Ahli falsafah telah membincangkan sifat "ketiadaan", "tidak ada", "tidak ada", "kekosongan" selama ribuan tahun, tetapi apa yang dapat dikatakan oleh sains moden mengenai perkara ini? Soalan ini akan dijawab oleh Martin Rees, Astronomer of the Royal Society dan Profesor Emeritus Kosmologi dan Astrofizik di University of Cambridge. Dia menjelaskan bahawa ketika ahli fizik membincangkan "tidak ada", mereka bermaksud ruang kosong (vakum). Nampaknya agak biasa, tetapi eksperimen menunjukkan bahawa ruang kosong tidak benar-benar kosong - ia mengandungi tenaga misteri yang dapat memberitahu kita tentang nasib alam semesta.
Temu ramah dengan Martin Rees yang disampaikan oleh majalah The Conversation.
Adakah ruang kosong sama dengan apa-apa?
Ruang kosong nampaknya tidak ada apa-apa bagi kami. Dengan analogi, air nampaknya bukan "apa-apa" bagi ikan - ia adalah air yang tersisa ketika anda membuang semua yang lain yang terapung di laut. Dengan cara yang sama, ruang kosong ternyata agak sukar dipraktikkan.
Kita tahu bahawa alam semesta ini sangat kosong. Ketumpatan rata-rata ruang adalah kira-kira satu atom untuk setiap sepuluh meter padu - persekitaran jauh lebih jarang daripada vakum yang dapat kita dapatkan di Bumi. Tetapi walaupun semua bahan dibuang, ruang mempunyai semacam keanjalan yang (seperti yang baru disahkan) membolehkan gelombang graviti - riak ruang itu sendiri - menyebarkan melaluinya. Lebih-lebih lagi, kita mengetahui bahawa di ruang kosong itu sendiri terdapat bentuk tenaga yang eksotik.
Kami mula-mula mengetahui tentang tenaga vakum ini pada abad ke-20 dengan munculnya mekanik kuantum, yang menjelaskan tingkah laku atom dan zarah pada skala terkecil. Oleh itu, ruang kosong terdiri daripada medan turun naik tenaga latar - yang menghidupkan gelombang dan zarah maya, sekarang dan kemudian muncul dan hilang ke mana-mana. Mereka bahkan dapat mencipta kekuatan kecil. Tetapi bagaimana dengan ruang putih dalam skala besar?
Fakta bahawa ruang kosong menghasilkan kekuatan skala besar ditemui 20 tahun yang lalu. Ahli astronomi mendapati bahawa pengembangan alam semesta semakin pantas. Ini adalah kejutan. Pembesaran itu telah diketahui selama lebih dari 50 tahun, tetapi semua orang berpendapat pengembangannya akan melambat kerana tarikan graviti yang galaksi dan struktur lain saling mempengaruhi. Oleh itu, menjadi kejutan besar bagi semua orang bahawa perlambatan akibat gravitasi diimbangi oleh sesuatu yang "mendorong" pengembangan. Ternyata di ruang kosong itu sendiri, ada tenaga yang menimbulkan semacam tolakan yang melebihi daya tarikan graviti pada skala besar ini. Fenomena ini - tenaga gelap - adalah manifestasi yang paling luar biasa dari fakta bahawa ruang kosong tidak berkerut atau kosong. Selanjutnya,fakta ini menentukan nasib Alam Semesta kita yang lebih jauh.
Video promosi:
Adakah had untuk apa yang dapat kita pelajari? Pada skala triliun trilion kali lebih kecil daripada atom, fluktuasi kuantum dalam ruang-waktu dapat melahirkan bukan hanya zarah maya, tetapi juga lubang hitam maya. Ini berada dalam had yang tidak dapat kita perhatikan dan untuk memahami mana, paling tidak hipotetis, kita perlu menggabungkan teori graviti dengan mekanik kuantum - dan ini sangat sukar.
Terdapat beberapa teori untuk memahami ini, yang paling terkenal ialah teori rentetan. Tetapi tidak ada teori yang berkaitan dengan dunia nyata - jadi teori tersebut masih tidak berasas. Saya rasa hampir semua orang akan menyedari bahawa ruang itu sendiri mempunyai struktur yang kompleks pada skala kecil di mana kesan graviti dan kuantum bertemu.
Kami tahu bahawa alam semesta kita mempunyai tiga dimensi ruang: anda boleh bergerak ke kiri dan kanan, ke hadapan dan ke belakang, ke atas dan ke bawah. Masa adalah seperti dimensi keempat. Walau bagaimanapun, terdapat kecurigaan kuat bahawa jika anda memperbesar titik kecil di ruang sehingga anda merasakan skala kecil itu, anda akan mendapati bahawa ia akan menjadi origami padat dengan lima dimensi tambahan, yang tidak dapat kita lihat. Seolah-olah anda melihat selang dari jauh dan menganggapnya hanya sebaris. Lebih dekat, anda akan melihat bahawa satu dimensi pada dasarnya adalah tiga. Teori rentetan merangkumi matematik kompleks - seperti teori bersaing. Tetapi ini betul-betul teori yang kita perlukan jika kita ingin memahami pada tahap terdalam yang paling dekat dengan kekosongan yang dapat dibayangkan: ruang kosong, jelas.
Dalam pemahaman kita sekarang, bagaimana kita dapat menjelaskan bahawa seluruh alam semesta kita mengembang tanpa apa-apa? Mungkinkah ia bermula dengan turun naik kecil tenaga vakum?
Beberapa peralihan atau turun naik yang misterius secara tiba-tiba boleh menyebabkan fakta bahawa sebahagian ruang mula mengembang, seperti yang dipercayai oleh beberapa ahli teori. Fluktuasi yang terdapat dalam teori kuantum dapat menggegarkan seluruh alam semesta jika dimampatkan ke skala yang cukup kecil. Ini sepatutnya berlaku dalam masa 10 (hingga -44) saat - ini adalah masa Planck. Pada skala ini, waktu dan ruang saling berkaitan, jadi idea jam berdetik tidak masuk akal. Kita dapat memperkirakan alam semesta kita dengan tahap kepastian yang tinggi kembali ke nanodetik dan dengan kebarangkalian yang tinggi kita akan kembali lebih dekat ke masa Planck. Tetapi selepas itu tekaan kita tidak lagi berlaku - fizik pada skala ini digantikan oleh teori lain yang lebih kompleks.
Sekiranya mungkin bahawa turun naik di beberapa bahagian ruang kosong secara rawak memberi kehidupan kepada alam semesta, mengapa perkara yang sama tidak dapat terjadi pada bahagian ruang kosong yang lain - dan menghidupkan alam semesta selari dalam alam semesta yang tidak terbatas?
Idea bahawa Big Bang kita bukan satu-satunya, dan bahawa apa yang kita lihat melalui teleskop kita adalah sekeping realiti fizikal, cukup popular di kalangan ahli fizik. Dan terdapat banyak versi alam semesta kitaran. Hanya 50 tahun yang lalu, bukti kukuh muncul bahawa Big Bang malah berlaku. Tetapi sejak itu ada spekulasi bahwa dia hanya bisa menjadi episod di alam semesta siklik. Ada juga kecenderungan untuk memahami bahawa realiti fizikal jauh lebih banyak daripada jumlah ruang dan waktu yang dapat kita rasakan, walaupun dengan teleskop yang paling kuat.
Oleh itu, kami tidak tahu sama ada terdapat satu Big Bang atau ada banyak - ada senario yang meramalkan banyak Big Bangs dan senario yang meramalkan satu. Saya fikir kita harus mengkaji semuanya.
Apakah akhir alam semesta?
Ramalan paling sederhana untuk masa depan yang jauh adalah alam semesta akan terus berkembang dengan lebih cepat dan cepat, menjadi lebih sejuk dan lebih kosong. Zarah-zarah di dalamnya dapat hancur, larut tanpa henti dalam kekosongan. Kita mungkin berada dalam jumlah ruang yang besar, tetapi akan lebih kosong daripada ruang sekarang. Ini adalah salah satu senario. Ada orang lain yang meramalkan "pembalikan" arah tenaga gelap, dari tolakan ke tarikan, akibatnya kita akan dimampatkan ke titik yang padat.
Terdapat juga idea Roger Penrose bahawa alam semesta akan terus berkembang, menjadi semakin cair, tetapi entah bagaimana - apabila tidak ada di dalamnya kecuali foton, zarah cahaya - objek di dalamnya akan dikalibrasi semula dan ruang akan menjadi penjana Big Bang baru … Ini akan menjadi versi semesta kitaran lama yang sangat eksotik - tetapi jangan tanya saya untuk menerangkan idea Penrose.
Sejauh mana anda yakin bahawa sains suatu hari nanti akan mengungkap misteri tentang apa yang "tidak ada" ini? Walaupun kita dapat membuktikan bahawa alam semesta muncul dari turun naik yang aneh dalam bidang vakum, tidakkah kita harus bertanya-tanya dari mana bidang vakum ini berasal?
Sains cuba memberikan jawapan, tetapi setiap kali kita menjumpainya, timbul persoalan baru - kita tidak akan mempunyai gambaran lengkap. Ketika saya mula membuat penyelidikan pada akhir tahun 1960-an, ada keraguan bahawa ada Big Bang sama sekali. Sekarang tidak ada keraguan lagi dan kita dapat mengatakan dengan ketepatan sekitar 2% bahawa alam semesta itu sama selama 13.8 bilion tahun, hingga nanodetik pertama. Ini adalah kemajuan besar. Adalah sangat optimis untuk mempercayai bahawa dalam 50 tahun akan datang kita akan menyelesaikan persoalan sukar mengenai apa yang sedang berlaku di era kuantum atau "inflasi".
Tetapi, tentu saja, timbul persoalan lain: berapa banyak sains yang dapat difahami oleh otak manusia? Mungkin matematik teori rentetan, dalam arti tertentu, adalah gambaran realiti yang betul, tetapi kita tidak pernah dapat memahaminya dengan cukup baik untuk mengujinya terhadap pemerhatian yang tulen. Maka kita mungkin harus menunggu beberapa post-manusia muncul untuk mendapatkan pemahaman yang lebih lengkap.
Ilya Khel
