På slutten av 1800-tallet så det ut til at alt i alt allerede var klart både med naturens struktur og med dens lover. Det gjensto å håndtere små detaljer og irriterende problemer som et åpent elektron av en eller annen grunn og små avvik mellom de virkelige og beregnede banene til Merkur. Ingen forestilte seg at en vitenskapelig revolusjon skulle komme og at relativitetsteorien, kvantemekanikken og atomfysikken ville dukke opp. På begynnelsen av det 21. århundre ser det ut til at historien gjentar seg.
I løpet av de siste 10 årene har vitenskapen samlet et tilstrekkelig antall gåter, hvis løsning kan føre til nok en vitenskapelig revolusjon. Fenomenene oppdaget av astronomi, fysikk og jordvitenskap, så vel som noen som ennå ikke er funnet (for eksempel et monopol), så passer ikke inn i moderne ideer om natur som, hvis de ikke finner noen akseptabel forklaring innenfor rammen av eksisterende teorier, vil de kreve endringer i disse teoriene.
“Chaskor” bestemte seg for å starte med å velge syv fenomener, som søkte etter en forklaring som kunne bli skjebnesvangre for universitetets vitenskaper - astrofysikk og kosmologi.
1. Ondskapens akse
I midten av forrige århundre antydet kosmologer (en av de første som kom med denne ideen, Georgy Gamow) at etter Big Bang, som fødte vårt univers, skulle det fortsatt være svak gjenværende stråling. Det var han som ble oppdaget i 1965 av de amerikanske forskerne Penzias og Wilson (og i 1978 fikk de Nobelprisen i fysikk for dette). Og generelt var det ingen spesielle problemer med denne relikvie-strålingen, før nøyaktigheten til instrumentene nådde en viss terskel, utover som i 2005 oppdaget britiske astrofysikere et fantastisk fenomen. Mønsteret av CMB-distribusjonen, i stedet for den forventede tilfeldige fordelingen av litt mer eller litt mindre "varme" regioner spredt i en vilkårlig rekkefølge over Universet, viste seg å være ordnet i en viss retning. Dette bildet fikk det rungende kallenavnet "ondskapens akse", selv om det selvfølgelighvis det forårsaket noe trøbbel, var det bare det grunnleggende prinsippet om isotropien av verdensrommet, eller, mer enkelt, ideen om at universet i det vesentlige er det samme, i hvilken retning du ser på det. Hvis den kosmiske strålingen har en viss orientering, vil det sammen med dette prinsippet være nødvendig å bli kvitt ideene om universets historie som moderne kosmologi har.
Kanskje det ikke er så ille. Det er mulig at en del galakser, ikke så langt fra oss, forstyrrer homogeniteten til stråling. Til slutt kan vi observere universet så langt utelukkende fra nærområdet til solsystemet, det vil si fra vår indre Galaxy. Kanskje dataene som astrofysikere vil motta innen utgangen av 2012 fra instrumentene til Planck-satellitten som ble lansert av NASA vil bringe klarhet i bakgrunnsstrålingsbildet.
Salgsfremmende video:
2. Galaktiske bobler
Selv i vår Galaxy er det mange flere interessante og uforståelige ting. De siste dataene fra en annen NASA-satellitt, Fermi, har astronomene forundret grundig. Røntgen-teleskopet har oppdaget to gigantiske (nei, ikke så - GIANT) sfæriske formasjoner inntil sentrum av vår Galaxy. Deres diameter er omtrent 25 tusen lysår, det vil si at deres to diametre er tilnærmet lik halvparten eller en tredjedel av melkeveiens diameter. Begge disse "boblene" avgir aktivt i området for hard gamma-stråling. Hvis vi kunne se i dette området, ville "boblene" okkupere halvparten av himmelen. Strålingsenergien til hver av "boblene" er omtrent lik eksplosjonen av 100 tusen supernovaer på en gang.
Hvor disse "boblene" kommer fra, kan ikke astrofysikere si, med forsiktighet antatt så langt at de ble dannet som et resultat av superkraftige utslipp fra et stort svart hull som ligger i sentrum av Galaxy. Det er sant at astronomer har aldri sett noe lignende før. Og å forestille seg hva slags katastrofe som kan etterlate seg så livlige konsekvenser, det kan de fremdeles ikke gjøre.
3. Mørk strøm
Hvis vi kunne finne noen merkelige bobler i vår egen Galaxy, hva kan vi forvente av de stedene i Universet som vi fremdeles ikke ser og i løpet av de neste flere milliarder årene ikke vil se - ganske enkelt fordi de ligger for langt fra oss. Hvis vi er avhengige av det samme prinsippet om isotropi, ser det ikke ut til å bli forventet noe for overraskende. Men du må.
I 2008 arbeidet en gruppe forskere ledet av Alexander Kashlinsky ved NASA Research Center. Goddard oppdaget at flere klynger av galakser beveger seg med en uvanlig høy hastighet (ca. 1000 km / s) mot en liten del av stjernehimmelen mellom stjernene stjernene Centaurus og Parus. Denne galaktiske strømmen Kashlinsky kalte "mørk", til ære for den mystiske mørke materien og den mørke energien.
Det som er uvanlig med denne bevegelsen er at det ikke er noe i det angitte romområdet som kan tiltrekke seg disse gigantiske stjerneklyngene. Eller ikke synlig. Det er mulig at det som tiltrekker dem ligger utenfor horisonten til det synlige universet. Men hva? Tydeligvis noe veldig stort. Det eneste problemet er at dette "noe veldig stort" må være VELDIG STOR. Så stor at den skal overstige alt som moderne astronomi har klart å skjelne i verdensrommet til nå.
Men selv om det fremdeles er ukjent hva det er, har kosmologi allerede et problem. Hvis en slik kosmisk Leviathan eksisterer et sted der ute, må slike Leviathans komme over et annet sted. Men jeg kan ikke se dem.
Det var til og med mistanker om at kanskje dette utrolige ikke i det hele tatt kommer fra vårt univers. Kanskje er dette en bekreftelse på en av de alternative kosmologiske teoriene, der universet ikke er alene, men ved siden av (selv om det ikke er veldig tydelig i hvilken forstand - ved siden av) er det andre, og en slags nabo tiltrekker seg tusenvis metagalaxy?
4. Variabel konstant
Vi vet tydeligvis ikke noe om naturen. Indirekte bekreftelse på at universet ikke er enhetlig beordret er de nyeste dataene som er innhentet av australske astrofysikere, som kom på ideen om å sammenligne spektralanalysedata innhentet av teleskoper som observerer forskjellige romområder. Hvis beregningene deres er riktige (og i løpet av de ti årene som har gått siden den første publiseringen, har ingen vært i stand til å tilbakevise konklusjonene deres), er en av de grunnleggende fysiske konstantene - den fine strukturen konstant ansvarlig for en av de tre hovedtyper av interaksjon mellom materie (electroweak) - ikke i det hele tatt er konstant, og forholdet mellom elektrisk ladning og lysets hastighet endres avhengig av stedet i universet. Dessuten peker kartet over plasseringen av "aksen" med endringer i de konstante i omtrent samme retning som metagalaksene i den "mørke strømmen" av Kashlinsky.
Astrofysikere krever allerede klargjøring av australiernes beregninger, og fysikere er indignerte, fordi det å stemme overens med varianten til konstantene er som å tvinge til å oppfinne moderne fysikk på nytt. Og samtidig, for å innrømme at menneskeheten virkelig dukket opp et eller annet merkelig sted i universet (eller i et eller annet rart univers), hvor det var de mest passende forholdene for dette.
5. Asymmetrisk tyngdekraft
For konstantenes avvik er det imidlertid ikke nødvendig å reise til verdens ende (imidlertid er ikke alt klart med lyset, men mer om det nedenfor). For flere år siden trakk ansatte på den samme amerikanske NASA oppmerksomheten på at romskipet deres ikke fly i solsystemet akkurat som planlagt.
Ingeniører som planlegger å skyte romfartøyer til fjerne planeter har lenge innsett at det er mulig å hjelpe motorene sine til å fungere hvis de drar nytte av attraksjonen til nærliggende planeter eller Sola: å fly forbi dem langs den riktige banen kan gi romskipet ytterligere akselerasjon og redusere varigheten av romekspedisjonene betydelig og spare drivstoff.
En nøyaktig sammenligning av de beregnede og virkelige banene viste imidlertid at kjøretøyene kan motta uplanlagt akselerasjon. I desember 1990 brukte romfartøyet Galileo jorden selv for å akselerere før de dro til Jupiter. Og som et resultat fikk han en ekstra akselerasjon, ikke forutsatt i timeplanen, som utgjorde 3,9 mm / s. En annen enhet, sendt i 1998 til Shoemaker-kometen, fikk en enda større akselerasjon - 13,5 mm / s.
Disse avvikene er små og påvirket heldigvis ikke resultatene fra ekspedisjonene, men forskerne kan fremdeles ikke forklare dem, i det minste fra vanlig fysisk synspunkt. Alternative forklaringer er imidlertid nok - fra den mulige asymmetrien i tyngdekraftsfeltet og påvirkningen av mørk materie til behovet for å endre relativitetsteorien eller til og med endre synspunktet på konstansen til lysets hastighet.
6. sakte lys
I 2005 vakte astronomer som arbeidet med MAGIC røntgenteleskop ved observatoriet på Kanariøyene og observerte et utbrudd av røntgenstråler fra sentrum av Markarian 501-galaksen, som ligger 500 millioner lysår unna, oppmerksomhet på en uforståelig anomali. Højenergi-gamma-kvanta ble oppdaget av teleskopet 4 minutter senere enn lavere energikvanta. I dette tilfellet dukket disse fotonene opp samtidig.
Hvis vi følger den spesielle relativitetsteorien, kan ikke dette være. Fordi elektromagnetisk stråling må forplante seg i et vakuum med samme hastighet - lysets hastighet. Uansett energi fra denne strålingen. Hvis du tror resultatene fra observasjoner, er ikke lysets hastighet i det hele tatt konstant og avhenger av energien til lysets fotoner.
Observasjoner fra Jorden bekreftet også data fra Fermi røntgenteleskop, som registrerte et 20-minutters etterslep av harde gammastråler, som ble sendt ut samtidig med fotoner med lavere energi som et resultat av en slags kosmisk katastrofe som skjedde i en avstand på 12 milliarder lysår.
Mest av alt var utviklerne av teorien om kvantetyngdekraft fornøyd med disse resultatene, som i motsetning til Einsteins generelle relativitetsteori sørger for slike skift. Men kanskje, igjen, var det ikke uten mørk energi. Eller uten holografi.
7. Gravitasjonsstøy
En av konsekvensene av den generelle relativitetsteorien (det er også den moderne gravitasjonsteorien) er tilstedeværelsen av gravitasjonsbølger, som bør bøye rom-tid kontinuum, for eksempel som et resultat av kollisjonen av noen store (OK, VELDIG STORE) romobjekter, for eksempel massiv svart hull.
Så langt har imidlertid ingen registrert disse bølgene. Kanskje mislyktes det: tross alt, detektorene til disse bølgene må ganske enkelt være veldig store. En av disse detektorene - GEO600 - ble bygget for flere år siden for felles eksperimenter av forskere fra Storbritannia og Tyskland nær Hannover. Også denne detektoren har ikke registrert gravitasjonsbølger ennå. Men det er mulig at han ved et uhell mottok et bevis på en annen tyngdekraftteori.
I 2008 fysiker Craig Hogan fra National Laboratory. Fermi (USA) formulerte konseptet om at vår fysiske virkelighet er et resultat av projeksjonen av universets grenser. Han kalte det det holografiske prinsippet. Informasjonen som er fokusert på universets grenser er ikke kontinuerlig distribuert over den, men består av "biter", hvis størrelser tilsvarer den såkalte verdensrommet. Hogan stoppet ikke med den teoretiske utviklingen, men prøvde å forutsi hvordan teorien hans kan bekreftes ved eksperiment: detektorer av gravitasjonsbølger skulle registrere "støy" fra rom-tid. Og han sendte disse beregningene til GEO600-teamet.
Ved en tilfeldighet (eller ikke så mye) prøvde et team av forskere i Hannover bare å takle støyen som detektoren konstant registrerte. Overraskende nok stemte parameterne for denne støyen overens med de som var forutsagt av Hogan. Det vil være mulig å sjekke om støyen i detektoren virkelig er forårsaket av romtid, eller årsaken er noe mer prosaisk. Det vil være mulig først etter at finjusteringen av utstyret er fullført, som bør være ferdig i 2011. I mellomtiden har støyen ikke gått noe sted, og forskere har ingen forståelig forklaring - bortsett fra det holografiske prinsippet.
PS Hvis du ga oppmerksomhet, er gåter av store skalaer ofte forbundet med fenomenene til de minste skalaene - nivået av elementære partikler. Om hva moderne elementær partikkelfysikk prøver å finne ut av i neste artikkel.
Forfatter: Vladimir Kharitonov
