stephen Hawking e Jim Peebles, un dos descubridores do CMB. Os resultados da misión Planck son consistentes con algunhas das predicións do modelo cíclico.

Aínda que este tipo de conceptos xa existían na antigüidade, o termo "Multiverso" máis usado hoxe foi acuñado en decembro de 1960 por Andy Nimmo, entón vicepresidente do Capítulo Escocés da Sociedade Interplanetaria Británica. O termo utilizouse correctamente e incorrectamente durante varios anos. A finais dos anos 60, o escritor de ciencia ficción Michael Moorcock chamouno a colección de todos os mundos. Despois de ler unha das súas novelas, o físico David Deutsch utilizouno neste sentido no seu traballo científico (incluído o desenvolvemento da teoría cuántica de moitos mundos de Hugh Everett) que trataba da totalidade de todos os universos posibles -en contra da definición orixinal de Andy Nimmo-. Despois de que este traballo fose publicado, a noticia correuse entre outros científicos. Entón, agora "universo" significa un mundo que se rexe por certas leis, e "multiverso" é unha colección hipotética de todos os universos.

7. O número hipotético de universos presentes no multiverso.

Os universos deste "multiverso cuántico" poden ter leis da física completamente diferentes. Os cosmólogos astrofísicos da Universidade de Stanford en California calcularon que podería haber 1010 universos deste tipo, sendo a potencia de 10 elevada á potencia de 10, que á súa vez é elevada á potencia de 7 (7). E este número non se pode escribir en forma decimal debido ao número de ceros que supera o número de átomos do universo observable, estimado en 1080.

Un baleiro en descomposición

A principios dos anos 80, o chamado cosmoloxía inflacionista Alan Guth, físico estadounidense, especialista no campo das partículas elementais. Para explicar algunhas das dificultades de observación do modelo FLRW, introduciu un período adicional de expansión rápida no Modelo Estándar despois de cruzar o limiar de Planck (10-33 segundos despois do Big Bang). Guth en 1979, mentres traballaba nas ecuacións que describen a existencia inicial do universo, notou algo estraño: un falso baleiro. Difería do noso coñecemento do baleiro en que, por exemplo, non estaba baleiro. Máis ben, era un material, unha forza poderosa capaz de acender todo o universo.

Imaxina un anaco redondo de queixo. Que sexa noso falso baleiro ata o big bang. Ten a sorprendente propiedade do que chamamos "gravidade repulsiva". Esta é unha forza tan poderosa que o baleiro pode expandirse desde o tamaño dun átomo ata o tamaño dunha galaxia nunha fracción de segundo. Por outra banda, pode desintegrarse como material radioactivo. Cando falla parte do baleiro, crea unha burbulla en expansión, un pouco como os buracos do queixo suízo. Neste buraco de burbullas créase un falso baleiro: partículas moi quentes e densamente empaquetadas. Despois estoupan, que é o Big Bang que crea o noso universo.

O importante do que se decatou o físico ruso Alexander Vilenkin a principios dos anos 80 foi que non había ningún baleiro suxeito á decadencia en cuestión. "Estas burbullas están a expandirse moi rapidamente", di Vilenkin, "pero o espazo entre elas está a expandirse aínda máis rápido, deixando espazo para novas burbullas". Quere dicir que Unha vez que comezou a inflación cósmica, nunca se detén, e cada burbulla posterior contén a materia prima para o próximo Big Bang. Así, o noso universo pode ser só un dun número infinito de universos que emerxen constantemente nun falso baleiro en constante expansión.. Noutras palabras, podería ser real terremoto dos universos.

Hai uns meses, o Telescopio Espacial Planck da ESA observou "no bordo do universo" puntos misteriosos máis brillantes que algúns científicos cren que poderían ser pegadas da nosa interacción con outro universo. Por exemplo, di Ranga-Ram Chari, un dos investigadores que analiza os datos procedentes do observatorio do centro de California. Notou estraños puntos brillantes na luz de fondo cósmica (CMB) mapeada polo telescopio Planck. A teoría é que existe un multiverso no que as "burbullas" de universos están a medrar rapidamente, alimentadas pola inflación. Se as burbullas de sementes están adxacentes, entón ao comezo da súa expansión é posible a interacción, hipotéticas "colisións", cuxas consecuencias deberíamos ver nas trazas da radiación cósmica de fondo de microondas do Universo primitivo.

Chari cre que atopou tales pegadas. A través dunha análise coidadosa e longa, atopou rexións do CMB que son 4500 veces máis brillantes do que suxire a teoría da radiación de fondo. Unha posible explicación para este exceso de protóns e electróns é o contacto con outro universo. Por suposto, esta hipótese aínda non foi confirmada. Os científicos teñen coidado.

Só hai recunchos

Outro punto do noso programa para visitar unha especie de zoolóxico cósmico, cheo de teorías e especulacións sobre a creación do Universo, será a hipótese do destacado físico, matemático e filósofo británico Roger Penrose. En rigor, esta non é unha teoría cuántica, pero ten algúns elementos dela. O propio nome da teoría é cosmoloxía cíclica conforme () – contén os principais compoñentes do quantum. Estes inclúen a xeometría conforme, que opera exclusivamente sobre o concepto de ángulo, rexeitando a cuestión da distancia. Os triángulos grandes e pequenos son indistinguibles neste sistema se teñen os mesmos ángulos entre os seus lados. As liñas rectas non se distinguen dos círculos.

No espazo-tempo cuatridimensional de Einstein, ademais das tres dimensións, tamén hai tempo. A xeometría conformal incluso prescinde del. E isto encaixa perfectamente coa teoría cuántica de que o tempo e o espazo poden ser unha ilusión dos nosos sentidos. Así que só temos esquinas, ou máis ben conos de luz, é dicir. superficies nas que se propaga a radiación. A velocidade da luz tamén está determinada con precisión, porque estamos a falar de fotóns. Matemáticamente, esta xeometría limitada é suficiente para describir a física, a non ser que se trate de obxectos de masa. E o Universo despois do Big Bang estaba composto só por partículas de alta enerxía, que en realidade eran radiación. Case o 100% da súa masa converteuse en enerxía segundo a fórmula básica de Einstein E = mc².

Entón, descoidando a masa, coa axuda da xeometría conforme, podemos mostrar o propio proceso de creación do Universo e mesmo algún período anterior a esta creación. Só hai que ter en conta a gravidade que se produce nun estado de mínima entropía, é dicir. a un alto grao de orde. Entón a característica do Big Bang desaparece e o comezo do Universo aparece simplemente como un límite regular dalgún espazo-tempo.

8. Visión dun hipotético burato branco

De buraco en burato, ou Metabolismo Cósmico

As teorías exóticas predicen a existencia de obxectos exóticos, é dicir. buratos brancos (8) – hipotéticos opostos dos buracos negros. O primeiro problema mencionouse ao comezo do libro de Fred Hoyle. A teoría é que un burato branco debería ser unha rexión onde a enerxía e a materia flúen dunha singularidade. Investigacións anteriores non confirmaron a existencia de buracos brancos, aínda que algúns investigadores cren que o exemplo da orixe do universo, é dicir, o Big Bang, podería ser de feito un exemplo de tal fenómeno.

Por definición, un buraco branco bota fóra o que absorbe un buraco negro. A única condición sería achegar os buracos brancos e negros entre si e crear un túnel entre eles. A existencia deste túnel foi asumida xa en 1921. Chamábase a ponte, entón chamábase Ponte Einstein-Rosen, que recibe o nome dos científicos que realizaron os cálculos matemáticos que describen esta hipotética creación. Nos anos posteriores chamábase buraco de verme, coñecido en inglés polo nome máis peculiar de "wormhole".

Despois do descubrimento dos quásares, suxeriuse que a violenta emisión de enerxía asociada a estes obxectos podería ser o resultado dun buraco branco. A pesar de moitas consideracións teóricas, a maioría dos astrónomos non tomaron esta teoría en serio. A principal desvantaxe de todos os modelos de buracos brancos desenvolvidos ata agora é que debe haber algún tipo de formación ao seu redor. campo gravitatorio moi forte. Os cálculos mostran que cando algo cae nun burato branco, debería recibir unha poderosa liberación de enerxía.

Porén, os astutos cálculos dos científicos afirman que aínda que existisen buracos brancos e, polo tanto, buracos de verme, serían altamente inestables. En rigor, a materia non podería pasar por este "buraco de verme", porque se desintegraría rapidamente. E aínda que o corpo puidese entrar noutro universo paralelo, entraría nel en forma de partículas que, quizais, poderían converterse en material para un mundo novo e diferente. Algúns científicos mesmo argumentan que o Big Bang, que se supón que deu a luz ao noso Universo, foi precisamente o resultado do descubrimento dun buraco branco.

hologramas cuánticos

Ofrece moito exotismo en teorías e hipóteses. a física cuántica. Desde a súa creación, proporcionou unha serie de interpretacións alternativas á chamada Escola de Copenhague. As ideas sobre unha onda piloto ou o baleiro como unha matriz de enerxía e información activa da realidade, deixadas de lado hai moitos anos, funcionaban na periferia da ciencia, e ás veces mesmo un pouco máis aló dela. Porén, nos últimos tempos gañaron moita vitalidade.

Por exemplo, constrúes escenarios alternativos para o desenvolvemento do Universo, asumindo unha velocidade variable da luz, o valor da constante de Planck ou creas variacións sobre o tema da gravidade. A lei da gravitación universal está a ser revolucionada, por exemplo, polas sospeitas de que as ecuacións de Newton non funcionan a grandes distancias, e o número de dimensións debe depender do tamaño actual do universo (e aumentar co seu crecemento). O tempo é negado pola realidade nalgúns conceptos, e o espazo multidimensional noutros.

As alternativas cuánticas máis coñecidas son Conceptos de David Bohm (nove). A súa teoría supón que o estado dun sistema físico depende da función de onda dada no espazo de configuración do sistema, e que o propio sistema en calquera momento está nunha das configuracións posibles (que son as posicións de todas as partículas do sistema ou os estados de todos os campos físicos). Esta última suposición non existe na interpretación estándar da mecánica cuántica, que supón que ata o momento da medición, o estado do sistema vén dado só pola función de onda, o que leva a un paradoxo (o chamado paradoxo do gato de Schrödinger) . A evolución da configuración do sistema depende da función de onda a través da chamada ecuación de onda piloto. A teoría foi desenvolvida por Louis de Broglie e despois redescuberta e mellorada por Bohm. A teoría de Broglie-Bohm é francamente non local porque a ecuación de onda piloto mostra que a velocidade de cada partícula aínda depende da posición de todas as partículas no universo. Dado que outras leis da física coñecidas son locais, e as interaccións non locais combinadas coa relatividade conducen a paradoxos causais, moitos físicos consideran isto inaceptable.

10. Holograma espacial

En 1970, Bohm presentou un gran alcance visión do universo-holograma (10), segundo o cal, como nun holograma, cada parte contén información sobre o todo. Segundo este concepto, o baleiro non só é un depósito de enerxía, senón tamén un sistema de información extremadamente complexo que contén un rexistro holográfico do mundo material.

En 1998, Harold Puthoff, xunto con Bernard Heisch e Alfons Rueda, presentaron un competidor da electrodinámica cuántica: electrodinámica estocástica (SED). O baleiro neste concepto é un depósito de enerxía turbulenta que xera partículas virtuais que aparecen e desaparecen constantemente. Chocan contra partículas reais, devolvendo a súa enerxía, o que á súa vez provoca cambios constantes na súa posición e enerxía, que se perciben como incerteza cuántica.

A interpretación da onda foi formulada alá por 1957 polo xa mencionado Everett. Nesta interpretación, ten sentido falar o vector de estado para todo o universo. Este vector nunca colapsa, polo que a realidade segue a ser estritamente determinista. Porén, esta non é a realidade na que adoitamos pensar, senón unha composición de moitos mundos. O vector de estado divídese nun conxunto de estados que representan universos mutuamente non observables, tendo cada mundo unha dimensión e unha lei estatística específicas.

Os principais supostos no punto de partida desta interpretación son os seguintes:

• postular sobre a natureza matemática do mundo – o mundo real ou calquera parte illada del pódese representar mediante un conxunto de obxectos matemáticos;
• postular sobre a descomposición do mundo – o mundo pódese considerar como un sistema máis un aparello.

Cómpre engadir que o adxectivo "quantum" aparece dende hai tempo na literatura da Nova Era e na mística moderna.. Por exemplo, o recoñecido médico Deepak Chopra (11) promoveu un concepto que chama cura cuántica, suxerindo que con forza mental suficiente, podemos curar todas as enfermidades.

Segundo Chopra, esta profunda conclusión pódese extraer da física cuántica, que di que demostrou que o mundo físico, incluídos os nosos corpos, é a reacción do observador. Creamos os nosos corpos do mesmo xeito que creamos a experiencia do noso mundo. Chopra tamén afirma que "as crenzas, pensamentos e emocións desencadean reaccións químicas que sosteñen a vida en cada célula" e que "o mundo no que vivimos, incluída a experiencia dos nosos corpos, está totalmente determinado por como aprendemos a percibilo". Entón, a enfermidade e o envellecemento son só unha ilusión. A través do puro poder da conciencia, podemos conseguir o que Chopra chama "corpo para sempre novo, mente para sempre nova".

Non obstante, aínda non hai ningún argumento concluínte ou evidencia de que a mecánica cuántica teña un papel central na conciencia humana ou que proporcione conexións coherentes inmediatas en todo o universo. A física moderna, incluída a mecánica cuántica, segue sendo completamente materialista e reduccionista, e ao mesmo tempo compatible con todas as observacións científicas.