Universul este un loc bogat și complex, însă geometria sa este surprinzător de simplă. Poate că ne va forța să facem următoarea mare revoluție în fizica gândirii.
Universul nostru este de fapt foarte simplu. Ea reprezintă teoriile noastre cosmologice, care se dovedesc a fi extrem de complexe. Acest gând a fost exprimat de unul dintre principalii fizicieni teoreticieni din lume.
Această concluzie poate părea ilogică. La urma urmei, pentru a înțelege pe deplin complexitatea reală a naturii, trebuie să vă gândiți mai mult, să studiați lucrurile într-un mod mai detaliat, să adăugați noi ecuații variabile și să veniți cu fizica "nouă" și "exotică". În cele din urmă, aflăm ce este materia întunecată și obțineți o idee despre unde se ascund aceste valuri gravitaționale - dacă numai modelele noastre teoretice erau mai dezvoltate și mai complexe.
"Acest lucru nu este în întregime adevărat", spune Neil Turk, directorul Institutului Perimetral pentru Fizica Teoretică din Ontario, Canada. Potrivit lui, Universul, la cele mai mari și mai mici scale, ne spune că este de fapt foarte simplu. Dar, pentru a înțelege pe deplin ce înseamnă acest lucru, va trebui să facem o revoluție în fizică.
Într-un interviu acordat Discovery News, Turok a remarcat că cele mai mari descoperiri din ultimele decenii au confirmat structura Universului pe scări cosmologice și cuantice.
"Pe scară largă, am construit o hartă a întregului cer - un fundal cosmic de microunde - și măsuram evoluția Universului în timp ce se schimbă, în funcție de expansiune ... și aceste descoperiri arată că Universul este uimitor de simplu", a spus el. "Cu alte cuvinte, puteți descrie structura Universului, geometria sa și densitatea materiei ... puteți descrie în esență totul cu un singur număr". Cel mai fascinant rezultat al acestui raționament este că descrierea geometriei universului cu un număr este de fapt mai simplă decât descrierea numerică a celui mai simplu atom pe care îl cunoaștem - atomul de hidrogen. Geometria atomului de hidrogen descrie 3 numere care apar din caracteristicile cuantice ale unui electron în orbită în jurul unui proton.
"În principiu ne spune că Universul este neted, dar are un mic nivel de fluctuații, pe care acest număr îl descrie. Și asta este tot. Universul este cel mai simplu lucru pe care îl știm ".
Pe de altă parte, ceva similar sa întâmplat atunci când fizicienii au efectuat cercetări în domeniul Higgs folosind cea mai complexă mașină construită vreodată de omenire - Large Hadron Collider. Când în anul 2012, fizicienii au introdus descoperirea istorică a unei particule în câmpul Higgs, bosonul Higgs, sa dovedit a fi un tip simplu Higgs, care este descris în modelul standard al fizicii.
"Natura a găsit o cale de ieșire cu o soluție minimă și un mecanism minimal pe care l-ați fi putut imagina să-i dați mase particulare, taxe electrice și așa mai departe și așa mai departe", a spus Turk.
Fizicienii din secolul al XX-lea ne-au învățat, de îndată ce obțineți o precizie mai mare, și să micșorați sondajul mai adânc în sfera cuantică, veți găsi o grădină zoologică de particule noi. Deoarece rezultatele experimentale generează generozitatea informațiilor cuantice, modelele teoretice au prezis particule și forțe mai neobișnuite. Dar acum am ajuns la o răscruce de drum, unde multe dintre cele mai avansate idei teoretice despre ceea ce se află "în spatele" înțelegerii noastre actuale a fizicii se transformă în rezultate experimentale care susțin predicțiile lor. "Suntem intr-o situatie atat de ciudata cand Universul ne vorbeste, spunandu-ne ca aceste teorii foarte simple care au fost populare (in ultimii 100 de ani de fizica) devin din ce in ce mai complexe si arbitrare", a spus el. .
Turk a indicat teoria corzilor, prezentată ca o "teorie finală unificată", care a prezentat toate misterele universului într-un pachet îngrijit. În plus, căutarea dovezilor de inflație - expansiunea rapidă a universului imediat după Big Bang-ul cu 14 miliarde de ani în urmă - sub formă de valuri gravitaționale primare gravate în fundalul cosmic de microunde (CMB) sau "ecoul" Big Bang-ului. Dar, în timp ce căutăm dovezi experimentale, continuăm să ne apucăm de proverb; datele experimentale pur și simplu nu sunt de acord cu teoriile noastre insuportabil de complexe.
Originile noastre cosmice
Lucrarea teoretică a turcilor se concentrează în jurul originii universului, un subiect care a atras atenția în ultimele luni.
Anul trecut, organizația BICEP2, care utilizează un telescop situat la Polul Sud, pentru a studia CMB, a anunțat descoperirea semnalelor gravitaționale primare din ecourile Big Bang-ului. De fapt, acesta este "Sfântul Graal" al cosmologiei - descoperirea undelor gravitaționale generate de Big Bang. Acest lucru ar putea confirma anumite teorii inflaționiste ale universului. Dar, din păcate, pentru echipa BICEP2, ei au declarat "descoperirea" prematur, iar telescopul spațial Planck (care urmărește și radiația CMB) a arătat că semnalul BICEP2 a fost cauzat de praf în galaxia noastră și nu de undele gravitationale antice. Ce să faci dacă aceste valuri gravitaționale primordiale nu găsesc niciodată? Mulți teoreticieni care și-au pus speranțele în Big Bang cu o perioadă de inflație rapidă ulterioară pot fi dezamăgiți, dar în opinia turcului "aceasta este o cheie foarte importantă", că Big Bang-ul (în sensul clasic) nu poate fi începutul absolut al universului.
"Cea mai mare problemă pentru mine a fost descrierea matematică a Big Bang-ului", a adăugat Turk.
Poate că acesta este un model ciclic al evoluției universale - în care universul nostru se prăbușește și revine din nou - poate fi mai potrivit pentru observații. Aceste modele nu generează neapărat valuri gravitaționale primare, iar dacă aceste valuri nu sunt detectate, probabil că teoriile inflației ar trebui să fie aruncate sau modificate.
În ceea ce privește undele gravitaționale care, conform previziunilor, vor fi obținute ca urmare a mișcării rapide a obiectelor masive din universul nostru modern, Turk este încrezător că vom ajunge în domeniul sensibilității, că detectorii gravitaționali vor detecta foarte curând, confirmând o altă predicție Einstein-Time.
"Ne asteptam ca undele gravitationale vor aparea de la coliziuni de gauri negre in urmatorii 5 ani", a spus el.
Următoarea revoluție?
De la scale la mici, Universul pare "fără scară". Și această constatare sugerează că Universul are o natură mult mai simplă decât sugerează teoriile curente. "Da, aceasta este o criză, dar aceasta este o criză la maximum", a spus Turk.
Astfel, pentru a explica originea universului și pentru a se conforma cu unele dintre cele mai misterioase secrete ale acestuia, cum ar fi materia întunecată și energia întunecată, ar putea fi necesar să privim în mod diferit cosmosul nostru. Aceasta necesită o revoluție în fizică.
"Avem nevoie de o viziune complet diferită a fizicii fundamentale. A sosit timpul pentru idei radicale noi ", a concluzionat el, observând că este un moment minunat în istoria omenirii ca tinerii să fie notați în domeniul fizicii teoretice. Cel mai probabil, ele vor schimba modul în care privim universul.
