Pada akhir abad ke-19, nampaknya, secara keseluruhan, semuanya sudah jelas baik dengan struktur alam dan undang-undangnya. Masih ada untuk menangani perincian kecil dan masalah yang menjengkelkan seperti elektron terbuka untuk beberapa sebab dan perbezaan kecil antara orbit Mercury yang sebenarnya dan yang dikira. Tidak ada yang membayangkan bahawa revolusi saintifik akan datang dan teori relativiti, mekanik kuantum dan fizik atom akan muncul. Pada awal abad ke-21, sejarah nampaknya berulang.
Selama 10 tahun terakhir, sains telah mengumpulkan sejumlah teka-teki, penyelesaiannya boleh membawa kepada revolusi saintifik yang lain. Fenomena yang ditemui oleh astronomi, fizik dan sains bumi, serta beberapa yang belum dijumpai (seperti monopole), jadi tidak sesuai dengan idea moden mengenai alam yang, jika mereka tidak menemui penjelasan yang dapat diterima dalam kerangka teori yang ada, mereka akan memerlukan perubahan pada teori-teori ini.
"Chaskor" memutuskan untuk memulai dengan memilih tujuh fenomena, pencarian penjelasan yang dapat menjadi takdir bagi ilmu-ilmu Alam Semesta - astrofizik dan kosmologi.
1. Paksi kejahatan
Pada pertengahan abad yang lalu, ahli kosmologi (salah satu yang pertama yang mengemukakan idea ini adalah Georgy Gamow) mencadangkan bahawa selepas Big Bang, yang melahirkan Alam Semesta kita, radiasi sisa yang lemah harus tetap ada. Dialah yang ditemukan pada tahun 1965 oleh saintis Amerika Penzias dan Wilson (dan pada tahun 1978 mereka menerima Hadiah Nobel dalam Fizik untuk ini). Dan secara umum, tidak ada masalah khusus dengan radiasi peninggalan ini, sehingga ketepatan instrumen mencapai ambang tertentu, di luar yang pada tahun 2005 astrofisikawan Britain menemui fenomena yang mengagumkan. Pola taburan CMB, bukannya pengedaran rawak yang diharapkan dari kawasan yang sedikit lebih dan sedikit "panas" yang tersebar dalam urutan sewenang-wenang di seluruh Alam Semesta, ternyata disusun mengikut arah tertentu. Gambar ini mendapat nama samaran "paksi kejahatan" yang gemilang, walaupun, tentu saja,jika ia menimbulkan masalah, itu hanya asas asas isotropi ruang, atau, lebih sederhana, idea bahawa Alam Semesta, pada dasarnya, sama, ke arah mana pun anda melihatnya. Sekiranya radiasi kosmik mempunyai beberapa orientasi, maka seiring dengan prinsip ini, kita perlu menyingkirkan idea-idea mengenai sejarah Alam Semesta yang dimiliki oleh kosmologi moden.
Mungkin tidak semena-mena. Ada kemungkinan sekumpulan galaksi, tidak jauh dari kita, mengganggu homogenitas sinaran. Pada akhirnya, kita dapat melihat Alam Semesta sejauh ini secara eksklusif dari sekitar Sistem Suria, iaitu dari dalam Galaksi kita sendiri. Mungkin data yang akan diterima oleh ahli astrofizik pada akhir tahun 2012 dari instrumen satelit Planck yang dilancarkan oleh NASA akan memberi kejelasan mengenai gambaran radiasi latar.
Video promosi:
2. Gelembung galaksi
Malah di Galaxy kami terdapat banyak perkara menarik dan tidak dapat difahami. Data terbaru dari satelit NASA yang lain, Fermi, telah membingungkan para astronom. Teleskop sinar-X telah menemui dua formasi sfera gergasi (tidak, tidak - GIANT) yang berdekatan dengan pusat Galaksi kita. Diameternya kira-kira 25 ribu tahun cahaya, iaitu dua diameternya kira-kira sama dengan separuh atau sepertiga dari diameter Bima Sakti. Kedua-dua "gelembung" ini secara aktif memancarkan jarak radiasi gamma keras. Sekiranya kita dapat melihat dalam jarak ini, "gelembung" akan menempati separuh langit. Tenaga radiasi setiap "gelembung" kira-kira sama dengan letupan 100 ribu supernova sekaligus.
Dari mana "gelembung" ini berasal, ahli astrofizik tidak dapat mengatakan, dengan berhati-hati menganggap sejauh ini terbentuk sebagai hasil pelepasan yang sangat kuat dari lubang hitam besar yang terletak di tengah galaksi. Benar, ahli astronomi tidak pernah melihat perkara seperti ini sebelumnya. Dan untuk membayangkan bencana apa yang dapat meninggalkan akibat yang begitu jelas, mereka masih tidak dapat melakukannya.
3. Aliran gelap
Sekiranya kita dapat menemui beberapa gelembung pelik di Galaxy kita sendiri, maka apa yang dapat kita harapkan dari tempat-tempat di Alam Semesta yang masih belum kita lihat dan dalam beberapa bilion tahun akan datang tidak akan dapat dilihat - hanya kerana ia terletak terlalu jauh dari kita. Sekiranya kita bergantung pada prinsip isotropi yang sama, maka tidak ada yang terlalu mengejutkan. Tetapi anda mesti.
Pada tahun 2008, sekumpulan penyelidik yang diketuai oleh Alexander Kashlinsky bekerja di Pusat Penyelidikan NASA. Goddard, mendapati bahawa beberapa gugus galaksi bergerak dengan kecepatan tinggi (sekitar 1000 km / s) ke arah area kecil langit berbintang antara rasi bintang Centaurus dan Parus. Aliran galaksi Kashlinsky ini disebut "gelap", untuk menghormati bahan gelap misteri dan tenaga gelap.
Yang tidak biasa dengan pergerakan ini ialah tidak ada apa-apa di kawasan ruang yang ditunjukkan yang dapat menarik kumpulan bintang raksasa ini. Atau tidak kelihatan. Ada kemungkinan bahawa apa yang menarik mereka terletak di luar cakrawala alam semesta yang kelihatan. Tapi apa? Jelas sesuatu yang sangat besar. Satu-satunya masalah adalah bahawa "sesuatu yang sangat besar" ini harus SANGAT BESAR. Begitu besar sehingga boleh melebihi ukurannya yang dapat dilihat oleh astronomi moden di angkasa hingga sekarang.
Tetapi walaupun masih belum diketahui apakah itu, kosmologi sudah mempunyai masalah. Sekiranya Leviathan kosmik seperti itu wujud di suatu tempat di luar sana, maka Leviathan semacam itu mesti ditemui di tempat lain. Tetapi saya tidak dapat melihatnya.
Bahkan ada kecurigaan bahawa mungkin sesuatu yang luar biasa ini sama sekali bukan dari alam semesta kita. Mungkin ini adalah pengesahan salah satu teori kosmologi alternatif, yang mana Alam Semesta kita sama sekali tidak sendirian, tetapi di sebelahnya (walaupun tidak begitu jelas dalam arti apa - di sebelahnya) ada yang lain, dan beberapa jenis jiran menarik ribuan metagalaxy?
4. Pemalar boleh ubah
Nampaknya, kita sebenarnya tidak mengetahui sesuatu tentang alam semula jadi. Pengesahan tidak langsung bahawa alam semesta tidak diatur secara seragam adalah data terbaru yang diperoleh oleh ahli astrofizik Australia, yang datang dengan idea untuk membandingkan data analisis spektrum yang diperoleh oleh teleskop yang memerhatikan pelbagai kawasan ruang. Sekiranya pengiraan mereka betul (dan dalam 10 tahun yang berlalu sejak penerbitan pertama, tidak ada yang dapat menyangkal kesimpulan mereka), maka salah satu pemalar fizikal asas - pemalar struktur halus yang bertanggungjawab untuk salah satu daripada tiga jenis interaksi jirim utama (electroweak) - sama sekali tidak adalah tetap dan nisbah cas elektrik dengan kelajuan cahaya berubah bergantung pada tempat di Alam Semesta. Lebih-lebih lagi, peta lokasi "paksi" perubahan dalam pemalar menunjukkan arah yang sama dengan metagalaxies dalam "aliran gelap" Kashlinsky.
Ahli astrofizik sudah menuntut penjelasan mengenai perhitungan orang Australia, dan ahli fizik marah, kerana setuju dengan kebolehubahan pemalar seperti memaksa untuk mencipta semula fizik moden. Dan pada masa yang sama, untuk mengakui bahawa kemanusiaan benar-benar muncul di tempat yang aneh di Alam Semesta (atau di alam semesta yang pelik), di mana terdapat keadaan yang paling sesuai untuk ini.
5. Graviti tidak simetri
Untuk anomali pemalar, bagaimanapun, tidak perlu melakukan perjalanan ke hujung dunia (bagaimanapun, tidak semuanya jelas dengan cahaya, tetapi lebih banyak lagi di bawah). Beberapa tahun yang lalu, pekerja NASA Amerika yang sama menarik perhatian kepada fakta bahawa kapal angkasa mereka tidak terbang di sistem suria seperti yang dirancang.
Jurutera yang merancang untuk melancarkan kapal angkasa ke planet yang jauh telah lama menyedari bahawa adalah mungkin untuk membantu enjin mereka berfungsi jika mereka memanfaatkan tarikan planet atau Matahari yang berdekatan: terbang melewati mereka di sepanjang lintasan yang betul dapat memberikan percepatan tambahan kapal angkasa dan secara signifikan mengurangkan jangka masa ekspedisi ruang dan menjimatkan bahan bakar.
Namun, perbandingan yang tepat dari lintasan yang dikira dan nyata menunjukkan bahawa kenderaan dapat menerima pecutan yang tidak dirancang. Pada bulan Disember 1990, kapal angkasa Galileo menggunakan Bumi untuk mempercepat sebelum pergi ke Musytari. Akibatnya, dia menerima percepatan tambahan, yang tidak diramalkan oleh jadwal, yang berjumlah 3.9 mm / s. Peranti lain, yang dihantar pada tahun 1998 ke komet Shoemaker, mendapat pecutan yang lebih besar - 13.5 mm / s.
Penyimpangan ini kecil dan, untungnya, tidak mempengaruhi hasil ekspedisi, tetapi penyelidik masih tidak dapat menjelaskannya, sekurang-kurangnya dari sudut pandang fizik biasa. Walau bagaimanapun, penjelasan alternatif sudah cukup - dari kemungkinan asimetri medan graviti dan pengaruh bahan gelap hingga perlunya meminda teori relativiti atau bahkan mengubah sudut pandang mengenai keteguhan laju cahaya.
6. Cahaya perlahan
Pada tahun 2005, para astronom yang bekerja dengan teleskop sinar-X MAGIC di sebuah balai cerap di Kepulauan Canary dan menyaksikan ledakan sinar-X dari pusat galaksi Markarian 501, yang terletak 500 juta tahun cahaya, menarik perhatian pada anomali yang tidak dapat difahami. Kuantiti gamma bertenaga tinggi dikesan oleh teleskop 4 minit kemudian daripada kuanta tenaga rendah. Dalam kes ini, foton ini muncul serentak.
Sekiranya kita mengikuti teori relativiti khas, maka ini tidak mungkin. Kerana sinaran elektromagnetik mesti menyebar dalam vakum pada kelajuan yang sama - kelajuan cahaya. Terlepas dari tenaga sinaran ini. Sekiranya anda mempercayai hasil pemerhatian, maka kelajuan cahaya sama sekali tidak berubah dan bergantung pada tenaga foton cahaya.
Pemerhatian dari Bumi juga mengesahkan data dari teleskop sinar-X Fermi, yang mencatat ketinggian 20 menit sinar gamma keras, yang dipancarkan serentak dengan foton dengan tenaga yang lebih rendah sebagai akibat dari beberapa jenis bencana kosmik yang berlaku pada jarak 12 bilion tahun cahaya.
Yang paling penting, para pengembang teori graviti kuantum gembira dengan hasil ini, yang, tidak seperti teori relativiti umum Einstein, memberikan peralihan seperti itu. Namun, mungkin, sekali lagi, ia bukan tanpa tenaga gelap. Atau tanpa holografi.
7. Bunyi graviti
Salah satu akibat teori relativiti umum (ini juga teori graviti moden) adalah kehadiran gelombang graviti, yang seharusnya membengkokkan kontinum ruang-waktu, sebagai contoh, akibat perlanggaran beberapa objek ruang besar (baik, SANGAT BESAR), misalnya hitam besar lubang.
Namun, setakat ini, tidak ada yang mendaftarkan gelombang ini. Mungkin ia hanya gagal: bagaimanapun, pengesan gelombang ini mestilah sangat besar. Salah satu alat pengesan ini - GEO600 - dibina beberapa tahun yang lalu untuk eksperimen bersama oleh saintis dari Great Britain dan Jerman berhampiran Hanover. Pengesan ini juga belum dapat mengesan gelombang graviti. Tetapi, ada kemungkinan dia secara tidak sengaja menerima bukti teori graviti lain.
Pada tahun 2008, ahli fizik Craig Hogan dari Makmal Nasional. Fermi (USA) merumuskan konsep bahawa realiti fizikal kita adalah hasil unjuran sempadan alam semesta. Dia menyebutnya sebagai prinsip holografik. Maklumat yang difokuskan pada batas-batas Alam Semesta tidak terus-menerus diedarkan di atasnya, tetapi terdiri dari "bit", ukurannya sesuai dengan apa yang disebut dengan kuanta ruang. Hogan tidak berhenti pada perkembangan teori, tetapi cuba meramalkan bagaimana teorinya dapat disahkan melalui eksperimen: pengesan gelombang graviti harus merakam "kebisingan" ruang-waktu. Dan dia menghantar pengiraan ini kepada pasukan GEO600.
Secara kebetulan (atau tidak begitu banyak), sekumpulan saintis di Hanover hanya berusaha menangani bunyi yang selalu dirakam oleh pengesan. Anehnya, parameter kebisingan ini sesuai dengan yang diramalkan oleh Hogan. Adalah mungkin untuk memeriksa sama ada bunyi di pengesan itu benar-benar disebabkan oleh ruang-waktu itu sendiri, atau penyebabnya adalah lebih jelas, ia hanya akan dapat dilakukan setelah penyempurnaan peralatan selesai, yang harus diselesaikan pada tahun 2011. Sementara itu, suara tidak sampai ke mana-mana dan para saintis tidak mempunyai penjelasan yang dapat difahami - selain dari prinsip holografik.
PS Sekiranya anda memberi perhatian, teka-teki skala besar sering dikaitkan dengan fenomena skala terkecil - tahap zarah unsur. Mengenai apa yang cuba difahami oleh fizik zarah asas moden dalam artikel seterusnya.
Pengarang: Vladimir Kharitonov
