Iyaka na kimiyyar lissafi da gwajin jiki

Shekaru dari da suka gabata, yanayin kimiyyar lissafi ya kasance sabanin yau. A hannun masana kimiyya sun kasance sakamakon gwaje-gwajen da aka tabbatar da su da aka maimaita sau da yawa, wanda, duk da haka, sau da yawa ba za a iya bayyana ta ta amfani da ka'idodin jiki na yanzu ba. Kwarewa a fili a gaban ka'idar. Theorists dole ne su sami aiki.

A halin yanzu, ma'auni yana karkata zuwa ga masana ilimin tunani wanda samfurinsu ya bambanta da abin da ake gani daga yiwuwar gwaje-gwaje kamar ka'idar kirtani. Kuma da alama ana samun ƙarin matsalolin da ba a warware su ba a fannin kimiyyar lissafi (1).

1. Mafi mahimmancin yanayin zamani da matsalolin kimiyyar lissafi - hangen nesa

Shahararren masanin kimiyyar lissafi dan kasar Poland, prof. Andrzej Staruszkiewicz a lokacin muhawarar "Iyakokin Ilimi a Physics" a watan Yuni 2010 a Ignatianum Academy a Krakow ya ce: “Falin ilimi ya bunkasa matuka a cikin karnin da ya gabata, amma fagen jahilci ya kara girma. (…) Gano alaƙar gabaɗaya da injiniyoyin ƙididdigewa manyan nasarori ne na tunanin ɗan adam, kwatankwacin na Newton, amma suna haifar da tambayar alaƙar da ke tsakanin sifofin biyu, tambayar da girmanta mai rikitarwa ce kawai mai ban tsoro. A cikin wannan yanayin, tambayoyi a zahiri suna tasowa: shin za mu iya yin haka? Ƙudurinmu da nufinmu na sanin gaskiya zai dace da matsalolin da muke fuskanta?”

Matsalolin gwaji

Tsawon watanni da dama a yanzu, duniyar kimiyyar lissafi ta yi aiki fiye da yadda aka saba tare da ƙarin cece-kuce. A cikin Mujallar Nature, George Ellis da Joseph Silk sun buga labarin kare mutuncin ilimin kimiyyar lissafi, inda suka soki wadanda ke kara dagewa dage gwaje-gwaje don gwada sabbin ka'idojin sararin samaniya har zuwa "gobe" mara iyaka. Ya kamata a siffanta su da "isasshen ladabi" da ƙimar bayani. "Wannan ya karya al'adar kimiyya da aka yi shekaru aru-aru cewa ilimin kimiyya shine ingantaccen ilimi," masana kimiyya sun yi tsawa. Gaskiyar ta nuna a fili "rashin gwaji" a ilimin kimiyyar lissafi na zamani.

Sabbin ka'idoji game da yanayi da tsarin duniya da sararin samaniya, a matsayin ka'ida, ba za a iya tabbatar da su ta hanyar gwaje-gwajen da ake samu ga ɗan adam ba.

Ta hanyar gano Higgs boson, masana kimiyya sun "kammala" Standard Model. Duk da haka, duniyar kimiyyar lissafi ba ta gamsu ba. Mun san game da duk quarks da lepton, amma ba mu da masaniyar yadda za mu daidaita wannan da ka'idar Einstein na nauyi. Ba mu san yadda ake haɗa injiniyoyin ƙididdigewa da nauyi ba don ƙirƙirar ka'idar hasashe na jimla nauyi. Har ila yau, ba mu san abin da Big Bang yake ba (ko kuma idan ya faru da gaske!) (2).

A halin yanzu, bari mu kira shi masana ilimin kimiyya na gargajiya, mataki na gaba bayan Standard Model shine supersymmetry, wanda ke hasashen cewa kowane ɓangarorin farko da aka sani da mu yana da “aboki”.

Wannan ya ninka adadin tubalan ginin kwayoyin halitta, amma ka'idar ta yi daidai da daidaitattun lissafin lissafi kuma, mahimmanci, tana ba da damar tona asirin abubuwan duhun sararin samaniya. Ya rage kawai don jira sakamakon gwaje-gwajen a Large Hadron Collider, wanda zai tabbatar da wanzuwar ƙwayoyin supersymmetric.

Sai dai har yanzu ba a ji irin wannan binciken daga Geneva ba. Tabbas, wannan shine farkon sabon sigar LHC, tare da tasirin tasirin sau biyu (bayan gyara da haɓaka kwanan nan). A cikin ƴan watanni, ƙila su yi harbin shampagne don bikin supersymmetry. Duk da haka, idan hakan bai faru ba, masana kimiyya da yawa sun yi imanin cewa za a cire ka'idodin supersymmetric sannu a hankali, da kuma superstring, wanda ya dogara akan supersymmetry. Domin idan Babban Collider bai tabbatar da waɗannan ka'idodin ba, to menene?

Duk da haka, akwai wasu masana kimiyya da ba su tunanin haka. Domin ka'idar supersymmetry tana da kyau "kyakkyawan kuskure."

Don haka, suna da niyyar sake kimanta ma'auni nasu don tabbatar da cewa yawancin ɓangarorin supersymmetric suna waje da kewayon LHC. Masu ilimin tauhidi suna da gaskiya. Samfuran su suna da kyau wajen bayyana al'amuran da za'a iya aunawa da kuma tantance su ta hanyar gwaji. Don haka ana iya tambayar dalilin da ya sa za mu ware ci gaban waɗannan ka'idodin waɗanda ba mu (har yanzu) ba za su iya sani ba a zahiri. Shin wannan hanya ce mai ma'ana da kimiyya?

duniya daga komai

Ilimin dabi'a, musamman ilimin lissafi, sun ginu ne a kan dabi'a, wato, a kan imani cewa za mu iya bayyana komai ta hanyar amfani da karfi na yanayi. An rage aikin kimiyya don yin la'akari da alakar da ke tsakanin adadi daban-daban da ke bayyana al'amura ko wasu sifofi da ke wanzuwa a cikin yanayi. Physics ba ya magance matsalolin da ba za a iya kwatanta su ta hanyar lissafi ba, waɗanda ba za a iya maimaita su ba. Wannan shi ne, a cikin wasu abubuwa, dalilin nasararsa. Bayanin lissafin lissafin da aka yi amfani da shi don ƙirar al'amuran halitta ya tabbatar da yana da tasiri sosai. Nasarorin kimiyyar dabi'a sun haifar da juzu'in falsafarsu. An halicci kwatance irin su falsafar injiniyoyi ko jari-hujja na kimiyya, waɗanda suka canza sakamakon ilimin kimiyyar halitta, waɗanda aka samu kafin ƙarshen karni na XNUMX, zuwa fagen falsafar.

Da alama za mu iya sanin dukan duniya, cewa akwai cikakkiyar ƙaddara a cikin yanayi, domin za mu iya ƙayyade yadda taurari za su motsa a cikin miliyoyin shekaru, ko kuma yadda suka motsa miliyoyin shekaru da suka wuce. Waɗannan nasarorin sun haifar da girman kai wanda ya kawar da tunanin ɗan adam. Har zuwa ƙayyadaddun ƙayyadaddun yanayi, tsarin dabi'ar dabi'a yana ƙarfafa haɓakar kimiyyar halitta ko da a yau. Akwai, duk da haka, wasu wuraren yankewa waɗanda suke da alama suna nuni da iyakokin hanyoyin dabi'a.

Idan sararin samaniya yana da iyakacin girma kuma ya tashi "daga kome" (3), ba tare da keta dokokin kiyaye makamashi ba, alal misali, a matsayin canji, to bai kamata a sami canje-canje a ciki ba. A halin yanzu, muna kallon su. Ƙoƙarin magance wannan matsala a kan ilimin kimiyyar ƙididdiga, mun zo ga ƙarshe cewa mai lura da hankali ne kawai ke tabbatar da yiwuwar wanzuwar irin wannan duniyar. Shi ya sa muke mamakin dalilin da ya sa aka halicci wannan da muke rayuwa a cikinsa daga sararin samaniya da yawa. Don haka mun zo ga ƙarshe cewa kawai lokacin da mutum ya bayyana a duniya, duniya - kamar yadda muke gani - da gaske "ya zama" ...

Ta yaya ma'auni ke shafar abubuwan da suka faru shekaru biliyan da suka gabata?

4. Gwajin Wheeler - gani

Ɗaya daga cikin masana kimiyyar lissafi na zamani, John Archibald Wheeler, ya ba da shawarar fasalin sararin samaniya na shahararren gwajin tsaga biyu. A cikin tsarin tunaninsa, haske daga quasar, shekaru biliyan haske daga gare mu, yana tafiya tare da bangarori biyu na galaxy (4). Idan masu lura sun lura da kowane ɗayan waɗannan hanyoyin daban, za su ga hotuna. Idan duka biyu a lokaci ɗaya, za su ga igiyar ruwa. Don haka ainihin abin lura yana canza yanayin hasken da ya bar quasar shekaru biliyan da suka wuce!

Ga Wheeler, abin da ke sama ya tabbatar da cewa sararin samaniya ba zai iya kasancewa a cikin ma'anar jiki ba, a kalla a cikin ma'anar da muka saba da fahimtar "yanayin jiki." Hakanan ba zai iya faruwa a baya ba, har... mun ɗauki awo. Don haka, girman mu na yanzu yana tasiri a baya. Tare da abubuwan lura, ganowa da ma'auni, muna tsara abubuwan da suka faru a baya, zurfin lokaci, har zuwa ... farkon Duniya!

Neil Turk na Cibiyar Perimeter a Waterloo, Kanada, ya ce a cikin mujallar New Scientist na Yuli cewa “ba za mu iya fahimtar abin da muka samu ba. Ka'idar ta zama mai rikitarwa da haɓaka. Muna jefa kanmu cikin matsala tare da fagage na gaba, girma da ƙima, har ma da maƙarƙashiya, amma ba za mu iya bayyana mafi sauƙaƙan gaskiyar ba. ” Yawancin masana kimiyya a fili suna jin haushin gaskiyar cewa tafiye-tafiyen tunanin masana na zamani, kamar abubuwan da ke sama ko ka'idar superstring, ba su da alaƙa da gwaje-gwajen da ake yi a yanzu a dakunan gwaje-gwaje, kuma babu wata hanya ta gwada su ta gwaji.

A cikin duniyar ƙididdiga, kuna buƙatar duba mafi fadi

Kamar yadda Richard Feynman wanda ya lashe lambar yabo ta Nobel ya taɓa faɗi, babu wanda ya fahimci ainihin adadin duniya. Ba kamar tsohuwar duniyar Newtonian ba, wacce ake ƙididdige mu’amalar jikin biyu da wasu talakawa ta hanyar ƙididdigewa, a cikin injiniyoyi na ƙididdigewa muna da ƙididdiga waɗanda ba sa bin su sosai, amma sakamakon baƙon hali ne da aka gani a gwaje-gwaje. Ba dole ba ne a haɗa abubuwan da ke tattare da ilimin lissafi na quantum da wani abu na “na zahiri”, kuma halayensu yanki ne na sararin sararin samaniya mai girma da yawa da ake kira Hilbert space.

Akwai canje-canje da lissafin Schrödinger ya bayyana, amma dalilin da ya sa ba a sani ba. Za a iya canza wannan? Shin yana yiwuwa ma a samo dokokin ƙididdiga daga ka'idodin kimiyyar lissafi, kamar yadda dozinin dokoki da ka'idoji, alal misali, game da motsin jikin a sararin samaniya, an samo su daga ka'idodin Newton? Masana kimiyya daga Jami'ar Pavia a Italiya Giacomo Mauro D'Ariano, Giulio Ciribella da Paolo Perinotti suna jayayya cewa hatta al'amuran ƙididdiga waɗanda a fili suka saba wa hankali ana iya gano su a cikin gwaje-gwajen da ake iya aunawa. Duk abin da kuke buƙata shine hangen nesa mai kyau - Wataƙila rashin fahimtar tasirin kididdigar ƙididdiga ya samo asali ne saboda rashin isassun ra'ayi game da su. A cewar masana kimiyya da aka ambata a cikin New Scientist, gwaje-gwaje masu ma'ana da ma'auni a cikin injiniyoyi masu yawa dole ne su cika sharuɗɗa da yawa. Yana:

• sanadi - abubuwan da suka faru a nan gaba ba za su iya rinjayar abubuwan da suka gabata ba;
• rarrabewa - ya ce dole ne mu iya rabuwa da juna a ware;
• abun da ke ciki - idan mun san dukkan matakai na tsari, mun san dukan tsari;
• matsawa - akwai hanyoyin da za a canja wurin bayanai masu mahimmanci game da guntu ba tare da canja wurin dukkan guntu ba;
• tomography - idan muna da tsarin da ya ƙunshi sassa da yawa, ƙididdigar ma'auni ta sassa ya isa ya bayyana yanayin tsarin gaba ɗaya.

Italiyanci suna son faɗaɗa ka'idodin su na tsarkakewa, hangen nesa mai faɗi, da yin gwaje-gwaje masu ma'ana don haɗawa da rashin jujjuyawar al'amuran thermodynamic da ka'idar haɓakar entropy, waɗanda ba sa burge masana kimiyyar lissafi. Wataƙila a nan ma, abubuwan lura da ma'auni suna shafar abubuwan tarihi na hangen nesa waɗanda ke da kunkuntar don fahimtar tsarin gaba ɗaya. "Gaskiyar gaskiya na ka'idar kididdigar ita ce, ana iya yin surutu, canje-canjen da ba za a iya jurewa ba ta hanyar ƙara sabon salo a cikin bayanin," in ji masanin kimiya na Italiya Giulio Ciribella a wata hira da New Scientist.

Abin takaici, masu shakka sun ce, "tsaftacewa" na gwaje-gwajen da kuma hangen nesa mai zurfi zai iya haifar da hasashe na duniya da yawa wanda kowane sakamako zai yiwu kuma a cikin abin da masana kimiyya, suna tunanin suna auna daidai hanyar abubuwan da suka faru, kawai "zabi" a wani ci gaba ta hanyar auna su.

5. Hannun lokaci a cikin nau'in hannayen agogo

Babu lokaci?

Masanin ilimin taurari na Burtaniya Arthur Eddington ya gabatar da manufar abin da ake kira Arrows of time (5) a cikin 1927. Wannan kibiya tana nuna lokaci, wanda ko da yaushe yana gudana ta hanya ɗaya, watau daga baya zuwa gaba, kuma wannan tsari ba zai iya jurewa ba. Stephen Hawking, a cikin littafinsa A Brief History of Time, ya rubuta cewa rashin lafiya yana ƙaruwa da lokaci saboda muna auna lokaci ta hanyar da cuta ke ƙaruwa. Wannan yana nufin cewa muna da zaɓi - za mu iya, alal misali, da farko mu lura da guntuwar gilashin da aka warwatse a ƙasa, sannan lokacin da gilashin ya faɗi ƙasa, sannan gilashin a cikin iska, kuma a ƙarshe a cikin hannu. na wanda yake rike da shi. Babu wata ka'ida ta kimiyya cewa "kibiyar ilimin halin dan Adam" dole ne ta tafi daidai da kiban thermodynamic, kuma entropy na tsarin yana ƙaruwa. Duk da haka, masana kimiyya da yawa sun gaskata cewa hakan yana faruwa ne domin sauye-sauye masu kuzari suna faruwa a cikin kwakwalwar ɗan adam, kamar waɗanda muke gani a yanayi. Kwakwalwa tana da kuzarin yin aiki, lura da tunani, saboda “injin” ɗan adam yana ƙone abincin mai kuma, kamar a cikin injin konewa na ciki, wannan tsari ba zai iya jurewa ba.

Duk da haka, akwai lokuta lokacin da, yayin da yake kiyaye wannan shugabanci na kibiya na tunani na lokaci, entropy yana ƙaruwa kuma yana raguwa a cikin tsarin daban-daban. Misali, lokacin adana bayanai a ƙwaƙwalwar kwamfuta. Ƙwaƙwalwar ƙwaƙwalwar ajiyar na'ura tana tafiya daga yanayin da ba a ba da oda ba zuwa odar faifai. Don haka, entropy a cikin kwamfutar yana raguwa. Duk da haka, duk wani masanin ilimin lissafi zai ce daga mahangar sararin samaniya gaba ɗaya - tana girma, saboda yana buƙatar makamashi don rubutawa zuwa faifai, kuma wannan makamashi yana bazuwa a cikin yanayin zafi da na'ura ke samarwa. Don haka akwai ƙaramin juriya na “psychological” ga kafaffen dokokin kimiyyar lissafi. Yana da wuya a gare mu mu yi la'akari da cewa abin da ke fitowa tare da amo daga fan yana da mahimmanci fiye da rikodi na aiki ko wani darajar a ƙwaƙwalwar ajiya. Me zai faru idan wani ya rubuta hujja akan PC ɗin su wanda zai rushe ilimin kimiyyar lissafi na zamani, ka'idar ƙarfi ɗaya, ko Ka'idar Komai? Zai yi wuya a gare mu mu yarda da ra'ayin cewa, duk da wannan, rikice-rikice na gaba ɗaya a sararin samaniya ya karu.

A baya a cikin 1967, ma'auni na Wheeler-DeWitt ya bayyana, wanda ya biyo bayan wannan lokacin kamar yadda babu shi. Wani yunƙuri ne na haɗa ra'ayoyin injiniyoyi na ƙididdiga da kuma alaƙar gabaɗaya, mataki ne zuwa ga ka'idar yawan nauyi, watau. Ka'idar Duk abin da duk masana kimiyya ke so. Sai a 1983 masana kimiyyar lissafi Don Page da William Wutters suka ba da bayani cewa za a iya shawo kan matsalar lokaci ta hanyar amfani da ra'ayi na jimla. Bisa ga ra'ayinsu, kawai kaddarorin tsarin da aka riga aka tsara za a iya auna. Ta fuskar ilimin lissafi, wannan shawara na nufin cewa agogo baya aiki a keɓe daga tsarin kuma yana farawa ne kawai lokacin da ya rataye da wata sararin samaniya. Duk da haka, idan wani ya kalle mu daga wata sararin samaniya, za su gan mu a matsayin abubuwa masu mahimmanci, kuma kawai zuwan su zuwa gare mu zai haifar da rikice-rikice kuma a zahiri ya sa mu ji wucewar lokaci.

Wannan hasashe ya kafa tushen aikin masana kimiyya daga wata cibiyar bincike a Turin, Italiya. Masanin kimiyyar lissafi Marco Genovese ya yanke shawarar gina samfurin da ke yin la'akari da ƙayyadaddun ƙima. Zai yiwu a sake haifar da tasiri na jiki wanda ke nuna daidaitattun wannan tunanin. An ƙirƙiri samfurin Duniya, wanda ya ƙunshi photon biyu.

Ɗayan nau'i-nau'i ya daidaita - a tsaye a tsaye, ɗayan kuma a kwance. Yanayin adadin su, sabili da haka polarization na su, ana gano su ta hanyar jerin abubuwan ganowa. Ya zama cewa har sai an kai ga abin lura wanda a ƙarshe ya kayyade ƙayyadaddun bayanai, photons suna cikin madaidaicin adadi na gargajiya, watau. sun kasance a tsaye da kuma a kwance. Wannan yana nufin cewa mai kallo yana karanta agogo yana ƙayyade adadin adadin da ya shafi sararin samaniya wanda ya zama sashinsa. Irin wannan mai duba zai iya gane polarization na photon na gaba bisa yuwuwar ƙididdigewa.

Wannan ra'ayi yana da jaraba sosai domin yana bayyana matsaloli da yawa, amma a zahiri yana haifar da buƙatar "super-observer" wanda zai kasance sama da duk ƙayyadaddun ƙayyadaddun abubuwa kuma zai sarrafa komai gaba ɗaya.

6. Multiverse - Kallon gani

Abin da muke lura da shi da kuma abin da muke fahimta a matsayin "lokaci" a zahiri shine sakamakon canje-canjen da ake iya aunawa a duniya a duniyar da ke kewaye da mu. Yayin da muke zurfafa zurfafa cikin duniyar atom, protons da photons, za mu fahimci cewa tunanin lokaci ya zama ƙasa da mahimmanci. A cewar masana kimiyya, agogon da ke tare da mu a kowace rana, ta fuskar zahiri, ba ya auna yanayin sa, amma yana taimaka mana wajen tsara rayuwarmu. Ga waɗanda suka saba da ra'ayoyin Newtonian na duniya da duk lokacin da ya mamaye, waɗannan ra'ayoyin suna da ban tsoro. Amma ba masu ilimin gargajiya kawai ba su yarda da su ba. Fitaccen masanin kimiyyar lissafi Lee Smolin, wanda a baya muka ambata a matsayin daya daga cikin wadanda za su iya lashe kyautar Nobel ta bana, ya yi imanin cewa lokaci ya wanzu kuma yana da gaske. Da zarar - kamar yawancin masana kimiyyar lissafi - ya yi jayayya cewa lokaci wani tunani ne na zahiri.

Yanzu, a cikin littafinsa Reborn Time, ya ɗauki ra'ayi daban-daban game da kimiyyar lissafi kuma ya soki sanannen ka'idar kirtani a cikin al'ummar kimiyya. A cewarsa, nau'in nau'i-nau'i ba su wanzu (6) saboda muna rayuwa a cikin sararin samaniya daya kuma a lokaci guda. Ya yi imanin cewa lokaci yana da matuƙar mahimmanci kuma kwarewarmu game da gaskiyar halin yanzu ba mafarki ba ne, amma mabuɗin fahimtar ainihin yanayin gaskiya.

Entropy zero

Sandu Popescu, Tony Short, Noah Linden (7) da Andreas Winter sun bayyana sakamakon binciken da suka yi a shekara ta 2009 a cikin mujallar Physical Review E, wanda ya nuna cewa abubuwa suna samun daidaito, watau yanayin rarraba makamashi iri ɗaya, ta hanyar shigar da jihohin ƙididdiga tare da su. kewaye. A cikin 2012, Tony Short ya tabbatar da cewa haɗe-haɗe yana haifar da ƙarancin lokaci. Lokacin da wani abu ke mu'amala da muhalli, kamar lokacin da barbashi a cikin kofi na kofi suka yi karo da iska, bayanai game da kaddarorinsu suna "leba" a waje kuma su zama "rufe" a cikin yanayin. Asarar bayanan yana haifar da yanayin kofi don tsayawa, duk da cewa yanayin tsabtar ɗakin duka yana ci gaba da canzawa. A cewar Popescu, yanayinta ya daina canzawa cikin lokaci.

7. Nuhu Linden, Sandu Popescu da Tony Short

Yayin da yanayin tsabtar ɗakin ya canza, kofi na iya daina haɗuwa da iska ba zato ba tsammani ya shiga cikin tsarkinsa. Duk da haka, akwai jihohi da yawa da ke hade da muhalli fiye da yadda akwai jihohi masu tsabta don kofi, sabili da haka kusan ba zai faru ba. Wannan rashin yuwuwar ƙididdiga yana ba da ra'ayi cewa kibiya na lokaci ba ta iya juyawa. Matsalolin kibiya na lokaci tana ɓarkewa ta hanyar injiniyoyin ƙididdiga, yana sa da wuya a tantance yanayi.

Barbashi na farko bashi da ainihin kaddarorin jiki kuma an ƙayyade shi kawai ta yuwuwar kasancewa a cikin jihohi daban-daban. Misali, a kowane lokaci, barbashi na iya samun damar jujjuyawa kashi 50 cikin 50 na agogon agogo da kashi XNUMX na juyowa a gaba. Ka'idar, wanda ƙwararren masanin kimiyyar lissafi John Bell ya ƙarfafa, ya bayyana cewa ainihin yanayin barbashi ba ya wanzu kuma an bar su don a jagorance su ta hanyar yiwuwar.

Sannan rashin tabbas yana haifar da rudani. Lokacin da barbashi biyu suka yi hulɗa, ba za a iya ma bayyana su da kansu ba, suna haɓaka yuwuwar da aka sani da tsantsar ƙasa. Madadin haka, sun zama ɓangarorin ɓangarorin haɗaɗɗun yuwuwar rarrabawa waɗanda sassan biyu suka kwatanta tare. Wannan rarraba zai iya yanke shawara, alal misali, ko barbashi za su juya a kishiyar shugabanci. Tsarin gaba ɗaya yana cikin tsaftataccen yanayi, amma yanayin ɓangarorin ɗaiɗaikun suna da alaƙa da wani ɓangarorin.

Don haka, duka biyun suna iya tafiya da yawa-shekarun haske daban, kuma jujjuyawar kowane zai kasance da alaƙa da ɗayan.

Sabuwar ka'idar kibiyar lokaci ta kwatanta wannan a matsayin asarar bayanai saboda ƙididdigar ƙididdiga, wanda ke aika kofi na kofi zuwa ma'auni tare da ɗakin da ke kewaye. Daga ƙarshe, ɗakin ya kai ga daidaito da yanayinsa, kuma shi, bi da bi, sannu a hankali yana kusantar daidaito da sauran sararin samaniya. Tsofaffin masana kimiyya da suka yi nazarin thermodynamics suna kallon wannan tsari a matsayin raguwar makamashi a hankali, yana ƙara haɓakar sararin samaniya.

A yau, masana kimiyya sun yi imanin cewa bayanai suna ƙara watsewa, amma ba su ɓace gaba ɗaya ba. Ko da yake entropy yana ƙaruwa a cikin gida, sun yi imanin cewa jimlar entropy na sararin samaniya ya kasance mai tsayi a sifili. Koyaya, wani bangare na kibiya na lokaci ya kasance ba a warware shi ba. Masana kimiyya suna jayayya cewa ikon mutum don tunawa da baya, amma ba nan gaba ba, ana iya fahimtarsa ​​a matsayin samuwar dangantaka tsakanin abubuwan da ke hulɗa da juna. Lokacin da muka karanta sako a kan takarda, kwakwalwa na sadarwa da shi ta hanyar photon da ke kaiwa idanu.

Daga yanzu ne kawai za mu iya tuna abin da wannan sakon ke gaya mana. Popescu ya yi imanin cewa sabuwar ka'idar ba ta bayyana dalilin da ya sa yanayin farko na sararin samaniya ya yi nisa da daidaito ba, ya kara da cewa ya kamata a bayyana yanayin Big Bang. Wasu masu bincike sun bayyana shakku game da wannan sabuwar hanyar, amma ci gaban wannan ra'ayi da sabon tsarin ilimin lissafi yanzu yana taimakawa wajen magance matsalolin ka'idar thermodynamics.

Isar da hatsin lokaci-lokaci

Da alama kimiyyar lissafi ta Black hole tana nuni, kamar yadda wasu sifofi na lissafin ke nuna, cewa sararin samaniyar mu ba ta da girman kai kwata-kwata. Duk da abin da hankulanmu suka gaya mana, gaskiyar da ke kewaye da mu na iya zama hologram-hasashen jirgin sama mai nisa wanda haƙiƙa yake da girma biyu. Idan wannan hoton sararin samaniya ya yi daidai, za a iya kawar da tunanin yanayin lokacin sararin samaniya mai girma uku da zaran kayan aikin bincike da ke hannunmu suka zama masu hankali sosai. Craig Hogan, farfesa a fannin kimiyyar lissafi a Fermilab wanda ya kwashe shekaru yana nazarin tushen tsarin sararin samaniya, ya nuna cewa an kai wannan matakin.

8. GEO600 Gravitational Wave Detector

Idan sararin duniya hologram ne, to watakila mun kai iyakar ƙudurin gaskiya. Wasu masanan kimiyyar lissafi suna haɓaka hasashe mai ban sha'awa cewa sararin samaniya-lokacin da muke rayuwa a cikinsa baya ci gaba a ƙarshe, amma, kamar hoto na dijital, a mafi girman matakinsa ya ƙunshi wasu '' hatsi' ko "pixels." Idan haka ne, gaskiyar mu dole ne ta sami wani nau'i na "ƙuduri" na ƙarshe. Wannan shi ne yadda wasu masu bincike suka fassara "hayaniyar" da ta bayyana a sakamakon GEO600 na'urar gano motsin nauyi (8).

Don gwada wannan hasashe na ban mamaki, Craig Hogan, masanin ilimin kimiyyar motsin motsin motsi, tare da tawagarsa sun ƙera ingantacciyar hanyar shiga tsakani a duniya, wanda ake kira Hogan holometer, wanda aka ƙera shi don auna ainihin ainihin lokacin sararin samaniya a cikin mafi daidaitaccen hanya mai yiwuwa. Gwajin, mai lamba Fermilab E-990, baya ɗaya daga cikin wasu da yawa. Wannan yana da nufin nuna yawan yanayin sararin samaniya da kuma kasancewar abin da masana kimiyya ke kira "hayaniyar holographic".

Holometer ya ƙunshi interferometers biyu da aka sanya su gefe da gefe. Suna jagorantar fitilun Laser mai nauyin kilowatt ɗaya a na'urar da ta raba su zuwa ƙugiya masu tsayi biyu masu tsayin mita 40, waɗanda suke nunawa kuma suna komawa zuwa wurin tsagawa, suna haifar da canje-canje a cikin hasken hasken wuta (9). Idan sun haifar da wani motsi a cikin na'urar rarraba, to wannan zai zama shaida na girgizar sararin samaniya kanta.

9. Hoton hoto na gwajin holographic

Babban ƙalubale ga ƙungiyar Hogan shine tabbatar da cewa tasirin da suka gano ba kawai ruɗewa ne ke haifar da abubuwan da ke waje da saitin gwaji ba, amma sakamakon girgizar lokaci-lokaci. Don haka, madubin da aka yi amfani da su a cikin interferometer za a daidaita su tare da mitoci na duk ƙananan ƙararrakin da ke fitowa daga wajen na'urar kuma na'urori na musamman suna ɗauka.

Duniyar Anthropic

Domin duniya da mutum su wanzu a cikinta, dokokin kimiyyar lissafi dole ne su kasance da takamaiman nau'i na musamman, kuma dole ne su kasance suna da takamaiman zaɓaɓɓun dabi'u ... kuma su ne! Me yasa?

Bari mu fara da gaskiyar cewa akwai nau'o'in hulɗar nau'i hudu a cikin sararin samaniya: nauyi (fadowa, taurari, taurari), electromagnetic (atom, barbashi, gogayya, elasticity, haske), nukiliya mai rauni (tushen makamashin taurari) da kuma makamashin nukiliya mai karfi ( yana ɗaure protons da neutrons cikin ƙwayoyin atomic). Girman nauyi shine sau 1039 mafi rauni fiye da electromagnetism. Idan ya yi rauni kadan, taurari za su yi haske fiye da Rana, supernovae ba zai fashe ba, abubuwa masu nauyi ba za su yi ba. Idan ma da dan karfi ne, da an murkushe halittun da suka fi kwayoyin cuta girma, tauraro kuma sukan yi karo da juna, suna lalata duniyoyi da kuma kona kansu da sauri.

Girman sararin samaniya yana kusa da ma'auni mai mahimmanci, wato, a ƙasa wanda kwayoyin halitta za su bace da sauri ba tare da samuwar taurari ko taurari ba, kuma sama da abin da sararin samaniya ya yi tsawo. Don faruwar irin waɗannan yanayi, daidaiton daidaita ma'auni na Babban Bang yakamata ya kasance tsakanin ± 10-60. Abubuwan rashin daidaituwa na farko na matasa Universe sun kasance akan sikelin 10-5. Idan sun kasance ƙanana, taurari ba za su yi ba. Idan sun fi girma, manyan ramukan baƙar fata za su yi maimakon taurari.

An karye da siffa na barbashi da antiparticles a cikin Universe. Kuma ga kowane baryon (proton, neutron) akwai photon 109. Idan akwai ƙari, taurari ba za su iya yin ba. Idan da sun kasance kaɗan daga cikinsu, da ba za a sami taurari ba. Hakanan, adadin girman da muke rayuwa a ciki yana da alama "daidai". Haɗaɗɗen sifofi ba zai iya tasowa ta fuskoki biyu ba. Tare da fiye da huɗu (girma uku da lokaci), wanzuwar tsayayyen kewayawar duniya da matakan makamashi na electrons a cikin ƙwayoyin zarra ya zama matsala.

10. Mutum a matsayin tsakiyar duniya

Brandon Carter ya gabatar da manufar ka'idar ɗan adam a cikin 1973 a wani taro a Krakow da aka sadaukar don bikin cika shekaru 500 na haifuwar Copernicus. Gabaɗaya, ana iya ƙirƙira ta ta yadda sararin da ake gani dole ne ya cika sharuddan da ya cika domin mu kiyaye shi. Har yanzu, akwai nau'ikansa daban-daban. Ƙa'idar ɗan adam mai rauni ta bayyana cewa za mu iya wanzuwa ne kawai a cikin sararin samaniya wanda ya sa kasancewar mu ya yiwu. Idan dabi'un ma'auni sun bambanta, ba za mu taba ganin wannan ba, saboda ba za mu kasance a can ba. Ƙa'idar ɗan adam mai ƙarfi (bayani na niyya) ya ce sararin samaniya yana da irin wannan da za mu iya wanzuwa (10).

Daga mahangar kididdigar kimiyyar lissafi, kowane adadin sararin samaniya zai iya tashi ba tare da wani dalili ba. Mun ƙare a cikin wani takamaiman sararin samaniya, wanda dole ne ya cika wasu ƙayyadaddun yanayi don mutum ya zauna a cikinta. Sa'an nan muna magana ne game da anthropic duniya. Ga mumini, alal misali, sararin duniya guda ɗaya na ɗan adam wanda Allah ya halitta ya isa. Ra'ayin jari-hujja ba ya yarda da wannan kuma yana ɗauka cewa akwai sararin sama da yawa ko kuma cewa sararin samaniya na yanzu mataki ne kawai a cikin juyin halitta mara iyaka.

Marubucin sigar zamani na hasashe na sararin samaniya a matsayin simulation shine masanin ka'idar Niklas Boström. A cewarsa, gaskiyar da muke gane ita ce simulation kawai da ba mu sani ba. Masanin kimiyyar ya ba da shawarar cewa idan yana yiwuwa a ƙirƙiri ingantaccen simulation na gabaɗayan wayewa ko ma duniya gaba ɗaya ta amfani da isasshiyar kwamfuta mai ƙarfi, kuma mutanen da aka kwaikwayi za su iya sanin wayewar kai, to yana yiwuwa ci gaba da wayewar kai sun ƙirƙiri adadi mai yawa. na irin wannan simintin, kuma muna rayuwa a cikin ɗayan su a cikin wani abu mai kama da The Matrix (11).

Anan an faɗi kalmomin "Allah" da "Matrix". Anan mun zo iyakar maganar kimiyya. Mutane da yawa, ciki har da masana kimiyya, sun yi imanin cewa, saboda rashin taimako na kimiyyar lissafi na gwaji ne kimiyya ta fara shiga wuraren da suka saba wa hakikanin gaskiya, warin metaphysics da almara na kimiyya. Ya rage a yi fatan cewa kimiyyar lissafi za ta shawo kan rikicin da ke tattare da ita kuma ta sake samun hanyar yin farin ciki a matsayin kimiyyar da aka tabbatar da gwaji.