물리학과 물리적 실험의 한계

XNUMX년 전 물리학의 상황은 오늘날의 상황과 정반대였습니다. 과학자들은 여러 번 반복된 입증된 실험의 결과를 손에 쥐고 있었지만 기존의 물리 이론으로는 설명할 수 없는 경우가 많았습니다. 경험은 분명히 이론보다 앞섰습니다. 이론가들은 일을 시작해야했습니다.

현재 균형은 끈 이론과 같은 가능한 실험에서 볼 수 있는 것과 매우 다른 모델을 가진 이론가 쪽으로 기울고 있습니다. 그리고 물리학에는 해결되지 않은 문제가 점점 더 많아지는 것 같습니다(1).

1. 물리학에서 가장 중요한 현대적 경향과 문제 - 시각화

폴란드의 유명한 물리학자 교수. Andrzej Staruszkiewicz는 2010년 XNUMX월 크라쿠프의 Ignatianum Academy에서 열린 "물리학 지식의 한계" 토론에서 다음과 같이 말했습니다. “지난 세기 동안 지식의 영역은 엄청나게 성장했지만, 무지의 영역은 더욱 커졌습니다. (...) 일반상대성이론과 양자역학의 발견은 뉴턴의 업적에 필적하는 인간 사고의 기념비적인 업적이지만, 두 구조 사이의 관계에 대한 질문으로 이어지며, 그 복잡성의 규모는 그야말로 충격적입니다. . 이런 상황에서는 자연스럽게 질문이 생깁니다. 우리가 이것을 할 수 있을까? 진실을 밝히려는 우리의 결심과 의지가 우리가 직면하고 있는 어려움에 상응할 것입니까?”

실험적인 막다른 골목

몇 달 동안 물리학의 세계는 평소보다 더 많은 논란을 불러일으켰습니다. 네이처(Nature) 저널에 조지 엘리스(George Ellis)와 조셉 실크(Joseph Silk)는 물리학의 완전성을 옹호하는 기사를 게재하면서 최신 우주론 이론을 테스트하기 위한 실험을 미래의 어느 시점까지 점점 연기하려는 사람들을 비판했습니다. “충분한 우아함”과 설명적 가치를 특징으로 해야 합니다. “이것은 과학적 지식이 경험적으로 입증된 지식이라는 수백 년 된 과학적 전통을 깨뜨리는 것입니다.”라고 과학자들은 천명합니다. 사실은 현대 물리학의 "실험적 막다른 골목"을 분명히 보여줍니다.

세계와 우주의 본질과 구조에 관한 최신 이론은 원칙적으로 인류가 이용할 수 있는 실험으로는 확인할 수 없습니다.

과학자들은 힉스 보존을 발견함으로써 표준 모델을 "완성"했습니다. 그러나 물리학의 세계는 결코 만족스럽지 않습니다. 우리는 모든 쿼크와 렙톤에 대해 알고 있지만 이것을 아인슈타인의 중력 이론과 어떻게 조화시킬지는 모릅니다. 우리는 양자 역학과 중력을 결합하여 양자 중력에 대한 가상 이론을 만드는 방법을 모릅니다. 우리는 또한 빅뱅이 무엇인지(또는 그것이 실제로 일어났는지 여부)도 모릅니다. (2).

현재 고전 물리학자들이 표준 모델이라고 부르는 다음 단계는 초대칭입니다. 초대칭은 우리가 알고 있는 모든 기본 입자에 "파트너"가 있다고 예측합니다.

이는 물질의 총 구성 요소 수를 두 배로 늘리지만 이론은 수학 방정식에 완벽하게 들어맞으며, 중요한 것은 우주 암흑 물질의 신비를 풀 수 있는 기회를 제공한다는 것입니다. 남은 것은 초대칭 입자의 존재를 확인할 대형 강입자 충돌기의 실험 결과를 기다리는 것뿐입니다.

그러나 제네바에서는 그러한 발견에 대해 아직 아무 소식도 듣지 못했습니다. 물론 이것은 (최근 수리 및 현대화 이후) 충돌 에너지가 두 배로 증가한 새로운 버전의 LHC의 시작일 뿐입니다. 몇 달 안에 그들은 초대칭을 기념하기 위해 샴페인 코르크 마개를 쏠 수도 있습니다. 그러나 이것이 일어나지 않는다면, 많은 물리학자들은 초대칭에 기초한 초끈처럼 초대칭 이론이 점진적으로 철회되어야 한다고 믿습니다. 왜냐하면 대형 충돌기가 이러한 이론을 확인하지 못한다면 그 다음에는 어떻게 될까요?

그러나 그렇게 생각하지 않는 과학자도 있습니다. 초대칭 이론은 너무 아름다워서 틀릴 수 없기 때문입니다.

그래서 그들은 초대칭 입자의 질량이 단순히 LHC 범위 밖에 있다는 것을 증명하기 위해 방정식을 재평가하려고 합니다. 이론가들의 말이 매우 옳습니다. 그들의 모델은 실험적으로 측정하고 테스트할 수 있는 현상을 잘 설명합니다. 그러므로 우리가 (아직) 경험적으로 알 수 없는 이론의 발전을 왜 배제해야 하는지 질문할 수도 있습니다. 이것이 합리적이고 과학적인 접근인가?

무로부터의 우주

자연과학, 특히 물리학은 자연주의, 즉 자연의 힘을 사용하여 모든 것을 설명할 수 있다는 믿음에 기초하고 있습니다. 과학의 임무는 현상을 설명하는 다양한 양이나 자연에 존재하는 특정 구조 사이의 관계를 고려하는 것입니다. 물리학은 수학적으로 설명할 수 없고 반복할 수 없는 문제를 다루지 않습니다. 무엇보다도 이것이 성공의 이유입니다. 자연 현상을 모델링하는 데 사용되는 수학적 설명은 매우 효과적인 것으로 입증되었습니다. 자연과학의 성취는 철학적 일반화로 이어졌다. XNUMX 세기 말 이전에 얻은 자연 과학의 결과를 철학 분야로 옮기는 기계론 철학이나 과학적 유물론과 같은 방향이 만들어졌습니다.

우리는 행성들이 수백만 년 후에 어떻게 움직일지, 수백만 년 전에 어떻게 움직일지 결정할 수 있기 때문에 전 세계를 알 수 있고 자연에 완전한 결정론이 있다는 것을 알 수 있는 것처럼 보였습니다. 이러한 성취는 인간의 마음을 절대화하는 자부심을 불러일으켰습니다. 결정적으로 방법론적 자연주의는 오늘날 자연과학의 발전을 자극합니다. 그러나 자연주의적 방법론의 한계를 나타내는 것처럼 보이는 몇 가지 한계점이 있습니다.

우주가 부피가 제한되어 있고 예를 들어 변동과 같은 에너지 보존 법칙을 위반하지 않고 "무에서"(3) 발생했다면 변화가 있어서는 안됩니다. 그 동안 우리는 그들을 지켜보고 있습니다. 양자물리학을 바탕으로 이 문제를 풀려고 노력하다 보면 의식이 있는 관찰자만이 그러한 세계의 존재 가능성을 현실화한다는 결론에 도달한다. 그것이 우리가 살고 있는 특정 우주가 왜 많은 다른 우주에서 창조되었는지 궁금해하는 이유입니다. 그래서 우리는 사람이 지구에 나타 났을 때만 우리가 관찰하는 것처럼 세계가 실제로 "되었다"는 결론에 도달했습니다.

측정값은 XNUMX억년 전에 발생한 사건에 어떤 영향을 미칩니까?

4. Wheeler 실험 - 시각화

현대 물리학자 중 한 명인 존 아치볼드 휠러(John Archibald Wheeler)는 유명한 이중 슬릿 실험의 우주 버전을 제안했습니다. 그의 정신적 구조에 따르면, 4억 광년 떨어진 퀘이사의 빛은 은하계의 반대쪽 두 면을 따라 이동합니다(XNUMX). 관찰자가 이러한 각 경로를 개별적으로 관찰하면 광자를 볼 수 있습니다. 동시에 둘 다 파도를 보게 될 것입니다. 따라서 바로 관찰 행위가 XNUMX억년 전에 퀘이사를 떠난 빛의 성질을 변화시킵니다!

휠러의 경우, 위의 내용은 우주가 물리적인 의미에서, 적어도 우리가 "물리적 상태"로 이해하는 데 익숙한 의미에서는 존재할 수 없음을 증명합니다. 과거에는 이런 일이 일어날 수 없었습니다. 우리가 측정을 하기 전까지 말이죠. 따라서 우리의 현재 차원은 과거에 영향을 미칩니다. 우리의 관찰, 발견 및 측정을 통해 우리는 과거, 깊은 시간, 우주의 시작까지의 사건을 형성합니다!

캐나다 워털루에 있는 페리미터 연구소의 닐 투록(Neil Turok)은 New Scientist XNUMX월호에서 “우리가 발견한 것을 이해할 수 없습니다. 이론은 점점 더 복잡해지고 정교해지고 있다. 우리는 렌치를 사용해도 연속적인 필드, 차원 및 대칭 문제에 스스로를 던질 수 있지만 가장 간단한 사실은 설명할 수 없습니다.” 많은 물리학자들은 위의 고찰이나 초끈이론 등 현대 이론가의 정신적 여정이 현재 실험실에서 진행되고 있는 실험과 아무런 공통점도 없고, 이를 실험적으로 검증할 방법도 없는 상황에 분명히 짜증을 내고 있다.

양자 세계에서는 더 넓은 시각을 가져야 합니다

노벨상 수상자 Richard Feynman이 말했듯이, 양자 세계를 실제로 이해하는 사람은 아무도 없습니다. 특정 질량과 두 물체의 상호 작용이 방정식으로 계산되는 옛날 뉴턴의 세계와는 달리, 양자 역학에서는 실험에서 관찰된 이상한 행동의 결과만큼 파생되지 않는 방정식이 있습니다. 양자물리학의 대상은 "물리적"인 어떤 것과도 연관될 필요가 없으며, 그 행동은 힐베르트 공간이라고 불리는 추상적인 다차원 공간의 영역입니다.

슈뢰딩거 방정식으로 설명되는 변화가 있지만 정확히 그 이유는 알 수 없습니다. 변경할 수 있습니까? 예를 들어 우주 공간에서 물체의 움직임에 관한 수십 가지 법칙과 원리가 뉴턴의 원리에서 파생된 것처럼 물리학의 원리에서 양자 법칙을 도출하는 것이 가능할까요? 이탈리아 파비아 대학의 과학자 Giacomo Mauro D'Ariano, Giulio Ciribella 및 Paolo Perinotti는 상식에 분명히 반대되는 양자 현상도 측정 가능한 실험에서 감지할 수 있다고 주장합니다. 올바른 관점만 있으면 됩니다. 아마도 양자 효과에 대한 이해 부족은 양자 효과에 대해 충분히 폭넓은 관점을 취하지 않기 때문에 발생하는 것 같습니다. New Scientist의 앞서 언급한 과학자들에 따르면, 양자역학에서 의미 있고 측정 가능한 실험은 몇 가지 조건을 충족해야 합니다. 이것:

• 인과관계 - 미래의 사건은 과거 사건에 영향을 미칠 수 없습니다.
• 구별성 - 서로 분리될 수 있어야 한다고 명시합니다.
• композиция - 과정의 모든 단계를 안다면 전체 과정을 안다.
• 압축 – 칩 전체를 옮기지 않고 칩에 대한 중요한 정보를 옮기는 방법이 있습니다.
• 단층 촬영 – 많은 부분으로 구성된 시스템이 있는 경우 부분별 측정 통계는 전체 시스템의 상태를 나타내기에 충분합니다.

이탈리아인들은 물리학자들이 별로 좋아하지 않는 열역학적 현상의 비가역성과 엔트로피 증가 원리도 포함하도록 정화 원리, 더 넓은 관점 및 의미 있는 실험을 확장하기를 원합니다. 아마도 여기에서도 관찰과 측정은 전체 시스템을 이해하기에는 너무 좁은 관점의 인공물에 의해 영향을 받을 수 있습니다. "양자 이론의 근본적인 진실은 설명에 새로운 레이아웃을 추가함으로써 시끄럽고 되돌릴 수 없는 변화를 되돌릴 수 있다는 것입니다."라고 이탈리아 과학자 Giulio Ciribella가 New Scientist에 말했습니다.

불행하게도 회의론자들은 실험의 "정화"와 더 넓은 측정 관점이 어떤 결과도 가능하고 과학자들이 사건의 올바른 과정을 측정하고 있다고 생각하는 다세계 가설로 이어질 수 있다고 말합니다. 그것들을 측정함으로써 특정 연속체.

5. 시계 바늘 형태의 시간 바늘

시간 없다?

소위 시간의 화살(5)이라는 개념은 1927년 영국의 천체물리학자 아서 에딩턴(Arthur Eddington)에 의해 소개되었습니다. 이 화살표는 항상 한 방향, 즉 과거에서 미래로 흐르는 시간을 가리키며, 이 과정은 되돌릴 수 없습니다. 스티븐 호킹(Stephen Hawking)은 『시간의 간략한 역사』에서 무질서가 증가하는 방향으로 시간을 측정하기 때문에 시간이 지남에 따라 무질서도 증가한다고 썼습니다. 이는 우리에게 선택권이 있다는 것을 의미합니다. 예를 들어 먼저 바닥에 흩어져 있는 깨진 유리 조각을 관찰한 다음, 유리가 바닥에 떨어지는 순간, 그 다음에는 공중에 떠 있는 유리, 마지막으로 그것을 잡고 있는 사람을 관찰할 수 있습니다. 손에. "심리학적 시간의 화살"이 열역학적 화살표와 같은 방향으로 움직여야 하며 시스템의 엔트로피가 증가한다는 과학적 규칙은 없습니다. 그러나 많은 과학자들은 우리가 자연에서 관찰하는 것과 유사한 에너지 변화가 인간의 뇌에서도 일어나기 때문에 이것이 그렇다고 믿습니다. 인간의 "엔진"은 연료와 음식을 태우고 내연 기관과 마찬가지로 이 과정은 되돌릴 수 없기 때문에 뇌에는 행동하고 관찰하고 추론할 수 있는 에너지가 있습니다.

그러나 심리적 시간의 화살 방향은 동일하게 유지하면서 다른 시스템에서 엔트로피가 증가하거나 감소하는 경우가 있습니다. 예를 들어 컴퓨터 메모리에 데이터를 저장할 때입니다. 시스템의 메모리 모듈은 정렬되지 않은 상태에서 디스크 쓰기 순서로 이동합니다. 따라서 컴퓨터의 엔트로피는 감소합니다. 그러나 모든 물리학자는 우주 전체의 관점에서 디스크에 쓰는 데 에너지가 필요하기 때문에 성장하고 있으며이 에너지는 기계에서 생성되는 열의 형태로 소산된다고 말할 것입니다. 따라서 확립된 물리 법칙에 대한 작은 "심리적" 저항이 있습니다. 작품의 녹음이나 기억의 다른 가치보다 팬의 소음으로 나오는 것이 더 중요하다고 생각하기 어렵습니다. 누군가가 자신의 PC에 현대 물리학, 통일힘 이론, 만물 이론에 혁명을 일으킬 논증을 썼다면 어떻게 될까요? 그럼에도 불구하고 우주의 전반적인 무질서가 증가했다는 생각을 우리는 받아들이기 어려울 것입니다.

1967년에 Wheeler-DeWitt 방정식이 나타났습니다. 그 이후에는 그 방정식이 존재하지 않았습니다. 이는 양자 역학과 일반 상대성이론의 개념을 수학적으로 결합하려는 시도였으며, 이는 양자 중력 이론을 향한 한 단계였습니다. 모든 과학자들이 바라는 만물이론. 1983년이 되어서야 물리학자 돈 페이지(Don Page)와 윌리엄 우터스(William Wootters)가 양자 얽힘의 개념을 사용하여 시간 문제를 피할 수 있다는 설명을 제안했습니다. 그들의 개념에 따르면 이미 정의된 시스템의 속성만 측정할 수 있습니다. 수학적 관점에서 볼 때, 이 제안은 시스템에서 분리된 시계가 작동하지 않고 특정 우주와 얽혀 있을 때만 작동한다는 것을 의미했습니다. 그러나 누군가가 다른 우주에서 우리를 본다면 우리를 정적인 물체로 보게 될 것이고, 그들이 우리에게 도착하는 것만으로도 양자 얽힘이 일어나 말 그대로 시간의 흐름을 느끼게 될 것입니다.

이 가설은 이탈리아 토리노에 있는 연구소의 과학자들의 작업의 기초를 형성했습니다. 물리학자 Marco Genovese는 양자 얽힘의 특성을 고려한 모델을 구축하기로 결정했습니다. 이 추론의 정확성을 나타내는 물리적 효과를 재현하는 것이 가능했습니다. 두 개의 광자로 구성된 우주 모델이 만들어졌습니다.

한 쌍은 수직으로 편광되고 다른 쌍은 수평으로 향했습니다. 그들의 양자 상태와 그에 따른 편광은 일련의 검출기에 의해 검출됩니다. 궁극적으로 참조 프레임을 결정하는 관찰에 도달할 때까지 광자는 고전적인 양자 중첩, 즉 그들은 수직 및 수평 방향으로 향했습니다. 이것은 시계를 읽는 관찰자가 그가 일부가 되는 우주에 영향을 미치는 양자 얽힘을 결정한다는 것을 의미합니다. 그런 다음 그러한 관찰자는 양자 확률을 기반으로 연속적인 광자의 편광을 인식할 수 있습니다.

이 개념은 많은 문제를 설명하기 때문에 매우 유혹적이지만, 자연스럽게 모든 결정론을 넘어 모든 것을 전체적으로 통제하는 "초관찰자"에 대한 필요성으로 이어집니다.

6. 다중 우주 - 시각화

우리가 관찰하는 것과 주관적으로 "시간"으로 인식하는 것은 실제로 우리 주변 세계의 측정 가능한 글로벌 변화의 산물입니다. 원자, 양성자, 광자의 세계를 더 깊이 탐구할수록 시간 개념이 점점 덜 중요해진다는 것을 깨닫게 됩니다. 과학자들에 따르면, 물리적인 관점에서 매일 우리와 함께하는 시계는 시간의 흐름을 측정하는 것이 아니라 우리의 삶을 조직하는 데 도움이 됩니다. 뉴턴의 보편적이고 모든 것을 포괄하는 시간 개념에 익숙한 사람들에게 이러한 개념은 충격으로 다가옵니다. 그러나 이를 받아들이지 않는 것은 과학적 전통주의자들만이 아니다. 올해 노벨상 수상 가능성이 있는 사람 중 한 명으로 이전에 우리가 언급한 뛰어난 이론 물리학자 리 스몰린(Lee Smolin)은 시간이 존재하며 실제로 존재한다고 믿습니다. 옛날 옛적에 그는 많은 물리학자들처럼 시간은 주관적인 환상이라고 주장했습니다.

이제 그는 자신의 저서 'Reborn Time'에서 물리학에 대해 전혀 다른 관점을 제시하고, 과학계에서 통용되는 끈이론을 비판한다. 그에 따르면 다중우주는 존재하지 않는다(6). 왜냐하면 우리는 같은 우주에 동시에 살고 있기 때문이다. 그는 시간이 가장 중요하며 현재 순간의 현실에 대한 우리의 경험은 환상이 아니라 현실의 근본적인 본질을 이해하는 열쇠라고 믿습니다.

엔트로피 XNUMX

Sandu Popescu, Tony Short, Noah Linden(7) 및 Andreas Winter는 2009년 Physical Review E 저널에 자신들의 연구 결과를 설명했습니다. 이 연구에서는 물체가 양자 얽힘 상태에 진입하여 평형 상태, 즉 균일한 에너지 분포 상태를 달성한다는 사실을 보여주었습니다. 그들의 주변과 함께. 2012년에 토니 쇼트는 얽힘이 유한한 시간 안에 평정을 만들어낸다는 것을 증명했습니다. 커피 한 잔의 입자가 공기와 충돌하는 경우와 같이 물체가 환경과 상호 작용할 때 해당 속성에 대한 정보가 누출되어 환경 전체로 확산됩니다. 정보의 손실로 인해 방 전체의 청결도가 계속 변동하는 가운데 커피도 정체됩니다. Popescu에 따르면, 그녀의 상태는 시간이 지나도 변하지 않습니다.

7. 노아 린든, 산두 포페스쿠, 토니 쇼트

방의 청결도가 변화함에 따라 커피가 갑자기 공기와의 혼합을 멈추고 깨끗한 상태로 들어갈 수도 있습니다. 그러나 환경과 혼합된 상태는 커피에 사용할 수 있는 순수한 상태보다 훨씬 더 많기 때문에 거의 존재하지 않습니다. 이러한 통계적 비개연성은 시간의 화살이 되돌릴 수 없다는 인상을 줍니다. 시간의 화살 문제는 양자역학에 의해 모호해져서 성질을 판단하기 어렵게 된다.

소립자는 정확한 물리적 성질을 갖고 있지 않고 다양한 상태에 있을 확률에 의해서만 결정된다. 예를 들어, 언제든지 입자가 시계 방향으로 회전할 확률은 50%이고 반대 방향으로 회전할 확률은 50%입니다. 물리학자 존 벨(John Bell)의 경험을 바탕으로 뒷받침되는 이 정리는 입자의 실제 상태는 존재하지 않으며 확률에 따라 결정된다는 점을 명시하고 있습니다.

그러면 양자 불확실성은 혼란을 초래합니다. 두 입자가 상호 작용하면 자체적으로 정의할 수도 없고 순수 상태라고 알려진 확률을 독립적으로 개발할 수도 없습니다. 대신, 두 입자가 함께 설명하는 더 복잡한 확률 분포의 얽힌 구성 요소가 됩니다. 예를 들어, 이 분포는 입자가 반대 방향으로 회전할지 여부를 결정할 수 있습니다. 시스템 전체는 순수한 상태이지만 개별 입자의 상태는 다른 입자와 연관되어 있습니다.

따라서 둘 다 서로 수 광년 떨어진 곳으로 이동할 수 있으며 각각의 회전은 서로 상관 관계를 유지합니다.

새로운 시간의 화살 이론은 이것을 커피 한 잔을 주변 방과 평형 상태로 보내는 양자 얽힘으로 인한 정보 손실로 설명합니다. 결국 방은 외부 환경과 평형을 이루고, 외부 환경은 천천히 우주의 나머지 부분과 평형에 가까워집니다. 열역학을 연구했던 늙은 과학자들은 이 과정을 에너지의 점진적인 소실, 즉 우주의 엔트로피가 증가하는 과정으로 여겼습니다.

오늘날 물리학자들은 정보가 점점 더 분산되지만 결코 완전히 사라지는 것은 아니라고 믿습니다. 엔트로피는 국지적으로 증가하지만 우주 전체의 엔트로피는 XNUMX으로 일정하게 유지된다고 그들은 믿습니다. 그러나 시간의 화살의 한 가지 측면은 아직 해결되지 않은 채 남아 있습니다. 과학자들은 과거를 기억하지만 미래를 기억하지 못하는 사람의 능력은 상호 작용하는 입자 간의 관계 형성으로도 이해될 수 있다고 주장합니다. 우리가 종이에 적힌 메시지를 읽을 때, 뇌는 눈에 도달하는 광자를 통해 메시지와 통신합니다.

오직 이 순간부터 우리는 이 메시지가 우리에게 말하는 것을 기억할 수 있습니다. 포페스쿠는 새로운 이론이 왜 우주의 초기 상태가 평형 상태와 거리가 멀었는지를 설명하지 못한다고 믿으며 빅뱅의 본질을 설명해야 한다고 덧붙였습니다. 일부 연구자들은 이 새로운 접근법에 대해 의구심을 표명했지만, 이 개념과 새로운 수학적 형식주의의 발전은 이제 열역학의 이론적 문제를 해결하는 데 도움이 되고 있습니다.

시공간 입자에 도달

블랙홀 물리학은 일부 수학적 모델이 제시하는 것처럼 우리 우주가 전혀 XNUMX차원이 아니라는 것을 나타내는 것 같습니다. 우리의 감각이 우리에게 말하는 것과는 달리, 우리 주변의 현실은 홀로그램, 즉 실제로는 XNUMX차원인 먼 평면의 투영일 수 있습니다. 우주에 대한 이 그림이 정확하다면, 우리가 사용할 수 있는 연구 도구가 적절하게 민감해지면 시공간의 XNUMX차원적 성격에 대한 환상이 사라질 수 있습니다. 수년간 우주의 기본 구조를 연구해 온 페르미 연구소의 물리학 교수인 크레이그 호건(Craig Hogan)은 이제 막 이 수준에 도달했다고 제안합니다.

8. GEO600 중력파 검출기

우주가 홀로그램이라면 우리는 현실 해상도의 한계에 막 도달했을 수도 있습니다. 일부 물리학자들은 우리가 살고 있는 시공간이 궁극적으로 연속적이지 않고 디지털 사진의 이미지처럼 가장 기본적인 수준에서 특정 "입자" 또는 "픽셀"로 구성되어 있다는 흥미로운 가설을 제시했습니다. 그렇다면 우리의 현실에는 일종의 최종 “해결책”이 있어야 합니다. 일부 연구자들은 GEO600 중력파 검출기의 결과에 나타난 '잡음'을 이렇게 해석했다(8).

이 특별한 가설을 테스트하기 위해 중력파 물리학자인 Craig Hogan과 그의 팀은 가능한 가장 정확한 방법으로 시공간의 가장 기본적인 본질을 측정하도록 설계된 Hogan Holometer라고 불리는 세계에서 가장 정확한 간섭계를 개발했습니다. 코드명 Fermilab E-990이라는 실험은 다른 많은 실험 중 하나가 아닙니다. 이것은 공간 자체의 양자적 특성과 과학자들이 "홀로그램 노이즈"라고 부르는 것의 존재를 보여주는 것을 목표로 합니다.

홀로미터는 나란히 위치한 두 개의 간섭계로 구성됩니다. 그들은 40킬로와트 레이저 빔을 9미터 길이의 두 개의 수직 빔으로 분할하는 장치로 향하게 합니다. 이 빔은 반사되어 분할 지점으로 되돌아가며 광선의 밝기에 변동을 일으킵니다(XNUMX). 분할 장치에 특정 움직임이 발생하면 이는 공간 자체의 진동에 대한 증거가 됩니다.

9. 홀로그램 실험의 그래픽 표현

Hogan 팀의 가장 큰 과제는 그들이 발견한 효과가 단순히 실험 설정 외부 요인으로 인한 교란이 아니라 시공간 진동의 결과임을 증명하는 것입니다. 따라서 간섭계에 사용되는 거울은 장치 외부에서 발생하는 모든 가장 작은 소음의 주파수와 동기화되어 특수 센서에 의해 포착됩니다.

인류 우주

그 안에 세계와 인간이 존재하기 위해서는 물리법칙이 매우 특정한 형태를 가져야 하고, 물리상수는 정확하게 선택된 값을 가져야 합니다... 그리고 그들은 있습니다! 왜?

우주에는 중력(낙하, 행성, 은하), 전자기(원자, 입자, 마찰, 탄성, 빛), 약한 핵(항성 에너지의 원천) 및 강한 핵( 원자핵의 양성자와 중성자를 결합합니다. 중력은 전자기력보다 1039배 약하다. 조금 더 약하다면 별은 태양보다 가벼워지고, 초신성은 폭발하지 않고, 무거운 원소는 형성되지 않을 것입니다. 조금만 더 강하다면 박테리아보다 큰 생물은 부서지고, 별들은 종종 충돌하여 행성을 파괴하고 너무 빨리 불타버릴 것입니다.

우주의 밀도는 임계 밀도에 가깝습니다. 즉, 임계 밀도 미만에서는 은하나 별이 형성되지 않고 물질이 빠르게 소멸되고, 그 이상에서는 우주가 너무 짧게 생존합니다. 이러한 조건이 발생하려면 빅뱅의 매개변수 일치 정확도가 ±10~60 이내여야 했습니다. 젊은 우주의 초기 불균일성은 10-5 규모였습니다. 만일 그들이 더 작았다면 은하계는 형성되지 않았을 것입니다. 더 크면 은하 대신에 거대한 블랙홀이 형성될 것입니다.

우주의 입자와 반입자의 대칭이 깨졌습니다. 그리고 모든 중입자(양성자, 중성자)에는 109개의 광자가 있습니다. 그 수가 더 많으면 은하계가 형성될 수 없습니다. 그 수가 적다면 별이 없을 것입니다. 또한, 우리가 살고 있는 차원의 수는 '맞는' 것 같습니다. 복잡한 구조는 XNUMX차원에서는 발생할 수 없습니다. XNUMX개(XNUMX차원 + 시간) 이상이면 안정적인 행성 궤도의 존재와 원자 내 전자의 에너지 수준이 문제가 됩니다.

10. 우주의 중심인 인간

인간중심적 원리의 개념은 1973년 브랜든 카터(Brandon Carter)가 코페르니쿠스 탄생 500주년을 기념하여 크라쿠프에서 열린 회의에서 소개했습니다. 일반적으로, 관측 가능한 우주는 우리가 관측할 수 있기 위해 충족하는 조건을 충족해야 하는 방식으로 공식화될 수 있습니다. 여전히 다른 버전이 있습니다. 약한 인류학 원리는 우리의 존재를 가능하게 하는 우주에서만 우리가 존재할 수 있다고 말합니다. 상수의 값이 다르다면 우리는 거기에 없기 때문에 이것을 결코 볼 수 없을 것입니다. 강력한 인류원리(의도적 설명)는 우주가 우리가 존재할 수 있는 그런 존재라고 말합니다. (10).

양자 물리학의 관점에서 보면, 원인 없이 수많은 우주가 발생할 수 있습니다. 우리는 사람이 그 안에 살기 위해 여러 가지 미묘한 조건을 충족해야 하는 특정 우주에 있다는 것을 알게 되었습니다. 그런 다음 인류 세계에 대해 이야기합니다. 예를 들어, 신자에게는 하나님이 창조한 하나의 인류 우주이면 충분합니다. 유물론적 세계관은 이것을 받아들이지 않고 많은 우주가 있다고 가정하거나 현재 우주는 다중우주의 끝없는 진화의 한 단계일 뿐이라고 가정합니다.

시뮬레이션 가설로서 현대판 우주의 저자는 이론가 Niklas Boström입니다. 그에 따르면, 우리가 인식하는 현실은 우리가 인식하지 못하는 시뮬레이션일 뿐이다. 과학자는 충분히 강력한 컴퓨터를 사용하여 전체 문명 또는 우주 전체에 대한 신뢰할 수 있는 시뮬레이션을 만드는 것이 가능하고 시뮬레이션된 사람들이 의식을 경험할 수 있다면 진보된 문명이 단순히 많은 수를 만들었을 가능성이 매우 높다고 제안했습니다. 그러한 시뮬레이션 중 하나이며 우리는 "매트릭스"(11)와 유사한 것 중 하나에 살고 있습니다.

여기서는 "신"과 "매트릭스"라는 단어가 사용되었습니다. 이제 우리는 과학을 이야기하는 한계에 이르렀습니다. 과학자를 포함한 많은 사람들은 과학이 현실주의와 모순되고 형이상학과 공상 과학의 냄새가 나는 영역에 들어가기 시작하는 것이 바로 실험 물리학의 무력함 때문이라고 믿습니다. 물리학이 경험적 위기를 극복하고 다시 실험적으로 검증 가능한 과학으로 기뻐할 수 있는 방법을 찾길 바랍니다.