どこで間違ったのでしょうか？

物理学は不快な行き詰まりに陥っている。 独自の標準モデルがあり、最近ヒッグス粒子によって補完されましたが、これらの進歩はすべて、現代の大きな謎、暗黒エネルギー、暗黒物質、重力、物質と反物質の非対称性、さらにはニュートリノ振動さえも説明するのにほとんど役に立ちません。

ロベルト・アンガーとリー・スモーリン

リー・スモーリン、ノーベル賞の有力候補の一人として何年も名前が挙がっている有名な物理学者で、最近哲学者とともに出版された ロベルト・ウンゲレム、著書『特異な宇宙と時間の現実』。 その中で著者たちは、現代物理学の混乱した状態をそれぞれの専門分野の観点から分析しています。 「科学は実験による検証と否定の領域を離れると失敗する」と彼らは書いている。 彼らは物理学者に、過去に戻って新たな始まりを探すよう呼びかけています。

彼らのオファーは非常に具体的です。 たとえば、スモーリンとウンガーは、私たちがコンセプトに立ち返ることを望んでいます。 一つの宇宙。 理由は簡単です - 私たちが経験する宇宙は XNUMX つだけであり、そのうちの XNUMX つを科学的に調査することができますが、複数の宇宙が存在するという主張は経験的に検証できません。。 スモーリンとウンガーが受け入れることを提案しているもう XNUMX つの仮定は次のとおりです。 時間の現実理論家に現実の本質とその変容から逃れる機会を与えないように。 そして最後に、著者らは数学への魅惑を抑えるよう呼びかけている。数学はその「美しく」エレガントなモデルにおいて、実際に経験され可能な世界から切り離されている。 実験的に確認する.

「数学的に美しい」ということを誰が知っているでしょうか。 ストリング理論、後者は上記の公準における彼女の批判を容易に認識します。 ただし、問題はより一般的です。 今日、多くの声明や出版物は、物理学が行き止まりに達したと信じています。 私たちは途中のどこかで間違いを犯したに違いないと、多くの研究者は認めています。

したがって、スモーリンとウンガーは一人ではありません。 数か月前、自然の中で ジョージ・エリス i ジョセフ・シルク についての記事を公開しました 物理学の完全性を守るさまざまな「流行の」宇宙論をテストするための実験を無期限の「明日」に延期する傾向がますます強まっている人々を批判することによって。 それらは「十分な優雅さ」と説明的価値によって特徴づけられるべきです。 「これは、科学的知識は知識であるという何世紀にもわたる科学の伝統を打ち破るものです。 経験的に確認された-科学者は思い出させます。 これらの事実は、現代物理学の「実験の行き詰まり」を明確に示しています。。 世界と宇宙の性質と構造に関する最新の理論は、原則として、人類が利用できる実験によって検証することはできません。

超対称粒子類似体 - 可視化

ヒッグス粒子の発見により、科学者たちは「達成」した 標準モデル。 しかし、物理学の世界は決して満足しているわけではありません。 私たちはクォークとレプトンのすべてについて知っていますが、これをアインシュタインの重力理論と調和させる方法はわかりません。 私たちは、量子力学と重力を組み合わせて、量子重力の一貫した理論を作成する方法を知りません。 また、ビッグバンが何だったのか（あるいはそれが本当に起こったのか）も分かりません。

現在、主流の物理学者と呼ぶことにしましょう。彼らは、標準模型の次のステップを考えています。 超対称性 (SUSY) は、私たちが知っているすべての素粒子には対称的な「パートナー」があると予測しています。 これにより、物質を構成するブロックの総数が XNUMX 倍になりますが、この理論は数学の方程式に完全に適合し、重要なことに、宇宙の暗黒物質の謎を解明する機会を提供します。 あとは超対称性粒子の存在を確認する大型ハドロン衝突型加速器の実験結果を待つだけだった。

しかし、そのような発見についてジュネーブからはまだ何も聞いていない。 LHC 実験から何も新しいことが見つからない場合、多くの物理学者は、超対称性理論は徐々に撤回されるべきであると信じています。 超文字列それは超対称性に基づいています。 たとえ実験による裏付けが見つからなかったとしても、SUSA理論は「真実であるには美しすぎる」ため、それを擁護する準備ができている科学者がいます。 必要に応じて、彼らは方程式を再評価して、超対称性粒子の質量が単純に LHC の範囲外にあることを証明する予定です。

アノマリー 異教のアノマリー

感想 - 言うのは簡単です！ しかし、たとえば、物理学者がなんとかミュオンを陽子の周りの軌道に乗せることに成功し、陽子が「膨張」すると、私たちが知っている物理学に奇妙なことが起こり始めます。 水素原子のより重いバージョンが作成され、原子核、つまり水素原子が生成されることがわかります。 このような原子内の陽子は、「通常の」陽子よりも大きい（つまり、半径が大きい）。

私たちが知っている物理学ではこの現象を説明できません。 原子内の電子を置き換えるレプトンであるミューオンは、電子のように振る舞うべきであり、実際にそうなっているのですが、なぜこの変化が陽子のサイズに影響を与えるのでしょうか? 物理学者はこれを理解していません。 もしかしたら乗り越えられるかも知れませんが…ちょっと待ってください。 陽子のサイズは、現在の物理理論、特に標準模型に関連しています。 理論家たちはこの不可解な相互作用を解明し始めている 新しいタイプの基本的な相互作用。 ただし、今のところ、これらは単なる推測にすぎません。 その過程で、原子核の中性子が影響を与える可能性があると考えられ、重水素原子を使った実験が行われた。 陽子は、電子よりも周囲にミュー粒子があるとさらに大きくなりました。

もう XNUMX つの比較的新しい物理的奇妙さは、ダブリン トリニティ カレッジの科学者による研究から明らかになった存在です。 新しい光の形。 測定される光の特性の XNUMX つは角運動量です。 これまで、多くの形態の光の角運動量は次の倍数であると考えられていました。 プランク定数。 一方、Dr. カイル・バランタイン そして教授たち ポール・イースタム i ジョン・ドネガン 各光子の角運動量がプランク定数の半分に等しい光の形態を発見した。

この驚くべき発見は、私たちが一定だと考えていた光の基本的な性質さえも変化する可能性があることを示しています。 これは光の性質に関する研究に真の影響を与え、安全な光通信などに実用化されるでしょう。 80 年代以来、物理学者は、XNUMX 次元空間の XNUMX 次元のみで移動する粒子がどのように動作するかについて疑問を抱いてきました。 彼らは、量子値が分数になる粒子を含む、多くの異常な現象を私たちが扱うことになることを発見しました。 これは今や世界に証明されました。 これは非常に興味深いですが、多くの理論がまだ更新される必要があることを意味します。 そしてこれは、物理学を揺るがす新しい発見とのつながりの始まりにすぎません。

XNUMX年前、コーネル大学の物理学者が実験で確認したという情報がメディアに掲載された。 クォンタムゼノ効果 – 継続的な観測を行うことによってのみ量子システムを停止できる可能性。 動きは現実には不可能な幻想であると主張した古代ギリシャの哲学者にちなんで名付けられました。 古代思想と現代物理学とのつながりを研究した作品 バイディアナタ・ミスリ i ジョージ・スダルシャン 彼は 1977 年にこの矛盾について説明しました。 デビッド・ワインランドMT氏は2012年XNUMX月に対談したアメリカの物理学者でノーベル物理学賞受賞者で、ゼノ効果を初めて実験的に観察したが、彼の実験が現象の存在を確認したかどうかについては科学者の意見が分かれていた。

ウィーラーの実験の視覚化

昨年彼は新たな発見をした ムクンド・ヴェンガラットーレ彼は研究グループとともに、コーネル大学の超低温実験室で実験を実施しました。 科学者たちは、真空チャンバー内で約XNUMX億個のルビジウム原子からなるガスを生成して冷却し、その塊をレーザービームの間に浮遊させた。 原子は自ら組織化して格子系を形成し、あたかも結晶体内にいるかのように振る舞いました。 非常に寒い天候では、彼らは非常に低速で場所から場所へと移動する可能性があります。 物理学者はそれらを顕微鏡で観察し、レーザー画像システムで照射して見えるようにしました。 レーザーがオフになっているか、強度が低い場合、原子は自由にトンネルしましたが、レーザービームが明るくなり、測定がより頻繁に行われるようになると、 普及率が大幅に低下した.

ヴェンガラトーレは自分の実験を次のように要約しました。「我々は現在、純粋に観察を通じて量子力学を制御するユニークな能力を手に入れました。」 ゼノンからバークレーに至るまでの「理想主義的」思想家たちが「理性の時代」に嘲笑したのは、物体は私たちがそれを見るからだけ存在するというものであったでしょうか？

最近、長年にわたって安定してきた（ように見える）理論とのさまざまな異常や矛盾が頻繁に現れています。 別の例は天体観測によるものです。数か月前、宇宙は既知の物理モデルが示唆するよりも速く膨張していることが判明しました。 ジャーナル『ネイチャー』の2016年8月の記事によると、ジョンズ・ホプキンス大学の科学者が測定した結果は、現代物理学の予想よりもXNUMX%高かったという。 科学者たちは新しい方法を使用しました いわゆる標準キャンドルの分析、つまり光源は安定していると考えられます。 繰り返しになりますが、科学界からのコメントは、これらの結果が現在の理論に重大な問題があることを示していることを示唆しています。

現代の傑出した物理学者の一人、 ジョン・アーチボルド・ウィーラーは、当時有名だった二重スリット実験の宇宙バージョンを提案しました。 彼の精神構造では、XNUMX 億光年離れたクエーサーからの光が銀河の反対側の XNUMX つの側面に沿って伝わります。 観察者がこれらの経路をそれぞれ個別に観察すると、光子が見えることになります。 両方同時にすると、波が見えます。 したがって、 サム 観察という行為は光の性質を変えるそれはXNUMX億年前にクェーサーを去った。

ウィーラーによれば、上記のことは、宇宙は物理的な意味では、少なくとも私たちが理解するのに慣れている「物理的状態」の意味では存在できないことを証明しているという。 過去には、測定を行うまでは、このようなことは起こりませんでした。 したがって、私たちの現在の次元は過去に影響を与えます。 したがって、私たちの観察、発見、測定によって、宇宙の始まりに至るまで、時間を遡って過去の出来事を形作ります。

ホログラムの解像度が終了する

少なくともいくつかの数学モデルが示唆しているように、ブラックホール物理学は、私たちの宇宙が私たちの感覚が伝えるもの、つまり三次元ではないことを示しているようです（四次元、つまり時間は心によって伝えられます）。 私たちを取り巻く現実は、もしかしたら、 ホログラム – 本質的に XNUMX 次元の遠方の平面の投影。 この宇宙像が正しければ、私たちが自由に使える研究機器の感度が十分に向上すれば、時空の三次元的性質の幻想は払拭できるでしょう。 クレイグ・ホーガン宇宙の基本構造の研究に何年も費やしてきたフェルミ研究所の物理学教授は、このレベルにちょうど到達したと示唆しています。 宇宙がホログラムだとしたら、私たちは現実の解像度の限界に達しているかもしれません。 一部の物理学者は、私たちが住んでいる時空は最終的には連続的ではなく、デジタル写真の画像と同様に、最も基本的なレベルでは一種の「粒子」または「ピクセル」で構成されているという興味深い仮説を提唱しています。 そうであれば、私たちの現実には何らかの最終的な「解決策」があるはずです。 一部の研究者は、数年前にGeo600重力波検出器の結果に現れた「ノイズ」をこのように解釈しました。

この珍しい仮説を検証するために、クレイグ・ホーガンと彼のチームは、と呼ばれる世界で最も正確な干渉計を開発しました。 ホーガンのホロメーターこれにより、時空の本質を最も正確に測定できるようになります。 コードネームFermilab E-990と呼ばれるこの実験は、他の多くの実験の40つではありません。 これは、空間自体の量子的な性質と、科学者が「ホログラフィック ノイズ」と呼ぶものの存在を実証することを目的としています。 ホロメーターは、XNUMX キロワットのレーザー ビームを XNUMX つの直交する XNUMX メートルのビームに分割するデバイスに送信する XNUMX つの並列干渉計で構成されます。 それらは反射されて分離点に戻り、光線の明るさの変動を引き起こします。 それらが分割装置に何らかの動きを引き起こした場合、それは空間そのものが振動している証拠となるでしょう。

量子物理学の観点からすると、それは理由なく発生する可能性があります。 宇宙はいくつでも。 私たちがこの特別な場所にいることに気づきました。そこは、人が住むためにはいくつかの微妙な条件を満たさなければなりません。 それから私たちはについて話します 人類の世界。 信者にとっては、神が創造した人類の宇宙が一つあれば十分です。 唯物論的な世界観はこれを受け入れず、多くの宇宙が存在するか、または現在の宇宙は多元宇宙の無限の進化の一段階にすぎないと仮定します。

現代版の作者 シミュレーションとしての宇宙の仮説 (ホログラムに関連する概念) は理論家です ニクラス・ボストロム。 私たちが認識している現実は、私たちが気づいていない単なるシミュレーションであると述べています。 科学者は、十分に強力なコンピューターを使用して文明全体、さらには宇宙全体の信頼できるシミュレーションを作成することができ、シミュレートされた人々が意識を体験できれば、そのような生物が多数存在する可能性が非常に高いと示唆しました。 。 高度な文明によって作成されたシミュレーション - そして私たちはその中の XNUMX つに住んでおり、いくぶんマトリックスに似ています。

時間は無限ではない

パラダイムを打ち破る時期が来たのではないだろうか？ 彼らの誤りが暴かれることは、科学と物理学の歴史において特に新しいことではありません。 結局のところ、宇宙は静的であるという信念から、測定の無慈悲さへの信念から、地球中心主義、非活動的な段階としての宇宙の考え方、そして普遍的な時間を打倒することは可能でした...

ローカルパラダイム 彼はもうあまり知識がありませんが、彼も亡くなっています。 アーウィン・シュレーディンガー そして他の量子力学の創造者たちは、測定行為の前には、私たちの光子は、箱の中に置かれた有名な猫のように、まだ特定の状態になく、垂直方向と水平方向に同時に偏光していることに気づきました。 もつれ合った XNUMX つの光子を非常に遠く離れて配置し、それらの状態を別々に調べたら何が起こるでしょうか? 光子 A が水平偏光であることが判明した場合、たとえ XNUMX 億光年前に光子 B を配置したとしても、光子 B は垂直偏光でなければならないことがわかりました。 どちらの粒子も測定前は正確な状態を持っていませんが、一方のボックスを開けると、もう一方のボックスはどのような特性をとるべきかをすぐに「認識」します。 それは、時間と空間の外側で起こるある種の非日常的なコミュニケーションになります。 新しいエンタングルメント理論によると、局所性はもはや確実ではなく、一見別々に見える XNUMX つの粒子が、距離などの詳細を無視した座標系のように動作する可能性があります。

科学はさまざまなパラダイムを扱うのですから、物理学者の心に根強く残り、研究界で繰り返されている確立された見解をなぜ破壊しないのでしょうか? おそらくそれは前述の超対称性、ダークエネルギーと物質の存在に対する信念、あるいはビッグバンと宇宙の膨張の考えでしょうか？

これまで、宇宙はますます速いペースで膨張しており、今後もその膨張が無限に続く可能性が高いという見方が主流だった。 しかし、物理学者の中には、宇宙の永遠の膨張理論、特に時間は無限であるというその結論が、事象が発生する確率を計算する際に問題を引き起こすと指摘する人もいます。 一部の科学者は、今後5億年以内に何らかの大災害により時間がなくなる可能性が高いと主張しています。

物理学者 ラファエル・ブッソ カリフォルニア大学の研究者らは、ポータル arXiv.org に記事を掲載し、永遠の宇宙では、最も信じられないような出来事でさえ遅かれ早かれ起こる、そしてさらにそれらは起こるだろうと説明しました。 無限の回数。 確率はイベントの相対数の観点から定義されるため、各イベントの可能性は等しいため、永遠に確率を述べるのは意味がありません。 「永続的なインフレは深刻な影響を及ぼします」とブッソ氏は書いている。 「発生確率がゼロではないあらゆる出来事は、無限に何度も発生します。そのほとんどの場合、一度も接触したことのない遠隔地で発生します。」 これは、局所実験における確率的予測の基礎を揺るがすものです。宇宙全体で無限の数の観測者が宝くじに当選した場合、どのような根拠で宝くじに当選する可能性は低いと言えるでしょうか? もちろん、受賞者以外の人も無数にいますが、どのような意味で受賞者が多いのでしょうか？

この問題に対する解決策の XNUMX つは、時間はなくなると想定することだと物理学者は説明しています。 その場合、イベントの数は有限になり、ありそうもないイベントは起こり得るイベントよりも発生頻度が低くなります。

この「切断」の瞬間は、一連の許可されたイベントを定義します。 そこで物理学者たちは、時間がなくなる確率を計算しようとしました。 終了時刻には 50 つの異なる方法が示されています。 3,7 つのシナリオでは、これが 50 億年以内に起こる確率は 3,3% です。 残りの XNUMX つは、XNUMX 億年後に XNUMX% の確率で発生します。 XNUMX 番目のシナリオでは、残された時間 (プランク時間) がほとんどありません。 高い確率で、彼は次の瞬間にもいるかもしれません。

うまくいきませんでしたか？

幸いなことに、これらの計算では、ほとんどの観察者は初期宇宙の量子ゆらぎの混乱から現れた、いわゆるボルツマンチルドレンであると予測されています。 私たちのほとんどはそうではないため、物理学者はこのシナリオを却下しました。

「境界は温度を含む物理的属性を持つ物体とみなすことができる」と著者らは論文に書いている。 「時の終わりを迎えた物質は、地平線との熱力学的平衡に達するでしょう。 これは、物質がブラックホールに落ちるという外部観察者の説明に似ています。」

宇宙のインフレーションと多元宇宙

最初の仮定は、 宇宙は無限に広がり続けていますこれは一般相対性理論の結果であり、実験データによってよく確認されています。 XNUMX 番目の仮定は、確率は以下に基づいているということです。 相対的なイベント頻度。 最後に、XNUMX 番目の仮定は、時空が本当に無限である場合、イベントの確率を決定する唯一の方法は注意を制限することであるということです。 無限の多元宇宙の有限の部分集合.

これには意味があるでしょうか?

この記事の基礎となっているスモーリンとウンガーの議論は、多元宇宙の概念を拒否し、私たちの宇宙を実験的に探索することしかできないことを示唆しています。 一方、ヨーロッパのプランク宇宙望遠鏡によって収集されたデータの分析により、私たちの宇宙と別の宇宙の間の長年にわたる相互作用を示す可能性のある異常の存在が明らかになりました。 したがって、単なる観察や実験は他の宇宙を示しています。

プランク天文台によって発見された異常

一部の物理学者は現在、多元宇宙と呼ばれるものが存在し、それを構成するすべての宇宙が XNUMX つのビッグバンから生じた場合、それらの間でそれが起こった可能性があると理論化しています。 衝突。 プランク天文台チームの研究によると、これらの衝突はXNUMXつのシャボン玉の衝突に似ており、理論的には宇宙マイクロ波背景放射の分布の異常として検出できる痕跡が宇宙の外表面に残るという。 興味深いことに、プランク望遠鏡によって記録された信号は、私たちに近い宇宙が私たちの宇宙とは大きく異なることを示唆しているようです。なぜなら、その中の素粒子（バリオン）と光子の数の差は、「ここ」の宇宙よりもXNUMX倍も大きい場合があるからです。 。 。 これは、基礎となる物理原理が私たちが知っているものとは異なる可能性があることを意味します。

検出された信号はおそらく宇宙の初期の時代、いわゆる 組み換え陽子と電子が最初に融合して水素原子を形成し始めたとき (比較的近くの発生源からの信号の確率は約 30%)。 これらの信号の存在は、私たちの宇宙がより高密度のバリオン物質を含む別の宇宙と衝突した後の再結合プロセスの激化を示している可能性があります。

矛盾した、そしてほとんどの場合、純粋に理論的な推測が蓄積される状況では、一部の科学者は明らかに忍耐力を失います。 これは、カナダのウォータールーにあるペリメーター研究所のニール・トゥロック氏の率直な発言によって証明されている。彼は2015年のNewScientistとのインタビューで、「私たちは発見したものを理解できない」と憤慨していた。 同氏はさらに、「理論はますます複雑かつ洗練されています。 私たちはスパナを使ってでも、連続したフィールド、次元、対称性を問題に投げかけますが、最も単純な事実を説明することはできません。」 多くの物理学者は、上記の推測や超ひも理論などの現代の理論家の思考の旅が、現在研究室で行われている実験と何の共通点も持たず、実験的に検証できるという証拠もないという事実に明らかにイライラしている。 。

スモーリンと彼の友人の哲学者が示唆するように、これは本当に行き止まりであり、そこから抜け出す必要があるのだろうか？ それとも、やがて私たちを待ち受ける、ある種の画期的な発見を前に、混乱と混乱について話しているのでしょうか？

での問題のトピックをよく理解してください。