Induve avemu sbagliatu?

A fisica s'hè trovata in una strada morta spiacevoli. Ancu s'ellu hà u so propiu Modellu Standard, cumplementatu recentemente da a particella di Higgs, tutti questi avanzati facenu pocu per spiegà i grandi misteri muderni, l'energia scura, a materia scura, a gravità, l'asimetrii di materia-antimateria, è ancu l'oscillazioni di neutrinu.

Roberto Unger è Lee Smolin

Lee Smolin, un fisicu ben cunnisciutu chì hè statu citatu per anni cum'è unu di i candidati serii per u Premiu Nobel, publicatu recentemente cù u filòsufu. Roberto Ungerem, u libru "L'Universu Singulare è a Realità di u Tempu". In questu, l'autori analizanu, ognunu da u puntu di vista di a so disciplina, u statu cunfusu di a fisica muderna. "A scienza falla quandu abbanduneghja u regnu di a verificazione sperimentale è a pussibilità di a negazione", scrivenu. Urgenu i fisici à vultà in u tempu è circà un novu principiu.

E so offerte sò abbastanza specifiche. Smolin è Unger, per esempiu, volenu vultà à u cuncettu Un universu. U mutivu hè simplice - sperienzemu solu un universu, è unu di elli pò esse investigatu scientificamente, mentre chì i rivindicazioni di l'esistenza di a so pluralità sò empirically unverificable.. Un'altra ipotesi chì Smolin è Unger pruponi di accettà hè a siguenti. realità di u tempuper ùn dà à i teoristi l'uppurtunità di alluntanassi da l'essenza di a realità è di e so trasfurmazioni. E, infine, l'autori urgeu à frenà a passione per a matematica, chì, in i so mudelli "belli" è eleganti, si sguassate da u mondu veramente sperimentatu è pussibule. verificate sperimentalmente.

Quale sà "matematica bella" teoria di corde, l'ultime ricunnosce facilmente a so critica in i postulati sopra. Tuttavia, u prublema hè più generale. Parechje dichjarazioni è publicazioni oghje credi chì a fisica hè ghjunta à una strada morta. Avemu da avè fattu un sbagliu in qualchì parte di a strada, parechji circadori ammettenu.

Allora Smolin è Unger ùn sò micca solu. Qualchi mesi fà in Natura George Ellis i Ghjiseppu Silk publicatu un articulu circa prutezzione di l'integrità di a fisicacriticendu quelli chì sò di più in più inclini à posponà à un indefinitu "dumani" esperimenti per pruvà diverse teorie cusmulogichi "di moda". Anu deve esse carattarizatu da "sufficiente eleganza" è valore esplicativu. "Questu rompe a tradizione scientifica di seculi chì a cunniscenza scientifica hè a cunniscenza. empiricamente cunfirmatui scientisti ricordanu. I fatti mostranu chjaramente a "impasse sperimentale" di a fisica muderna.. L'ultime teorii nantu à a natura è a struttura di u mondu è di l'Universu, in regula, ùn ponu esse verificati da esperimenti dispunibuli per l'umanità.

Analogi di particelle supersimmetriche - Visualizazione

Scopre u boson di Higgs, i scientisti anu "ottenutu" Modellu standard. In ogni casu, u mondu di a fisica hè luntanu da cuntentu. Sapemu di tutti i quarks è i leptoni, ma ùn avemu micca idea di cumu cuncilià questu cù a teoria di gravità di Einstein. Ùn sapemu micca cumu cumminà a meccanica quantistica cù a gravità per creà una teoria coherente di a gravità quantistica. Ùn sapemu ancu ciò chì hè u Big Bang (o s'ellu ci era veramente unu).

Attualmente, chjamemu fisici mainstream, vedenu u prossimu passu dopu à u mudellu Standard in supersimetria (SUSY), chì predice chì ogni particella elementari cunnisciuta da noi hà un "partner" simmetricu. Questu radduppia u numeru tutale di blocchi di custruzzione per a materia, ma a teoria si mette perfettamente in l'equazioni matematiche è, più impurtante, offre una chance di svelà u misteru di a materia oscura cosmica. Restava solu per aspittà i risultati di l'esperimenti à u Large Hadron Collider, chì cunfirmà l'esistenza di particeddi supersymmetric.

Tuttavia, tali scuperte ùn sò ancu state intesu da Ginevra. Sì nunda di novu emerge da l'esperimenti LHC, parechji fisici crede chì e teori supersimmetriche devenu esse ritirate in silenziu, è ancu superstrutturachì hè basatu annantu à a supersimetria. Ci sò scentifichi chì sò pronti à difende, ancu s'ellu ùn trova micca cunferma spirimintali, perchè a teoria SUSA hè "troppu bella per esse falsa". In casu di necessariu, anu intenzione di rivalutà e so equazioni per pruvà chì e massi di particelle supersimetriche sò solu fora di a gamma di u LHC.

Anomalia Anomalia pagana

Impressions - hè faciule da dì! In ogni casu, quandu, per esempiu, i fisici riescenu à mette un muone in orbita attornu à un protone, è u protone "si gonfia", allora cose strane cumincianu à succede à a fisica cunnisciuta da noi. Una versione più pesante di l'atomu di l'idrogenu hè creatu è risulta chì u nucleu, i.e. u protone in un tali atomu hè più grande (vale à dì hà un raghju più grande) cà u protone "ordinariu".

A fisica cum'è a sapemu ùn pò micca spiegà stu fenomenu. U muone, u leptonu chì rimpiazza l'elettrone in l'atomu, deve esse cumportanu cum'è un elettronu - è hè, ma perchè stu cambiamentu affetta a dimensione di u protone? I fisici ùn capiscenu micca questu. Forse si puderanu sopra, ma... aspetta un minutu. A dimensione di u protone hè ligata à e teorie fisiche attuali, in particulare u mudellu Standard. I teoristi anu cuminciatu à svintà sta interazzione inspiegabile un novu tipu d'interazzione fundamentale. Tuttavia, questu hè solu speculazione finu à avà. A strada, esperimenti sò stati realizati cù l'atomi di deuterium, crede chì un neutronu in u nucleu pò influenzà l'effetti. I prutoni eranu ancu più grande cù i muoni intornu à l'elettroni.

Un'altra stranezza fisica relativamente nova hè l'esistenza chì emerge da a ricerca di i scientisti di u Trinity College Dublin. nova forma di luce. Una di e caratteristiche misurate di a luce hè u so momentu angulu. Finu à avà, era cridutu chì in parechje forme di luce, u momentu angulare hè un multiplu di Custante di Planck. Intantu, Dr. Kyle Ballantine è prufissore Paul Eastham i Ghjuvanni Donegan hà scupertu una forma di luce in quale u momentu angulare di ogni fotonu hè a mità di a constante di Planck.

Questa scuperta notevole mostra chì ancu e proprietà basi di a luce chì avemu pensatu chì eranu custanti ponu esse cambiate. Questu averebbe un impattu veru nantu à u studiu di a natura di a luce è truverete applicazioni pratiche, per esempiu, in cumunicazioni ottiche sicure. Dapoi l'anni 80, i fisici anu dumandatu cumu si cumportanu e particelle quandu si movenu in solu duie dimensioni di u spaziu tridimensionale. Anu scupertu chì avemu da esse da trattà cù parechji fenomeni inusual, cumprese particelle chì i valori quantistici seranu fraccioni. Avà hè stata pruvata per a luce. Questu hè assai interessante, ma significa chì parechje teorii anu da esse aghjurnatu. È questu hè solu u principiu di a cunnessione cù novi scuperti chì portanu a fermentazione à a fisica.

Un annu fà, l'infurmazioni apparsu in i media chì i fisici di l'Università di Cornell anu cunfirmatu in u so esperimentu. Effettu Quantum Zeno - a pussibilità di piantà un sistema quantisticu solu cunducendu osservazioni cuntinui. Hè chjamatu dopu à u filòsufu grecu anticu chì hà dichjaratu chì u muvimentu hè una illusione chì hè impussibile in a realità. A cunnessione di u pensamentu anticu cù a fisica muderna hè u travagliu Baidyanatha Egittu i George Sudarshan da l'Università di Texas, chì hà descrittu stu paradossu in u 1977. David Wineland, un fisicu americanu è vincitore di u Premiu Nobel in fisica, cù quale MT hà parlatu in nuvembre 2012, hà fattu a prima osservazione sperimentale di l'effettu Zeno, ma i scientisti ùn anu micca d'accordu se u so esperimentu cunfirmava l'esistenza di u fenomenu.

Visualizazione di l'esperimentu Wheeler

L'annu passatu hà fattu una nova scuperta Mukund Vengalattorechì, inseme cù a so squadra di ricerca, hà realizatu un esperimentu in u laboratoriu ultracold di l'Università Cornell. I scientisti anu creatu è rinfriscà un gasu di circa un miliardo di atomi di rubidium in una camera di vacuum è suspende a massa trà i raggi laser. L'atomi urganizati è formanu un sistema di lattice - si cumportanu cum'è s'elli eranu in un corpu cristalinu. In tempu assai fretu, puderanu spustà da un locu à un locu à una velocità assai bassa. I fisici anu osservatu sottu à un microscopiu è l'illuminanu cù un sistema di imaging laser per pudè vede. Quandu u laser hè stata spenta o à bassa intensità, l'atomi anu tunnellatu liberamente, ma cum'è u fasciu laser hè diventatu più luminoso è e misure sò state pigliate più freti, u tassu di penetrazione hè calatu drasticamente.

Vengalattore hà riassuntu u so esperimentu cusì: "Ora avemu una occasione unica di cuntrullà a dinamica quantistica solu per l'osservazione". Eranu i pensatori "idealisti", da Zeno à Berkeley, ridiculizzati in "l'età di a raghjoni", avianu a ragiò chì l'uggetti esistenu solu perchè li fighjemu ?

Ricertamenti, parechji anomalii è inconsistenzi cù e teorii (apparentemente) chì sò stabilizzati annantu à l'anni sò spessu apparsu. Un altru esempiu vene da l'osservazioni astronomiche - uni pochi di mesi fà hè statu chì l'universu si espansione più veloce di ciò chì i mudelli fisici cunnisciuti suggerenu. Sicondu un articulu di a Natura d'aprile 2016, e misurazioni da i scientisti di l'Università Johns Hopkins eranu 8% più altu ch'è previstu da a fisica muderna. I scientisti anu utilizatu un novu metudu analisi di i chjamati candele standard, i.e. fonti di luce sò cunsiderate stabile. In novu, i cumenti da a cumunità scientifica dicenu chì questi risultati indicanu un prublema seriu cù e teorie attuali.

Unu di i fisici muderni eccezziunali, John Archibald Wheeler, prupostu una versione spaziale di l'esperimentu di doppia spacca cunnisciuta à u mumentu. In u so disignu mentale, a luce di un quasar, à un miliardo di anni luce di distanza, passa per dui lati opposti di a galaxia. Se l'osservatori osservanu ognuna di sti camini separatamente, vederanu i fotoni. Sì tramindui à una volta, videranu l'onda. Dunque Sam l'attu di osservà cambia a natura di a lucechì abbandunò u quasar un billion anni fà.

Sicondu Wheeler, quì sopra prova chì l'universu ùn pò micca esse in un sensu fisicu, almenu in u sensu in quale avemu abituatu à capisce "un statu fisicu". Ùn pò esse cusì ancu in u passatu, finu à chì... avemu fattu una misura. Cusì, a nostra dimensione attuale influenza u passatu. Allora, cù e nostre osservazioni, rilevazioni è misurazioni, formemu l'avvenimenti di u passatu, in u tempu, finu à ... u principiu di l'Universu !

A risoluzione di l'ologramma finisce

A fisica di i buchi neri pare indicà, cum'è almenu alcuni mudelli matematichi suggerenu, chì u nostru universu ùn hè micca ciò chì i nostri sensi ci dicenu chì sia, vale à dì tridimensionale (a quarta dimensione, u tempu, hè infurmatu da a mente). A realità chì ci circonda pò esse ologramma hè una prughjezzione di un pianu luntanu essenzialmente bidimensionale. Sè sta stampa di l'universu hè currettu, l'illusione di a natura tridimensionale di u spaziu-tempu pò esse dispelled appena l'arnesi di ricerca à a nostra dispusizione diventanu abbastanza sensibili. Craig Hogan, un prufissore di fisica in Fermilab chì hà passatu anni à studià a struttura fundamentale di l'universu, suggerisce chì stu livellu hè statu ghjustu. Se l'universu hè un hologramma, forse avemu ghjuntu à i limiti di a risoluzione di a realità. Certi fisici anu avanzatu l'ipotesi intrigante chì u spaziu-tempu chì vivemu ùn hè micca in ultimamente cuntinuu, ma, cum'è una maghjina in una fotografia digitale, à u so livellu più basu hè custituitu da un tipu di "granu" o "pixel". Sì cusì, a nostra realità deve avè una sorta di "risoluzione" finale. Hè cusì chì certi circadori anu interpretatu u "rumore" apparsu in i risultati di u detector d'onda gravitazionale Geo600 uni pochi anni fà.

Per pruvà sta ipotesi inusual, Craig Hogan è a so squadra anu sviluppatu l'interferometru più precisu di u mondu, chjamatu Hogan holometerchì ci deve dà a misurazione più precisa di l'essenza stessa di u spaziu-tempu. L'esperimentu, chjamatu Fermilab E-990, ùn hè micca unu di parechji altri. U scopu di dimustrà a natura quantistica di u spaziu stessu è a prisenza di ciò chì i scientisti chjamanu "rumore olograficu". L'holometru hè custituitu di dui interferometri side-by-side chì mandanu raggi laser di un kilowatt à un dispositivu chì li divide in dui fasci perpendiculari di 40 metri. Sò riflessi è riturnati à u puntu di separazione, creendu fluttuazioni in a luminosità di i raghji di luce. S'elli causanu un certu muvimentu in u dispusitivu di divisioni, allora questu serà evidenza di a vibrazione di u spaziu stessu.

Da u puntu di vista di a fisica quantistica, puderia nasce senza una ragione. ogni numeru di universi. Ci truvemu in questu particulari, chì avia da scuntrà una quantità di cundizioni sottili per una persona per vive in questu. Allora parlemu mondu antropicu. Per un credente, un universu antropicu creatu da Diu hè abbastanza. A visione di u mondu materialista ùn accetta micca questu è assume chì ci sò assai universi o chì l'universu attuale hè solu una tappa in l'evoluzione infinita di u multiversu.

Autore di a versione muderna L'ipotesi di l'universu cum'è una simulazione (un cuncettu ligatu di l'ologramma) hè un teoricu Niklas Bostrum. Dichjara chì a realità chì percivemu hè solu una simulazione chì ùn avemu micca cunnisciutu. U scientist hà suggeritu chì, se pudete creà una simulazione affidativa di una civilisazione sana o ancu di l'universu sanu cù un urdinatore abbastanza putente, è e persone simulate ponu sperienze a cuscenza, hè assai prubabile chì ci sarà un gran numaru di tali criaturi. simulazioni creatu da civilisazioni avanzata - è campemu in unu di elli, in qualcosa di simile à a "Matrix".

U tempu ùn hè micca infinitu

Allora forse hè ora di rompe i paradigmi ? U so debunking ùn hè nunda particularmente novu in a storia di a scienza è a fisica. Dopu tuttu, era pussibule di subvertisce u geocentrismu, a nuzione di u spaziu cum'è un stadiu inattivu è u tempu universale, da a crede chì l'Universu hè staticu, da a credenza in l'impietosità di a misura ...

paradigma lucale ùn hè più cusì bè infurmatu, ma ancu ellu hè mortu. Erwin Schrödinger è altri creatori di a meccanica quantistica anu nutatu chì prima di l'attu di misurazione, u nostru fotònu, cum'è u famosu gattu pusatu in una scatula, ùn hè ancu in un certu statu, essendu polarizatu verticalmente è horizontale à u stessu tempu. Chì puderia succede se pusemu dui fotoni intrecciati assai luntanu è esaminà u so statu separatamente? Avà sapemu chì se u fotonu A hè polarizatu orizontale, allora u fotonu B deve esse polarizatu verticalmente, ancu s'ellu l'avemu piazzatu un miliardo di anni luce prima. E duie particelle ùn anu micca un statu esatta prima di a misurazione, ma dopu avè apertu una di e scatuli, l'altru immediatamente "sapi" quale pruprietà deve piglià. Si tratta di una cumunicazione straordinaria chì si faci fora di u tempu è u spaziu. Sicondu a nova teoria di l'entanglement, a località ùn hè più una certezza, è dui particeddi apparentemente separati ponu cumportà cum'è un quadru di riferimentu, ignurà i dettagli cum'è a distanza.

Siccomu a scienza tratta di diversi paradigmi, perchè ùn deve micca sfondate i punti di vista fissi chì persistanu in a mente di i fisici è sò ripetuti in i circles di ricerca? Forse serà a supersimetria sopra citata, forse a credenza in l'esistenza di l'energia scura è a materia, o forse l'idea di u Big Bang è l'espansione di l'Universu?

Finu a ora, a vista prevalente hè stata chì l'universu hè in espansione à un ritmu sempre crescente è prubabilmente cuntinuà à fà cusì indefinitu. Tuttavia, ci sò certi fisici chì anu nutatu chì a teoria di l'eterna espansione di l'universu, è soprattuttu a so cunclusione chì u tempu hè infinitu, presenta un prublema in u calculu di a probabilità di un avvenimentu. Certi scentifichi sustennu chì in i prossimi 5 miliardi d'anni, u tempu prubabilmente sguasserà per una certa catastrofa.

Fisicu Rafael Busso da l'Università di California è i culleghi anu publicatu un articulu nantu à arXiv.org chì spieghendu chì in un universu eternu, ancu l'avvenimenti più incredibili accaderanu prima o dopu - è in più, succederanu. un numeru infinitu di volte. Siccomu a probabilità hè definita in quantu à u nùmeru relative di l'avvenimenti, ùn hà micca sensu di dichjarà alcuna probabilità in l'eternità, postu chì ogni avvenimentu serà ugualmente probabile. "L'inflazione perpetua hà cunsequenze prufonde", scrive Busso. "Qualunque avvenimentu chì hà una probabilità diversa da zero di accadirà un infinitu di volte, più spessu in regioni remote chì ùn anu mai statu in cuntattu". Questu minà a basa di predizioni probabilistiche in l'esperimenti lucali: se un numeru infinitu d'osservatori in tuttu l'universu vincenu a lotteria, allora nantu à quale basa pudete dì chì vincite a lotteria hè improbabile? Di sicuru, ci sò ancu infinitu assai non-vincitori, ma in chì sensu ci sò più di elli?

Una suluzione à stu prublema, i fisici spieganu, hè di suppone chì u tempu sguasserà. Allora ci sarà un numeru finitu di avvenimenti, è l'avvenimenti improbabili saranu menu frequenti di quelli prubabili.

Stu mumentu "cut" definisce un inseme di certi avvenimenti permessi. Allora i fisici anu pruvatu à calculà a probabilità chì u tempu scapparà. Cinque metudi di fine di u tempu diffirenti sò datu. In i dui scenarii, ci hè una probabilità di 50 per centu chì questu succede in 3,7 miliardi d'anni. L'altri dui anu una chance di 50% in 3,3 miliardi d'anni. Ci hè assai pocu tempu in u quintu scenariu (tempu di Planck). Cù un altu gradu di probabilità, pò ancu esse in ... u prossimu secondu.

Ùn hà micca travagliatu?

Fortunatamente, sti calculi predice chì a maiò parte di l'osservatori sò i chjamati Boltzmann Children, chì emergenu da u caosu di fluttuazioni quantum in l'universu iniziale. Perchè a maiò parte di noi ùn sò micca, i fisici anu rifiutatu stu scenariu.

"U cunfini pò esse vistu cum'è un oggettu cù attributi fisichi, cumpresa a temperatura", scrive l'autori in u so documentu. "Avè scuntratu a fine di u tempu, a materia ghjunghjerà à l'equilibriu termodinamicu cù l'orizzonte. Questu hè simile à a descrizzione di a materia chì cascà in un pirtusu neru, fatta da un observatore esterno ".

L'inflazione còsmica è u multiversu

A prima ipotesi hè chì L'universu hè in espansione constantemente à l'infinituchì hè una cunsequenza di a teoria generale di a relatività è hè bè cunfirmata da dati spirimintali. A seconda ipotesi hè chì a probabilità hè basatu nantu frequenza relativa di l'avvenimenti. Infine, a terza supposizione hè chì se u spaziu-tempu hè veramente infinitu, allora l'unicu modu per determinà a probabilità di un avvenimentu hè di limità a vostra attenzione. un subset finitu di u multiversu infinitu.

Serà sensu ?

L'argumenti di Smolin è Unger, chì formanu a basa di stu articulu, suggerenu chì pudemu scopre solu u nostru universu spirimintali, rifiutendu a nuzione di multiversu. Intantu, un'analisi di dati raccolti da u telescopiu spaziale europeu Planck hà revelatu a prisenza di anomalie chì ponu indicà una interazzione longa trà u nostru universu è un altru. Cusì, a mera osservazione è l'esperimentu puntanu à altri universi.

Anomalie scuperte da l'Osservatoriu Planck

Certi fisici avà speculate chì s'ellu ci hè un esse chjamatu u Multiversu, è tutti i so universi custituenti, sò ghjunti in esistenza in un unicu Big Bang, allora puderia esse accadutu trà elli. scontri. Sicondu a ricerca di a squadra di l'Osservatoriu di Planck, sti scontri seranu un pocu simili à a scontru di duie bolle di sapone, lascendu tracce nantu à a superficia esterna di l'universu, chì puderia esse teoricamente arregistrati cum'è anomalie in a distribuzione di a radiazione di fondo di microonde. Curiosamente, i signali registrati da u telescopiu Planck parenu suggerisce chì un tipu di Universu vicinu à noi hè assai sfarente di u nostru, perchè a diffarenza trà u numeru di particeddi subatomichi (barioni) è fotoni in questu pò esse ancu dece volte più grande di " quì". . Questu significaria chì i principii fisichi sottostanti pò esse diffirenti da ciò chì sapemu.

I signali rilevati sò prubabilmente da vene da una prima era di l'universu - u cusì chjamatu ricombinazionequandu i prutoni è l'elettroni cuminciaru a fusione inseme per furmà l'atomi di l'idrogenu (a probabilità di un signalu da fonti relativamente vicinu hè ca. 30%). A prisenza di sti signali pò indicà una intensificazione di u prucessu di recombinazione dopu à a collisione di u nostru Universu cù un altru, cù una densità più alta di materia baryonica.

In una situazione induve cundizzioni cuntradittori è più spessu puramente teorichi s'acumulanu, certi scientisti perden notevolmente a so pacienza. Questu hè pruvucatu da una forte dichjarazione di Neil Turok di l'Istitutu Perimetru in Waterloo, Canada, chì, in una entrevista di u 2015 cù NewScientist, era fastidiu chì "ùn simu capaci di capisce ciò chì truvamu". Hà aghjustatu: "A teoria hè diventata sempre più cumplessa è sofisticata. Lancemu campi successivi, misure è simmetrii à u prublema, ancu cù una chjave, ma ùn pudemu micca spiegà i fatti più simplici. Parechji fisici sò ovviamente fastidiati da u fattu chì i viaghji mentali di i teorichi muderni, cum'è u ragiunamentu sopra o a teoria di superstringa, ùn anu nunda di fà cù l'esperimenti chì sò attualmente realizati in laboratori, è ùn ci hè micca evidenza chì ponu esse pruvati. sperimentalmente. .

Hè veramente una strada morta è ci vole à esce da ellu, cum'è suggeritu da Smolin è u so amicu filòsufu ? O forse parlemu di cunfusione è di cunfusione prima di qualchì scuperta epocale chì ci aspetterà prestu ?

Vi invitemu à familiarizàvi cù u tema di u prublema in.