우리는 우주를 이해할 만큼 똑똑합니까?

음악가 Pablo Carlos Budassi가 최근 프린스턴 대학과 NASA의 대수 지도를 하나의 컬러 디스크로 결합했을 때처럼 관찰 가능한 우주가 때로는 접시에 담겨 제공될 수 있습니다. 이것은 지구 중심 모델입니다. 지구는 판의 중앙에 있고 빅뱅 플라즈마는 가장자리에 있습니다.

시각화는 인간의 관점에 가깝기 때문에 다른 어떤 것보다 좋고, 심지어 더 좋습니다. 우주의 구조와 역학, 운명에 대해서는 많은 이론이 있는데, 수십 년 동안 받아들여져 왔던 우주론적 패러다임이 최근 들어 조금씩 무너지고 있는 것 같습니다. 예를 들어, 빅뱅 이론을 부정하는 목소리가 점점 더 많이 들리고 있습니다.

우주는 물리학과 우주론의 "주류"에서 수년에 걸쳐 그려져 있으며 다음과 같은 기괴한 현상으로 가득 찬 이상한 정원입니다. 거대 퀘이사 엄청난 속도로 우리에게서 멀어져 갑니다. 암흑 물질아무도 발견하지 못했고 가속기의 흔적도 보이지 않지만 은하계의 너무 빠른 회전을 설명하는 데 "필요한" 것입니다. 빅뱅이는 모든 물리학을 적어도 지금은 설명할 수 없는 것과의 싸움으로 몰아넣습니다. 특징.

불꽃놀이는 없었어

빅뱅의 독창성은 일반 상대성 이론의 수학에서 직접 그리고 필연적으로 이어집니다. 그러나 일부 과학자들은 이것을 문제가 있는 현상으로 보고 있습니다. 왜냐하면 수학은 바로 직후에 일어난 일만 설명할 수 있기 때문입니다.2).

많은 과학자들은 이 기능을 꺼립니다. 그가 최근에 말했듯이 하지만 아흐메드 파라 이집트 벤 대학교에서는 "물리 법칙이 그곳에서 작동하지 않습니다."라고 말했습니다. 동료와 함께 있는 Farag 사우리야 다셈 캐나다 레스브리지 대학교(University of Lethbridge)의 2015년 Physics Letters B에 게재된 기사에서 발표된 이 모델은 우주에 시작과 끝이 없으므로 특이점이 없다는 모델입니다.

두 물리학자는 그들의 연구에서 영감을 받았습니다. 데이비드 봄 50년대부터. 그는 일반 상대성 이론에서 알려진 측지선(두 점을 연결하는 가장 짧은 선)을 양자 궤적으로 대체할 가능성을 고려했습니다. 논문에서 Farag와 Das는 이러한 Bohm 궤적을 물리학자가 1950년에 개발한 방정식에 적용했습니다. 아말라 쿠마라 레이쇼두리에게 캘커타 대학교 출신. Raychaudhuri는 Das가 90세였을 때 선생님이기도 했습니다. Raychaudhuri의 방정식을 사용하여 Ali와 Das는 양자 보정을 얻었습니다. 프리드먼 방정식이는 다시 일반 상대성 이론의 맥락에서 우주(빅뱅 포함)의 진화를 설명합니다. 이 모델은 양자 중력의 실제 이론은 아니지만 양자 이론과 일반 상대성 이론의 요소를 모두 포함합니다. Farag와 Das는 또한 양자 중력에 대한 완전한 이론이 최종적으로 공식화되더라도 그들의 결과가 그대로 유지될 것으로 기대합니다.

Farag-Das 이론은 빅뱅이나 빅뱅을 예측하지 못합니다. 큰 충돌 특이점으로 돌아가다. Farag와 Das가 사용하는 양자 궤적은 결코 연결되지 않으므로 특이점을 형성하지 않습니다. 과학자들은 우주론적 관점에서 양자 보정은 우주상수로 볼 수 있으며 암흑에너지를 도입할 필요가 없다고 설명합니다. 우주 상수는 아인슈타인 방정식의 해가 유한한 크기와 무한한 나이의 세계가 될 수 있다는 사실로 이어집니다.

최근 빅뱅 개념을 훼손하는 이론은 이뿐만이 아니다. 예를 들어, 시간과 공간이 나타났을 때 발생했다는 가설이 있고, 두 번째 우주시간이 거꾸로 흐르는 곳. 이 비전은 다음과 같이 구성된 국제 물리학자 그룹에 의해 제시됩니다. 팀 코즐로프스키 뉴브런즈윅 대학교 출신, 플라비오 시장 이론 물리학 연구소의 경계와 줄리안 바버. 이 이론에 따르면 빅뱅 동안 형성된 두 우주는 그 자체의 거울상이어야 합니다(3), 따라서 그들은 서로 다른 물리 법칙을 갖고 있으며 시간의 흐름에 대한 다른 감각을 가지고 있습니다. 아마도 그들은 서로를 관통할 것이다. 시간이 앞으로 흐르는지 뒤로 흐르는지는 높은 엔트로피와 낮은 엔트로피 사이의 대비를 결정합니다.

차례로, 모든 것의 모델에 대한 또 다른 새로운 제안의 저자는 왕쯔슈 국립대만대학의 교수는 시간과 공간을 분리된 것이 아니라 서로 바뀔 수 있는 밀접하게 연관된 것으로 설명합니다. 이 모델에서는 빛의 속도나 중력 상수가 불변이 아니지만, 우주가 팽창함에 따라 시간과 질량이 크기와 공간으로 변환되는 요소입니다. 슈 이론은 학계의 다른 많은 개념과 마찬가지로 물론 환상으로 볼 수 있지만, 팽창을 유발하는 68%의 암흑 에너지로 우주가 팽창한다는 모델도 문제가 있습니다. 어떤 사람들은 이 이론의 도움으로 과학자들이 에너지 보존의 물리적 법칙을 "카펫 아래로 대체"했다고 지적합니다. 대만의 이론은 에너지 보존 원리를 위반하지는 않지만 빅뱅의 잔재로 간주되는 마이크로파 배경 복사에 문제가 있습니다. 뭔가를 위해 뭔가.

넌 어둠이니 뭐니도 볼 수 없어

명예 후보자 암흑 물질 많은. 약하게 상호작용하는 거대 입자, 강하게 상호작용하는 거대 입자, 무균 중성미자, 중성미자, 액시온 - 이것들은 지금까지 이론가들이 제안한 우주의 "보이지 않는" 물질의 미스터리에 대한 해결책 중 일부일 뿐입니다.

수십 년 동안 가장 인기 있는 후보는 무거운(양성자보다 XNUMX배 더 무거운) 약한 상호작용을 가정한 것이었습니다. WIMP라고 불리는 입자. 그들은 우주 존재의 초기 단계에서 활동했다고 가정했지만, 냉각되고 입자가 흩어지면서 상호 작용이 약해졌습니다. 계산에 따르면 WIMP의 전체 질량은 일반 물질의 XNUMX배였으며 이는 추정된 암흑 물질의 양과 정확히 일치합니다.

그러나 WIMP의 흔적은 발견되지 않았습니다. 이제 검색에 관해 이야기하는 것이 더 대중화되었습니다. 멸균 중성미자, 전하가 XNUMX이고 질량이 매우 작은 가상의 암흑 물질 입자입니다. 때때로 멸균 중성미자는 (전자, 뮤온 및 타우 중성미자와 함께) XNUMX세대 중성미자로 간주됩니다. 그 특징은 중력의 작용 하에서만 물질과 상호 작용한다는 것입니다. 기호 ν로 표시_s.

중성미자 진동은 이론적으로 뮤온 중성미자를 무균 상태로 만들 수 있으며, 이로 인해 검출기의 중성미자 수가 줄어들 수 있습니다. 이는 특히 중성미자 빔이 지구의 핵과 같은 고밀도 물질 영역을 통과한 후에 발생할 가능성이 높습니다. 따라서 남극의 IceCube 검출기는 북반구에서 오는 320GeV~20TeV의 에너지 범위에서 중성미자를 관찰하는 데 사용되었으며, 무균 중성미자가 존재할 때 강한 신호가 예상됩니다. 불행히도, 관찰된 사건의 데이터 분석을 통해 소위 매개변수 공간의 접근 가능한 영역에서 무균 중성미자의 존재를 배제하는 것이 가능해졌습니다. 99% 신뢰 수준.

2016년 XNUMX월, LUX(Large Underground Xenon) 탐지기로 XNUMX개월 동안 실험을 한 후, 과학자들은 아무것도 발견하지 못했다는 것 외에는 아무 말도 하지 못했습니다. 마찬가지로, 대형 강입자 충돌기(Large Hadron Collider)의 두 번째 부분에서 암흑 물질의 생성을 기대했던 국제 우주 정거장 실험실의 과학자들과 CERN의 물리학자들은 암흑 물질에 대해 아무 말도 하지 않습니다.

그래서 우리는 좀 더 살펴봐야 합니다. 과학자들은 암흑 물질이 WIMP나 중성미자 등과는 완전히 다른 것일 수도 있다고 말하며 현재 검출기보다 XNUMX배 더 민감한 새로운 검출기 LUX-ZEPLIN을 구축하고 있습니다.

과학은 암흑물질 같은 것이 존재하는지 의심하고 있지만, 천문학자들은 최근 은하수와 비슷한 질량을 갖고 있음에도 불구하고 99,99%가 암흑물질인 은하를 관찰했습니다. 발견에 대한 정보는 천문대 V.M.에서 제공되었습니다. 케카. 그것은 관하여 은하 잠자리 44 (잠자리 44). 그 존재는 작년에 Dragonfly Telephoto Array가 Berenices Spit 별자리의 하늘 조각을 관찰했을 때 확인되었습니다. 은하계에는 언뜻 보이는 것보다 훨씬 더 많은 것이 포함되어 있다는 것이 밝혀졌습니다. 그 안에 별이 거의 없기 때문에 어떤 신비한 것이 그것을 구성하는 물체를 하나로 묶는 데 도움이 되지 않으면 빠르게 분해될 것입니다. 암흑물질?

모델링?

가설 홀로그램으로서의 우주심각한 과학 학위를 가진 사람들이 이에 참여하고 있음에도 불구하고 여전히 과학의 경계에 있는 안개 낀 지역으로 취급됩니다. 아마도 과학자도 사람이기 때문에 이와 관련하여 연구의 정신적 결과를 받아들이는 것이 어렵기 때문일 것입니다. 후안 말다세나그는 끈 이론을 시작으로 XNUMX차원 공간에서 진동하는 끈이 우리의 현실, 즉 중력이 없는 평평한 세계를 투영하는 홀로그램인 우주에 대한 비전을 설명했습니다..

2015년에 발표된 오스트리아 과학자들의 연구 결과에 따르면 우주에는 예상보다 더 적은 차원이 필요하다는 것이 밝혀졌습니다. XNUMX차원 우주는 단지 우주론적 지평의 XNUMX차원 정보 구조일 수도 있습니다. 과학자들은 이를 신용카드에 있는 홀로그램과 비교합니다. 우리는 이를 XNUMX차원으로 보지만 실제로는 XNUMX차원입니다. 에 따르면 다니엘라 그루밀레라 비엔나 공과대학교의 연구에 따르면 우리 우주는 상당히 평평하고 양의 곡률을 가지고 있습니다. Grumiller는 Physical Review Letters에서 평평한 공간의 양자 중력이 표준 양자 이론에 의해 홀로그램으로 설명될 수 있다면 두 이론에서 계산할 수 있는 물리량이 있어야 하며 결과가 일치해야 한다고 설명했습니다. 특히 양자역학의 핵심 특징 중 하나인 양자얽힘은 중력이론에서 나타나야 한다.

어떤 사람들은 더 나아가 홀로그램 프로젝션이 아니라 심지어 컴퓨터 모델링. XNUMX년 전, 유명한 천체물리학자이자 노벨상 수상자인 한 분이 조지 스무트, 인류가 그러한 컴퓨터 시뮬레이션 안에 살고 있다는 주장을 제시했습니다. 그는 이론적으로 가상 현실의 핵심을 형성하는 컴퓨터 게임의 발달 덕분에 이것이 가능하다고 주장한다. 사람들이 사실적인 시뮬레이션을 만들 수 있을까요? 대답은 '예'다"라고 인터뷰에서 말했다. “분명히 이 문제에 대해 상당한 진전이 있었습니다. 첫 번째 "Pong"과 오늘 만든 게임을 보세요. 2045년쯤이면 머지않아 우리의 생각을 컴퓨터로 옮길 수 있을 것입니다.”

홀로그램 투영으로서의 우주

자기공명영상(MRI)을 사용하여 뇌의 특정 뉴런을 이미 매핑할 수 있다는 점을 고려하면 이 기술을 다른 목적으로 사용하는 것은 문제가 되지 않습니다. 그러면 수천 명의 사람들과 접촉할 수 있고 일종의 뇌 자극을 제공하는 가상 현실이 작동할 수 있습니다. Smoot는 이러한 일이 과거에도 일어났을 수 있으며 우리 세계는 가상 시뮬레이션의 고급 네트워크라고 말합니다. 게다가 이런 일은 무한히 일어날 수도 있습니다! 따라서 우리는 또 다른 시뮬레이션에 포함된 시뮬레이션, 즉 또 다른 시뮬레이션에 포함된 시뮬레이션에서 살 수 있습니다.... 등등 무한히 계속됩니다.

불행히도 세상, 그리고 더욱이 우주는 우리에게 접시에 담겨 있지 않습니다. 오히려 우리 자신은 일부 가설에서 알 수 있듯이 우리를 위해 준비되지 않았을 수도 있는 요리의 일부, 아주 작은 부분입니다.

우리가 – 적어도 물질적인 의미에서 – 우주의 그 작은 부분이 전체 구조를 알 수 있을까요? 우리는 우주의 신비를 이해하고 이해할 만큼 지능이 있습니까? 아마도 그렇지 않을 것입니다. 그러나 우리가 결국 실패할 것이라고 결정했다면, 이것이 어떤 의미에서는 모든 것의 본질에 대한 일종의 최종 통찰이 될 것이라는 점을 간과하기 어려울 것입니다.