Vastused Teaduse Suurimatele Väljakutsetele: Kui Kaugele Oleme Jõudnud? - Alternatiivne Vaade

Sisukord:

Vastused Teaduse Suurimatele Väljakutsetele: Kui Kaugele Oleme Jõudnud? - Alternatiivne Vaade
Vastused Teaduse Suurimatele Väljakutsetele: Kui Kaugele Oleme Jõudnud? - Alternatiivne Vaade

Video: Vastused Teaduse Suurimatele Väljakutsetele: Kui Kaugele Oleme Jõudnud? - Alternatiivne Vaade

Video: Vastused Teaduse Suurimatele Väljakutsetele: Kui Kaugele Oleme Jõudnud? - Alternatiivne Vaade
Video: 3,4 miljonit vaadet - imed Erdem ÇetinkayaMeta abil; Teaduslike tõenditega 2024, Märts
Anonim

Universumi enda olemuse kohta pole palju teada. Inimestele omane uudishimu, mis viib nendele küsimustele vastuste otsimisele, juhib teadust edasi. Oleme juba kogunenud uskumatult palju teadmisi ja meie kahe juhtiva teooria - kvantvälja teooria, mis kirjeldab standardmudelit, ja üldrelatiivsusteooria, mis kirjeldab gravitatsiooni - õnnestumised näitavad, kui kaugele me oleme reaalsuse mõistmisest jõudnud.

Paljud inimesed suhtuvad pessimistlikult meie praegustesse jõupingutustesse ja tulevikuplaanidesse lahendada suured kosmilised müsteeriumid, mis meid tänapäeval segamini ajavad. Meie parimad hüpoteesid uue füüsika jaoks, sealhulgas supersümmeetria, lisamõõtmed, tehniline värv, keelte teooria ja muud, pole seni suutnud saada eksperimentaalset kinnitust. Kuid see ei tähenda, et füüsika on kriisis. See tähendab, et kõik on täpselt nii, nagu olema peab: füüsika räägib universumi kohta tõtt. Järgmised sammud näitavad meile, kui hästi meid kuulati.

Universumi suurimad saladused

Sajand tagasi hõlmasid suurimad küsimused, mida võisime esitada, selliseid äärmiselt olulisi eksistentsiaalseid mõistatusi nagu:

  • Millised on aine väikseimad koostisosad?
  • Kas meie loodusjõudude teooriad on tõesti põhimõttelised või on vaja sügavamat mõistmist?
  • Kui suur on universum?
  • Kas meie Universum on alati olemas olnud või ilmus see mingil kindlal hetkel minevikku?
  • Kuidas tähed säravad?

Sel ajal okupeerisid need saladused suurimate inimeste meeli. Paljud isegi ei arvanud, et neile võiks vastata. Eelkõige nõudsid nad nii näiliselt suurte ressursside investeeringut, et tehti ettepanek, et me jääksime lihtsalt rahule sellega, mida me tol ajal teadsime, ja kasutaksime neid teadmisi ühiskonna arendamiseks.

Muidugi, me ei teinud seda. Ühiskonda investeerimine on äärmiselt oluline, kuid sama oluline on teadaolevate piiride tõukamine. Tänu uutele avastustele ja uurimismeetoditele suutsime saada järgmised vastused:

  • Aatomid koosnevad alaatomilistest osakestest, millest paljud on jagatud veelgi väiksemateks koostisosadeks; me teame nüüd kogu standardmudelit.
  • Meie klassikalised teooriad on asendatud kvantpõhistega, ühendades neli põhijõudu: tugev tuuma-, elektromagnetiline, nõrk tuuma- ja gravitatsioonijõud.
  • Vaadeldav universum ulatub 46,1 miljardit valgusaastat igas suunas; vaadeldav universum võib olla palju suurem või lõpmatu.
  • 13,8 miljardit aastat on möödunud sündmusest, mida tuntakse Suure Paugu all, mis sünnitas meile teadaoleva universumi. Sellele eelnes määramatu kestusega inflatsiooni ajastu.
  • Tähed säravad tänu tuumasünteesi füüsikale, muutes aine energiaks Einsteini valemi E = mc2 järgi.

Ja veel, see ainult süvendas meid ümbritsevaid teaduslikke saladusi. Kõike seda, mida me põhiliste osakeste kohta teame, oleme kindlad, et universumis peab olema palju muid asju, mis pole meile siiani teada. Me ei saa selgitada tumeda aine ilmset olemasolu, me ei mõista tumedat energiat ega tea, miks universum laieneb just nii ja mitte teisiti.

Reklaamvideo:

Me ei tea, miks osakesed on nii massilised; miks on universum mateeria, mitte antimaterjal; miks neutriinodel on mass. Me ei tea, kas prooton on stabiilne, kas see kunagi laguneb või kas gravitatsioon on looduse kvantjõud. Ja kuigi me teame, et inflatsioonile eelnes Suur Pauk, ei tea me, kas inflatsioon ise algas või oli igavene.

Kas inimesed suudavad neid mõistatusi lahendada? Kas eksperimendid, mida saame teha praeguse või tulevase tehnoloogiaga, võiksid valgustada neid põhilisi saladusi?

Image
Image

Võimalik on vastus esimesele küsimusele; me ei tea, milliseid saladusi loodus hoiab, kuni me ei näe. Vastus teisele küsimusele on ühemõtteliselt jaatav. Isegi kui iga teooria, mille oleme kunagi üles viinud selle kohta, mis ületab teadaolevate - standardmudeli ja üldrelatiivsuse - piire, on 100% vale, on tohutul hulgal teavet, mida on võimalik saada katsete tegemisel, mida plaanime järgmisena läbi viia. põlvkond. Kõigi nende installatsioonide ehitamata jätmine oleks tohutu rumalus, isegi kui need kinnitavad õudusunenäo stsenaariumi, mida osakeste füüsikud on aastaid kartnud.

Kui kuulete osakeste kiirendist, siis kujutlete tõenäoliselt kõiki neid uusi avastusi, mis meid kõrgemate energiate juures ootavad. Uute osakeste, uute jõudude, uute interaktsioonide või isegi täiesti uute füüsikasektorite lubadus on see, mida teoreetikud armastavad eksitada, isegi kui eksperiment pärast katset läheb valesti ega pea neid lubadusi.

Sellel on mõjuv põhjus: enamus ideid, mis võivad füüsikas välja käia, on juba olemasolevate andmetega kas välistatud või tõsiselt piiratud. Kui soovite leida uue osakese, välja, interaktsiooni või nähtuse, ei tohiks te postuleerida midagi, mis on vastuolus sellega, mida me juba kindlalt teame. Muidugi võiksime teha oletusi, mis hiljem osutuvad valeks, kuid andmed ise peavad olema kooskõlas uue teooriaga.

Seetõttu ei lähe füüsika suurim pingutus mitte uute teooriate või uute ideede poole, vaid eksperimentide juurde, mis võimaldavad meil liikuda kaugemale sellest, mida oleme juba uurinud. Muidugi, Higgsi bosoni leidmine võib olla suur jama, kuid kui tugevalt on Higgs Z-bosoniga seotud? Millised on kõik need seosed nende kahe osakese ja teiste vahel standardses mudelis? Kui lihtne on neid luua? Kui need on loodud, kas toimub vastastikuseid lagunemisi, mis erinevad standardse Higgi pluss standardse Z-bosoni lagunemisest?

Selle uurimiseks on olemas tehnika: luua elektronide ja positronite kokkupõrge Higgsi ja Z-bosoni täpse massiga. Mõne kümne või saja sündmuse asemel, mis loovad Higgsi ja Z-bosoni, nagu LHC teeb, saate neid luua tuhandeid, sadu tuhandeid või isegi miljoneid.

Muidugi on üldsus uue osakese leidmise üle rohkem elevil kui miski muu, kuid mitte iga katse ei ole mõeldud uute osakeste loomiseks - ja see ei pea olema. Mõned neist on mõeldud meile juba teadaolevate asjade uurimiseks ja selle omaduste üksikasjalikuks uurimiseks. LHC eelkäija - suur elektron-positron-põrkeseadis - pole kunagi leidnud ühtegi uut põhiosakest. Nagu DESY eksperiment, mis põrkas elektronid prootonitega. Ja nii toimub ka relativistlik raskete ioonide põrumine.

Image
Image

Ja seda oli oodata; nende kolme kokkupõrke eesmärk oli erinev. See seisnes mateeria uurimises, mis eksisteerib enneolematu täpsusega.

Tundub, et need katsed lihtsalt standardmudelit kinnitasid, ehkki kõik, mis nad leidsid, oli standardmudeliga kooskõlas. Nad lõid uued ühendosakesed ja mõõtisid nendevahelisi sidemeid. Avastati lagunemis- ja hargnemissuhted, samuti peened erinevused mateeria ja antimaterjali vahel. Mõned osakesed käitusid erinevalt nende peegelkaaslastest. Tundus, et teised murdsid ajapöördussümmeetriat. Siiski on leitud, et teised segunevad omavahel, luues seotud olekuid, millest me polnud isegi teadlikud.

Järgmise suure teadusliku eksperimendi eesmärk pole lihtsalt ühe asja otsimine või ühe uue teooria katsetamine. Peame koguma tohutu hulga muidu kättesaamatuid andmeid ja laskma neil andmetel tööstust suunata.

Muidugi võime kavandada ja ehitada katseid või vaatluskeskusi selle põhjal, mida me ootame leida. Parim valik teaduse tuleviku jaoks on aga mitmeotstarbeline masin, mis suudab koguda suures ja mitmekesises koguses andmeid, mis poleks ilma selliste suurte investeeringuteta võimalikud. See on põhjus, miks Hubble on olnud nii edukas, miks Fermilab ja LHC on piire kaugemale tõuganud kui kunagi varem ja miks on vaja edaspidiseid missioone nagu James Webbi kosmoseteleskoop, tulevased 30-meetrise klassi observatooriumid või tulevased põrkajad, kui tahame kunagi vastata kõige põhilisemale küsimused kõigilt.

Ettevõtluses on vana kõnekäänd, mis kehtib ka teaduse kohta: “Kiirem. See on parem. Odavam. Vali kaks. Maailm liigub kiiremini kui kunagi varem. Kui hakkame säästma ja ei investeerita “parimatesse”, on see nagu loobumine.

Ilja Khel

Soovitatav: