Aan het einde van de 19e eeuw leek het erop dat over het geheel genomen alles al duidelijk was met de structuur van de natuur en haar wetten. Het bleef om kleine details en vervelende problemen aan te pakken, zoals een open elektron om de een of andere reden en kleine discrepanties tussen de werkelijke en berekende banen van Mercurius. Niemand had gedacht dat er een wetenschappelijke revolutie zou komen en dat de relativiteitstheorie, de kwantummechanica en de atoomfysica zouden verschijnen. Aan het begin van de 21ste eeuw lijkt de geschiedenis zich te herhalen.
In de afgelopen 10 jaar heeft de wetenschap al een voldoende aantal raadsels verzameld, waarvan de oplossing kan leiden tot een nieuwe wetenschappelijke revolutie. De verschijnselen die zijn ontdekt door astronomie, natuurkunde en aardwetenschappen, evenals enkele die nog niet zijn gevonden (zoals een monopool), passen dus niet in moderne opvattingen over de natuur die, als ze geen acceptabele verklaring vinden binnen het kader van bestaande theorieën, veranderingen in deze theorieën.
"Chaskor" besloot om te beginnen met het kiezen van zeven verschijnselen, waarvan de zoektocht naar een verklaring fataal zou kunnen worden voor de wetenschappen van het heelal - astrofysica en kosmologie.
1. As van het kwaad
In het midden van de vorige eeuw suggereerden kosmologen (een van de eersten die met dit idee op de proppen kwamen was Georgy Gamow) dat er na de oerknal, die ons heelal deed ontstaan, zwakke reststraling zou blijven. Hij was het die in 1965 werd ontdekt door de Amerikaanse wetenschappers Penzias en Wilson (en in 1978 ontvingen ze hiervoor de Nobelprijs voor de natuurkunde). En over het algemeen waren er geen speciale problemen met deze relikwie-straling, totdat de nauwkeurigheid van de instrumenten een bepaalde drempel bereikte, waarboven Britse astrofysici in 2005 een verbazingwekkend fenomeen ontdekten. Het patroon van de CMB-verdeling, in plaats van de verwachte willekeurige verdeling van iets meer en iets minder "hete" gebieden die in een willekeurige volgorde over het heelal verspreid waren, bleek in een bepaalde richting geordend te zijn. Deze foto kreeg de klinkende bijnaam 'as van het kwaad', hoewelals het iets problemen veroorzaakte, was het alleen het fundamentele principe van de isotropie van de ruimte, of, eenvoudiger gezegd, het idee dat het heelal in wezen hetzelfde is, in welke richting je het ook bekijkt. Als de kosmische straling enige oriëntatie heeft, zal het samen met dit principe nodig zijn om de ideeën over de geschiedenis van het heelal die de moderne kosmologie heeft, te verwijderen.
Misschien is het niet zo erg. Het is mogelijk dat een cluster van sterrenstelsels, niet ver van ons, de homogeniteit van straling verstoort. Uiteindelijk kunnen we het heelal tot dusver uitsluitend vanuit de omgeving van het zonnestelsel observeren, dat wil zeggen vanuit ons eigen melkwegstelsel. Misschien zullen de gegevens die astrofysici eind 2012 ontvangen van de instrumenten van de Planck-satelliet gelanceerd door NASA duidelijkheid brengen in het beeld van de achtergrondstraling.
Promotie video:
2. Galactische bellen
Zelfs in onze Melkweg zijn er veel meer interessante en onbegrijpelijke dingen. De laatste gegevens van een andere NASA-satelliet, Fermi, hebben astronomen grondig verbaasd. De röntgentelescoop heeft twee gigantische (nee, niet zo, - GIANT) bolvormige formaties ontdekt die grenzen aan het centrum van onze Melkweg. Hun diameter is ongeveer 25.000 lichtjaar, dat wil zeggen dat hun twee diameters ongeveer gelijk zijn aan de helft of een derde van de diameter van de Melkweg. Deze beide "bellen" zenden actief uit in het bereik van harde gammastraling. Als we in dit bereik zouden kunnen zien, zouden de "bellen" de helft van de lucht innemen. De stralingsenergie van elk van de "bellen" is ongeveer gelijk aan de explosie van 100.000 supernovae tegelijk.
Waar deze 'bubbels' vandaan komen, kunnen astrofysici niet zeggen, voorzichtig aangenomen dat ze tot dusverre zijn gevormd als resultaat van superkrachtige emissies van een enorm zwart gat in het centrum van de Melkweg. Toegegeven, astronomen hebben nog nooit zoiets gezien. En om je voor te stellen wat voor soort ramp zulke levendige gevolgen zou kunnen hebben, kunnen ze dat nog steeds niet.
3. Donkere stroom
Als we in ons eigen Melkwegstelsel vreemde bellen zouden kunnen vinden, wat kunnen we dan verwachten van die plaatsen in het heelal die we nog steeds niet zien en de komende paar miljard jaar niet zullen zien - simpelweg omdat ze te ver van ons verwijderd zijn. Als we op hetzelfde principe van isotropie vertrouwen, lijkt niets te verrassends te verwachten. Maar je moet.
In 2008 werkte een groep onderzoekers onder leiding van Alexander Kashlinsky bij het NASA Research Center. Goddard, ontdekte dat verschillende clusters van sterrenstelsels met een ongewoon hoge snelheid (ongeveer 1000 km / s) naar een klein deel van de sterrenhemel bewegen tussen de sterrenbeelden Centaurus en Parus. Deze galactische stroom Kashlinsky genaamd "donker", ter ere van de mysterieuze donkere materie en donkere energie.
Het bijzondere aan deze beweging is dat er niets in het aangegeven gebied van de ruimte is dat deze gigantische sterrenclusters zou kunnen aantrekken. Of niet zichtbaar. Het is mogelijk dat wat hen aantrekt zich buiten de horizon van het zichtbare universum bevindt. Maar wat? Duidelijk iets heel groots. Het enige probleem is dat dit "iets heel groots" HEEL GROOT moet zijn. Zo groot dat het in omvang alles zou overtreffen dat de moderne astronomie tot nu toe in de ruimte heeft kunnen onderscheiden.
Maar zelfs als het nog niet bekend is wat het is, heeft kosmologie al een probleem. Als zo'n kosmische Leviathan ergens daarbuiten bestaat, dan moeten zulke Leviathans ergens anders tegenkomen. Maar ik kan ze niet zien.
Er waren zelfs vermoedens dat dit ongelooflijke iets misschien helemaal niet uit ons universum komt. Misschien is dit een bevestiging van een van de alternatieve kosmologische theorieën, volgens welke ons universum helemaal niet alleen is, maar ernaast (hoewel het niet erg duidelijk is in welke zin - ernaast) zijn er anderen, en een soort buurman trekt duizenden metamelkweg?
4. Variabele constante
Blijkbaar weten we echt niets over de natuur. Indirecte bevestiging dat het universum niet uniform is geordend, zijn de nieuwste gegevens die zijn verkregen door Australische astrofysici, die op het idee kwamen om spectrale analysegegevens te vergelijken die zijn verkregen door telescopen die verschillende delen van de ruimte waarnemen. Als hun berekeningen correct zijn (en in de 10 jaar die zijn verstreken sinds de eerste publicatie, heeft niemand hun conclusies kunnen weerleggen), dan is een van de fundamentele fysische constanten - de fijne structuurconstante die verantwoordelijk is voor een van de drie belangrijkste soorten interactie van materie (elektrozwak) - helemaal niet is constant en de verhouding tussen elektrische lading en lichtsnelheid verandert afhankelijk van de plaats in het heelal. Bovendien geeft de kaart van de locatie van de "as" van veranderingen in de constante ongeveer dezelfde richting aan als de metagalaxieën in de "donkere stroom" van Kashlinsky.
Astrofysici eisen nu al opheldering van de berekeningen van de Australiërs, en natuurkundigen zijn verontwaardigd, aangezien het eens zijn met de variabiliteit van de constanten hetzelfde is als de moderne natuurkunde opnieuw moeten uitvinden. En tegelijkertijd toegeven dat de mensheid echt op een vreemde plek in het heelal (of in een vreemd heelal) verscheen, waar de meest geschikte omstandigheden hiervoor waren.
5. Asymmetrische zwaartekracht
Voor de anomalieën van de constanten is het echter ook niet nodig om naar het einde van de wereld te reizen (niet alles is echter duidelijk met het licht, maar daarover hieronder meer). Enkele jaren geleden vestigden medewerkers van dezelfde Amerikaanse NASA de aandacht op het feit dat hun ruimtevaartuig niet precies volgens plan in het zonnestelsel vloog.
Ingenieurs die van plan zijn om ruimtevaartuigen naar verre planeten te lanceren, hebben zich al lang gerealiseerd dat het mogelijk is om hun motoren te laten werken als ze profiteren van de aantrekkingskracht van nabijgelegen planeten of de zon: langs hen vliegen langs het juiste traject kan het ruimtevaartuig extra versnelling geven en de duur van ruimte-expedities aanzienlijk verkorten en brandstof besparen.
Een nauwkeurige vergelijking van de berekende en echte trajecten toonde echter aan dat de voertuigen ongeplande acceleraties kunnen opvangen. In december 1990 gebruikte het Galileo-ruimtevaartuig de aarde zelf om te versnellen voordat het naar Jupiter ging. En als resultaat kreeg hij een extra versnelling, niet voorzien in het schema, die 3,9 mm / s bedroeg. Een ander apparaat, in 1998 naar de komeet Shoemaker gestuurd, kreeg een nog grotere versnelling - 13,5 mm / s.
Deze afwijkingen zijn klein en hadden gelukkig geen invloed op de resultaten van de expedities, maar de onderzoekers kunnen ze nog steeds niet verklaren, althans vanuit het oogpunt van de gewone natuurkunde. Alternatieve verklaringen zijn echter voldoende - van de mogelijke asymmetrie van het zwaartekrachtveld en de invloed van donkere materie tot de noodzaak om de relativiteitstheorie te wijzigen of zelfs het standpunt over de constantheid van de lichtsnelheid te veranderen.
6. Langzaam licht
In 2005 vestigden astronomen die met de MAGIC röntgentelescoop van het observatorium op de Canarische eilanden werkten en het observeren van een uitbarsting van röntgenstralen vanuit het centrum van het Markarian 501-sterrenstelsel, op 500 miljoen lichtjaar afstand, de aandacht op een onbegrijpelijke afwijking. Hoogenergetische gammankwanten werden 4 minuten later door de telescoop gedetecteerd dan lagere energiekwanten. In dit geval verschenen deze fotonen tegelijkertijd.
Als we de speciale relativiteitstheorie volgen, dan kan dat niet. Omdat elektromagnetische straling zich in een vacuüm met dezelfde snelheid - de lichtsnelheid - moet voortplanten. Ongeacht de energie van deze straling. Als je de resultaten van waarnemingen gelooft, dan is de lichtsnelheid helemaal niet constant en hangt af van de energie van de fotonen van licht.
Waarnemingen vanaf de aarde bevestigden ook de gegevens van de Fermi-röntgentelescoop, die een vertraging van 20 minuten registreerde van harde gammastralen, die gelijktijdig werden uitgezonden met fotonen met lagere energie als gevolg van een soort kosmische ramp die plaatsvond op een afstand van 12 miljard lichtjaar.
Bovenal waren de ontwikkelaars van de theorie van de kwantumzwaartekracht opgetogen over deze resultaten, die, in tegenstelling tot de algemene relativiteitstheorie van Einstein, in dergelijke verschuivingen voorziet. Maar misschien was het, nogmaals, niet zonder donkere energie. Of zonder holografie.
7. Zwaartekrachtgeluid
Een van de gevolgen van de algemene relativiteitstheorie (het is ook de moderne zwaartekrachttheorie) is de aanwezigheid van zwaartekrachtgolven, die het ruimte-tijd continuüm zouden moeten buigen, bijvoorbeeld als gevolg van de botsing van enkele grote (oké, ZEER GROTE) objecten in de ruimte, bijvoorbeeld massief zwart gaten.
Tot dusver heeft niemand deze golven geregistreerd. Misschien is het gewoon mislukt: de detectoren van deze golven moeten tenslotte gewoon heel groot zijn. Een van deze detectoren - GEO600 - werd enkele jaren geleden gebouwd voor gezamenlijke experimenten door wetenschappers uit Groot-Brittannië en Duitsland in de buurt van Hannover. Ook deze detector heeft nog geen zwaartekrachtgolven gedetecteerd. Maar het is mogelijk dat hij per ongeluk een bewijs ontving van een andere zwaartekrachttheorie.
In 2008, natuurkundige Craig Hogan van het National Laboratory. Fermi (VS) formuleerde het concept dat onze fysieke werkelijkheid het resultaat is van de projectie van de grenzen van het universum. Hij noemde het het holografische principe. De informatie die gericht is op de grenzen van het heelal wordt er niet continu over verdeeld, maar bestaat uit "bits" waarvan de grootte overeenkomt met de zogenaamde ruimtekwanta. Hogan stopte niet bij theoretische ontwikkelingen, maar probeerde te voorspellen hoe zijn theorie experimenteel kan worden bevestigd: detectoren van zwaartekrachtgolven zouden de "ruis" van ruimte-tijd moeten registreren. En hij stuurde deze berekeningen naar het GEO600-team.
Toevallig (of niet zozeer) probeerde een team wetenschappers in Hannover gewoon om te gaan met het geluid dat de detector constant registreerde. Verrassend genoeg kwamen de parameters van deze ruis overeen met die voorspeld door Hogan. Het zal mogelijk zijn om te controleren of de ruis in de detector echt wordt veroorzaakt door de ruimte-tijd zelf, of dat de oorzaak wat prozaïscher is, het zal pas mogelijk zijn na voltooiing van de fijnafstelling van de apparatuur, die in 2011 voltooid zou moeten zijn. In de tussentijd is het geluid nergens heen gegaan en hebben wetenschappers geen begrijpelijke verklaring - afgezien van het holografische principe.
PS Als je oplet, worden raadsels van grote schalen vaak geassocieerd met de verschijnselen van de kleinste schalen - het niveau van elementaire deeltjes. Over wat de moderne elementaire deeltjesfysica probeert te achterhalen in het volgende artikel.
Auteur: Vladimir Kharitonov
