Teorija strun in dimenzije v prostoru

Down the Rabbit Hole

8. Še nekaj kratkih, a sladkih

with one comment

Teorije, ki čakajo na potrditev ali zavrnitev

Če sta čas in prostor nastala po velikem poku, znanstveniki pa lahko danes sestavljajo mozaik zgodovine vesolja od milijoninke sekunde po Big bangu, je potem sploh še smiselno vprašanje, kaj pa je bilo sekundo pred tem? Glede na število teorij, ki se v zvezi s tem pojavljajo v zadnjih letih, se zdi, da je.

Prihodnje leto naj bi v največjem trkalniku na svetu, ki ga dokončujejo v ženevskem Evropskem središču za jedrska raziskovanja Cern, začeli proučevati trke protonov. Energija, ki se bo sproščala, bo tako velika, da bodo v trkalniku nastale razmere, podobne tistim v vesolju eno desettrilijoninko sekunde po velikem poku. Poizkusi v ženevskem super trkalniku pa naj bi po pričakovanju znanstvenikov dali tudi odgovore, ki bi v marsičem lahko potrdili ali ovrgli dosedanje teorije o nastanku vesolja. Ali obstaja še neodkriti osnovni delec, ki ga napoveduje kvantna mehanika – Higgsov bozon. Ta menda povzroča tako imenovano četrto silo vesolja, gravitacijsko. Iz Cerna pričakujejo tudi odgovor na vprašanje, kakšna je skrivnostna temna snov. Po sedanjih dognanjih ni sestavljena in nevtronov in protonov, temveč bi lahko bila iz nenavadnih delcev WIMP (Weakly Interacting Massive Particle), ki naj bi imeli v primerjavi s protoni precej večjo maso, z navadno snovjo pa skoraj ne bi reagirali. Eden izmed najlažjih wimpov je nevtralino, ki naj bi nastal ob velikem poku in naj bi sestavljal skrivnostno temno snov. S tem bi dobili najcelovitejšo predstavo o ustroju vesolja.

Teorije o velikem poku

Do začetka vesolja bi nas verjetno najhitreje pripeljala teorija, ki bi ustrezala zahtevam kvantne fizike in teoriji gravitacije, vendar je še ni. Zato pa je teorij o velikem poku in trenutkov neposredno po njem kar nekaj. Od povsem konkretnih in sila zapletenih matematičnih in fizikalnih izračunov do drznih teorij kvantne fizike, pa teorije o multiverzumu, ki predpostavlja, da vesolje ni le eno. Tu je še teorija, da je naše vesolje nastalo kot posledica eksperimenta višjih bitij iz drugega vesolja.

»Teorija velikega poka ima sicer imenitno ime, vendar nam o samem dogodku ne pove prav nič. Ne vemo, kaj je počilo, zakaj se je to zgodilo, kaj je povzročilo ta pok, prav tako ne vemo, kakšne so bile razmere neposredno po tem,« pravi Alan Guth, teoretični fizik z Massachusetts Institute of Technology in eden izmed pionirjev teorije inflacije.

Big Bang

Ko se naš model fizike sesuje

Ko bi lahko zavrteli hipotetični film o nastanku vesolja nazaj, bi ugotovili, da je bilo vesolje na začetku veliko manjše, bolj gosto in precej bolj vroče. Bolj ko bi se bližali velikemu poku, višja bi bila temperatura, v trenutku Big banga pa bi bila teoretično neskončno visoka. Tu pa nam Einsteinova ali katera koli druga teorija ne pomagajo, saj ne moremo vedeti, kaj se zgodi, ko fizični delci težijo k neskončnemu.

Kot bi rekel ameriški matematik Vernor Vinge, ki je oče pojma singularnost – tehnološke stvaritve inteligence, pametnejše od človeške: Naš model fizike se podre, ko poskuša sestaviti model singularnosti v središču črne luknje, tako kot se podre naš model sveta, če poskuša sestaviti model prihodnosti, v katerem so bitja, pametnejša od človeka. Ali pa nemara Nick Bostrom, direktor Inštituta za prihodnost človeštva na Univerzi Oxford, ki domneva, da je naše vesolje zgolj sofisticirana računalniška simulacija, nekakšna virtualna realnost, ki jo je programirala civilizacija, neprimerno bolj razvita od naše. Program je tako kompleksen, da simuliranim bitjem (se pravi nam) omogoča celo čustvovanje in iluzijo svobodne izbire. Od časa do časa se zavoljo napak v programu zgodijo stvari, ki jih ne znamo pojasniti (čudeži, pojav neznanih letečih predmetov ipd.), posebne prihodnosti pa po njegovem prepričanju človeštvo ne more imeti.

Pred šestimi leti sta Neil Turok z Univerze Cambridge in Paul Steinhardt z Univerze Princeton šokirala svet s teorijo, ki je bila »dovolj nora, da bi bila lahko celo resnična«, kot je dejal ameriški kozmolog Michael Turner. Njuni izračuni so namreč pokazali, da je naše vesolje, kot ga lahko opazujemo in proučujemo, zgolj majhen del resničnosti. Lahko si ga predstavljamo kot nekakšen štiridimenzionalni (tri prostorske + čas) tanek list, ki lebdi v nekakšnem superprostoru z najmanj petimi, nam nevidnimi dimenzijami. Obstoj pete dimenzije, nedostopne vsakršni materialni obliki ali energiji, je tudi ključni element teorije strun. Vzporedna vesolja torej, morda oddaljena le nekaj milijardink milimetra od našega, vendar za nas nedostopna. Brez gravitacije, ki bi nas popeljala tja. In kje je tu veliki pok? »Nič drugega kot trčenje dveh vzporednih vesolij,« je prepričan Turok. Naše vesolje je torej porojeno iz ognja, pravita avtorja, ki sta si izraz za njuno teorijo o nastanku vesolja sposodila pri starogrških stoikih. Morda se prav v tem trenutku našemu vesolju nevarno približuje drugo s peto dimenzijo, tako da se utegne veliki pok, ki v resnici ni začetek časa, temveč le nova nastavitev ure našega vesolja, ponoviti.

Svobodna odločitev, kaj je to?

»Pred velikim pokom ni bilo ničesar. Ideja, da je nekoč nekaj že obstajalo, se ne obnese. V primeru neskončne količine časa, bi se namreč vse stvari enkrat že zgodile in tudi vi, ki to prebirate, bi bili zgolj neskončna kopija nekoga, ki je to nekoč že prebral. Kakršna koli bo že vaša odločitev (da to še berete ali da takoj prenehate), bo to le ena izmed odločitev, ki so jo vaše kopije v preteklosti že sprejele in jo bodo sprejele tudi v prihodnosti. In kje je potem naša ideja o svobodi odločanja,« sprašuje avstralski kozmolog Paul Davies.

Martin Bojowald, strokovnjak za kvantno gravitacijo na pennsylvanijski državni univerzi, je Big bang nadomestil z Big bounce (velikim skokom). Z nekakšnim matematičnim časovnim strojem, ki ga je poimenoval Loop Quantum Gravity, je skušal združiti dve sicer nezdružljivi teoriji: teorijo relativnosti in kvantno mehaniko. Prostor-čas je v LQG sestavljen iz med seboj povezanih obročev, velikih od 10 na 35 metra, ki sestavljajo kompaktno enoto. Vendar pa se ta kompaktna prostorsko-časovna enota sčasoma raztrga in gravitacija povzroči, da pride do novega velikega poka. Pri tem pa se po Bojowaldu, razvijejo tako goste kvantne sile, ki povzročijo nekakšno ‘vesoljsko amnezijo’ in ta potem izbriše vsakršno informacijo o tem, kaj se je dogajalo pred velikim pokom. Tako z vsakim velikim pokom vesolje izbriše svojo preteklost in se začne znova.

Človek določa zgodovino vesolja

Astrofiziku Stephenu Hawkingu se zdi vprašanje, kaj je bilo pred velikim pokom, povsem nesmiselno. »Nekako tako, kot bi se spraševali, kaj je bolj severno od severnega tečaja. Zgodovina vesolja, kot jo seveda pozna človek, je odvisna le od njegovih opažanj. Kaj se je dogajalo v prvih trenutkih po velikem poku, pa lahko opišejo le zakoni kvantne fizike. Po teh zakonih pa trenutna opažanja določajo zgodovino od tistega trenutka, ko je prišlo do določenega fenomena. Torej opažanja sedanjega vesolja določajo njegovo preteklost.«

Tudi njegov kolega astrofizik John Archibald Wheeler je prepričan, da je vesolje nastalo in obstaja samo zato, ker ga mi opazujemo. »Lahko bi temu rekli tudi kvantna geneza, ki je mogoča le zato, ker jo mi opazujemo. Preteklosti ni, je zgolj teorija. Mi sodelujemo, če to opazujemo z nekega mikro nivoja, pri kreiranju te preteklosti, tako kot tudi pri kreiranju sedanjosti in prihodnosti.«

Vesolje kot soba z ogledali

Če vas teorija o vesoljski katastrofi, ki jo je povzročil trk vzporednega vesolja, ne prepriča, lahko poizkusite s teorijo ameriškega matematika Jeffreya Weeksa. Čeprav se zdi vesolje prazno, je prostor med zvezdami in galaksijami po teoriji kvantne mehanike nabit z raznimi delci vseh vrst, ki se sproti ustvarjajo in uničujejo s tolikšno hitrostjo, da tega sploh ni mogoče opazovati.

»Vesolje je manjše, kot si predstavljamo in je končno. Podobno je sobi z ogledali, v kateri imamo občutek, da se prostor nadaljuje v neskončnost. Četudi je končno, pa nima meja. In če na Zemljo prihaja svetloba z neke oddaljene galaksije po dveh poteh, se nam zdi, da se ta galaksija nahaja na dveh različnih koncih vesolja,« pravi Weeks.

Bi lahko nekakšno miniaturno različico velikega poka danes izvedli v laboratoriju? Trenutno še ne, vendar ima skupina japonskih fizikov, ki jih vodi Nobuyuki Sakai z Univerze Yamagata, že pripravljen načrt za to. Če ne prej, ga bodo lahko izvedli v prihodnosti, ko bo tehnologija to omogočala, piše v septembrski številki revije Newton Roberto Trotta z Univerze Oxford. M. R.

Nasa našla dokaz o obstoju temne snovi

Washington – Ameriški astronomi so danes, 15. 05.2007, predstavili doslej najtrdnejše dokaze o obstoju temne snovi, skrivnostne materije, ki naj bi predstavljala več kot četrtino vesolja. S pomočjo vesoljskega teleskopa Hubble so namreč v pet milijard svetlobnih let oddaljeni galaksiji ujeli krog temne snovi, ki meri približno 2,6 milijona svetlobnih let.

Kot je povedal član skupine astronomov Nase James Jee, je to prvič, da so zaznali krog temne snovi, ki ima edinstveno strukturo, drugačno od plina in galaksij. “Čeprav smo nevidno snov našli že prej v drugih galaksijah, pa doslej še nismo videli, da bi bila v tako veliki meri ločena od vročega plina in galaksij, ki tvorijo grozde galaksij,” je še povedal.

Astronomi so sicer že dolgo sumili, da mora obstajati neka snov, ki drži galaksije skupaj, saj bi imele te sicer le gravitacijo, ki bi jim jo dajale njihove vidne zvezde, kar pa ne bi bilo dovolj, da jih obdrži skupaj. Čeprav nevidna, so astronomi sklepali, da temna snov obstaja, in sicer na osnovi opazovanj, kako njena gravitacija lomi svetlobo bolj oddaljenih galaksij v ozadju.

Ameriški astronomi so sicer do najnovejšega odkritja prišli povsem slučajno, medtem ko so izdelovali zemljevid temne snovi znotraj grozda galaksij ZwC10024+1652 avgusta lani.

Vir: Delo, 2007

Written by otiss

maj 24, 2008 at 7:26 am

One Response

Subscribe to comments with RSS.

  1. A lot of of folks talk about this subject but you said really true words!

    enatmetticy

    januar 4, 2010 at 1:22 popoldan


Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

Follow

Get every new post delivered to your Inbox.

%d bloggers like this: