Terfynau ffiseg ac arbrofi corfforol

Gan mlynedd yn ôl, roedd y sefyllfa mewn ffiseg yn union i'r gwrthwyneb i heddiw. Yn nwylo gwyddonwyr roedd canlyniadau arbrofion profedig, a ailadroddwyd lawer gwaith, sydd, fodd bynnag, yn aml ni ellid eu hesbonio gan ddefnyddio damcaniaethau corfforol presennol. Roedd profiad yn amlwg yn rhagflaenu theori. Roedd yn rhaid i ddamcaniaethwyr gyrraedd y gwaith.

Ar hyn o bryd, mae'r cydbwysedd yn pwyso tuag at ddamcaniaethwyr y mae eu modelau yn wahanol iawn i'r hyn a welir o arbrofion posibl megis theori llinynnol. Ac mae'n ymddangos bod mwy a mwy o broblemau heb eu datrys mewn ffiseg (1).

1. Y tueddiadau a'r problemau modern pwysicaf mewn ffiseg - delweddu

Mae'r ffisegydd Pwylaidd enwog, prof. Dywedodd Andrzej Staruszkiewicz yn ystod y ddadl "Cyfyngiadau Gwybodaeth mewn Ffiseg" ym mis Mehefin 2010 yn Academi Ignatianum yn Krakow: “Mae maes gwybodaeth wedi tyfu’n aruthrol dros y ganrif ddiwethaf, ond mae maes anwybodaeth wedi tyfu’n fwy byth. (…) Mae darganfod perthnasedd cyffredinol a mecaneg cwantwm yn gyflawniadau anferth o feddwl dynol, yn debyg i rai Newton, ond maent yn arwain at gwestiwn y berthynas rhwng y ddau strwythur, cwestiwn y mae ei raddfa gymhlethdod yn syfrdanol. Yn y sefyllfa hon, mae cwestiynau'n codi'n naturiol: a allwn ni ei wneud? A fydd ein penderfyniad a’n hewyllys i fynd at wraidd y gwirionedd yn gymesur â’r anawsterau a wynebwn?”

Stalemate arbrofol

Ers sawl mis bellach, mae byd ffiseg wedi bod yn brysurach nag arfer gyda mwy o ddadlau. Yn y cyfnodolyn Nature, cyhoeddodd George Ellis a Joseph Silk erthygl i amddiffyn cywirdeb ffiseg, gan feirniadu'r rhai sy'n gynyddol barod i ohirio arbrofion i brofi'r damcaniaethau cosmolegol diweddaraf tan "yfory" amhenodol. Dylent gael eu nodweddu gan "ceinder digonol" a gwerth esboniadol. “Mae hyn yn torri’r traddodiad gwyddonol canrifoedd oed bod gwybodaeth wyddonol yn wybodaeth sydd wedi’i phrofi’n empirig,” mae gwyddonwyr yn taranu. Mae'r ffeithiau'n dangos yn glir yr "anghysonfa arbrofol" mewn ffiseg fodern.

Ni all y damcaniaethau diweddaraf am natur a strwythur y byd a'r Bydysawd, fel rheol, gael eu gwirio gan arbrofion sydd ar gael i ddynolryw.

Trwy ddarganfod boson Higgs, mae gwyddonwyr wedi "cwblhau" y Model Safonol. Fodd bynnag, mae byd ffiseg ymhell o fod yn fodlon. Gwyddom am yr holl quarks a leptons, ond nid oes gennym unrhyw syniad sut i gysoni hyn â damcaniaeth disgyrchiant Einstein. Nid ydym yn gwybod sut i gyfuno mecaneg cwantwm â disgyrchiant i greu damcaniaeth ddamcaniaethol o ddisgyrchiant cwantwm. Dydyn ni ddim yn gwybod chwaith beth yw'r Glec Fawr (neu os yw wedi digwydd mewn gwirionedd!) (2).

Ar hyn o bryd, gadewch i ni ei alw'n ffisegwyr clasurol, y cam nesaf ar ôl y Model Safonol yw uwchgymesuredd, sy'n rhagweld bod gan bob gronyn elfennol sy'n hysbys i ni "bartner".

Mae hyn yn dyblu cyfanswm blociau adeiladu mater, ond mae’r ddamcaniaeth yn ffitio’n berffaith i’r hafaliadau mathemategol ac, yn bwysig, yn cynnig cyfle i ddatrys dirgelwch mater tywyll cosmig. Dim ond aros am ganlyniadau arbrofion yn y Peiriant Gwrthdaro Hadronau Mawr a fydd yn cadarnhau bodolaeth gronynnau supersymmetric.

Fodd bynnag, nid oes unrhyw ddarganfyddiadau o'r fath wedi'u clywed eto o Genefa. Wrth gwrs, dim ond dechrau fersiwn newydd o'r LHC yw hyn, gyda dwywaith yr egni effaith (ar ôl atgyweirio ac uwchraddio diweddar). Mewn ychydig fisoedd, efallai y byddant yn saethu cyrc siampên i ddathlu uwchgymesuredd. Fodd bynnag, pe na bai hyn yn digwydd, mae llawer o ffisegwyr yn credu y byddai'n rhaid tynnu damcaniaethau uwchgymesur yn ôl yn raddol, yn ogystal â'r llinyn uwch, sy'n seiliedig ar uwchgymesuredd. Oherwydd os nad yw'r Gwrthdarwr Mawr yn cadarnhau'r damcaniaethau hyn, yna beth?

Fodd bynnag, mae rhai gwyddonwyr nad ydynt yn meddwl hynny. Oherwydd bod y ddamcaniaeth o uwchgymesuredd yn rhy "hardd i fod yn anghywir."

Felly, maent yn bwriadu ail-werthuso eu hafaliadau er mwyn profi bod y masau o ronynnau supersymmetric yn syml y tu allan i ystod yr LHC. Mae'r damcaniaethwyr yn gywir iawn. Mae eu modelau yn dda am egluro ffenomenau y gellir eu mesur a'u gwirio yn arbrofol. Gellir gofyn felly pam y dylem eithrio datblygiad y damcaniaethau hynny na allwn (eto) eu hadnabod yn empirig. A yw hwn yn ddull rhesymol a gwyddonol?

bydysawd o ddim

Mae'r gwyddorau naturiol, yn enwedig ffiseg, yn seiliedig ar naturiaeth, hynny yw, ar y gred y gallwn esbonio popeth gan ddefnyddio grymoedd natur. Mae tasg gwyddoniaeth yn cael ei leihau i ystyried y berthynas rhwng meintiau amrywiol sy'n disgrifio ffenomenau neu rai strwythurau sy'n bodoli ym myd natur. Nid yw ffiseg yn delio â phroblemau na ellir eu disgrifio'n fathemategol, na ellir eu hailadrodd. Dyma, ymhlith pethau eraill, y rheswm dros ei lwyddiant. Mae'r disgrifiad mathemategol a ddefnyddir i fodelu ffenomenau naturiol wedi profi i fod yn hynod effeithiol. Arweiniodd cyflawniadau gwyddoniaeth naturiol at eu cyffredinoliadau athronyddol. Crëwyd cyfarwyddiadau fel athroniaeth fecanistig neu fateroliaeth wyddonol, a drosglwyddodd ganlyniadau'r gwyddorau naturiol, a gafwyd cyn diwedd y XNUMXfed ganrif, i faes athroniaeth.

Roedd yn ymddangos y gallem wybod y byd i gyd, bod yna benderfyniaeth lwyr mewn natur, oherwydd gallwn benderfynu sut y bydd y planedau'n symud mewn miliynau o flynyddoedd, neu sut y symudasant filiynau o flynyddoedd yn ôl. Arweiniodd y cyflawniadau hyn at falchder a absoliwtiodd y meddwl dynol. I raddau pendant, mae naturiaeth fethodolegol yn ysgogi datblygiad gwyddoniaeth naturiol hyd yn oed heddiw. Fodd bynnag, mae rhai torbwyntiau sy'n dangos cyfyngiadau methodoleg naturiolaidd.

Os yw'r Bydysawd yn gyfyngedig o ran cyfaint ac yn codi "allan o ddim" (3), heb dorri'r deddfau cadwraeth ynni, er enghraifft, fel amrywiad, yna ni ddylai fod unrhyw newidiadau ynddo. Yn y cyfamser, rydym yn eu gwylio. Wrth geisio datrys y broblem hon ar sail ffiseg cwantwm, deuwn i'r casgliad mai dim ond arsylwr ymwybodol sy'n gwireddu'r posibilrwydd o fodolaeth byd o'r fath. Dyna pam rydyn ni'n meddwl tybed pam mae'r un arbennig rydyn ni'n byw ynddo wedi'i greu o lawer o wahanol fydysawdau. Felly rydyn ni'n dod i'r casgliad mai dim ond pan ymddangosodd person ar y Ddaear, mae'r byd - fel rydyn ni'n arsylwi - yn “daeth” mewn gwirionedd ...

Sut mae mesuriadau yn effeithio ar ddigwyddiadau a ddigwyddodd biliwn o flynyddoedd yn ôl?

4. Arbrawf Wheeler - delweddu

Cynigiodd un o'r ffisegwyr modern, John Archibald Wheeler, fersiwn ofod o'r arbrawf hollt dwbl enwog. Yn ei gynllun meddyliol, mae golau o quasar, biliwn o flynyddoedd golau i ffwrdd oddi wrthym ni, yn teithio ar hyd dwy ochr arall yr alaeth (4). Os bydd arsylwyr yn arsylwi pob un o'r llwybrau hyn ar wahân, byddant yn gweld ffotonau. Os bydd y ddau ar unwaith, byddant yn gweld y don. Felly mae'r union weithred o arsylwi yn newid natur y golau a adawodd y cwasar biliwn o flynyddoedd yn ôl!

Am Wheeler, y mae yr uchod yn profi nas gall y bydysawd fodoli mewn ystyr anianyddol, o leiaf yn yr ystyr ag yr ydym yn gyfarwydd â deall "cyflwr anianyddol." Ni all fod wedi digwydd yn y gorffennol ychwaith, nes ... rydym wedi cymryd mesuriad. Felly, mae ein dimensiwn presennol yn dylanwadu ar y gorffennol. Gyda'n harsylwadau, darganfyddiadau a mesuriadau, rydyn ni'n siapio digwyddiadau'r gorffennol, yn ddwfn mewn amser, hyd at ... ddechrau'r Bydysawd!

Dywedodd Neil Turk o’r Perimeter Institute yn Waterloo, Canada, yn rhifyn Gorffennaf o New Scientist “na allwn ddeall yr hyn a ddarganfyddwn. Mae'r ddamcaniaeth yn dod yn fwy a mwy cymhleth a soffistigedig. Rydyn ni'n taflu ein hunain i broblem gyda meysydd, dimensiynau a chymesuredd olynol, hyd yn oed gyda wrench, ond ni allwn esbonio'r ffeithiau symlaf." Mae llawer o ffisegwyr yn amlwg yn cael eu cythruddo gan y ffaith nad oes gan deithiau meddwl damcaniaethwyr modern, fel yr ystyriaethau uchod neu ddamcaniaeth uwchlinyn, ddim i'w wneud ag arbrofion sy'n cael eu cynnal mewn labordai ar hyn o bryd, ac nid oes unrhyw ffordd i'w profi'n arbrofol.

Yn y byd cwantwm, mae angen ichi edrych yn ehangach

Fel y dywedodd Richard Feynman, enillydd gwobr Nobel, unwaith, does neb yn deall y byd cwantwm mewn gwirionedd. Yn wahanol i'r hen fyd Newtonaidd da, lle mae rhyngweithiadau dau gorff â rhai masau yn cael eu cyfrifo gan hafaliadau, mewn mecaneg cwantwm mae gennym hafaliadau nad ydynt yn dilyn cymaint ohonynt, ond maent yn ganlyniad i ymddygiad rhyfedd a welwyd mewn arbrofion. Nid oes rhaid i wrthrychau ffiseg cwantwm fod yn gysylltiedig ag unrhyw beth "corfforol", ac mae eu hymddygiad yn faes gofod aml-ddimensiwn haniaethol o'r enw gofod Hilbert.

Mae yna newidiadau a ddisgrifir gan hafaliad Schrödinger, ond nid yw pam yn union yn hysbys. A ellir newid hyn? A yw hyd yn oed yn bosibl deillio deddfau cwantwm o egwyddorion ffiseg, gan fod dwsinau o ddeddfau ac egwyddorion, er enghraifft, yn ymwneud â symud cyrff yn y gofod allanol, yn deillio o egwyddorion Newton? Mae gwyddonwyr o Brifysgol Pavia yn yr Eidal Giacomo Mauro D'Ariano, Giulio Ciribella a Paolo Perinotti yn dadlau y gellir canfod hyd yn oed ffenomenau cwantwm sy'n amlwg yn groes i synnwyr cyffredin mewn arbrofion mesuradwy. Y cyfan sydd ei angen arnoch chi yw'r persbectif cywir - Efallai bod y camddealltwriaeth o effeithiau cwantwm yn ganlyniad i olwg annigonol arnynt. Yn ôl y gwyddonwyr uchod yn New Scientist, rhaid i arbrofion ystyrlon a mesuradwy mewn mecaneg cwantwm fodloni nifer o amodau. Mae'n:

• achosiaeth - ni all digwyddiadau yn y dyfodol ddylanwadu ar ddigwyddiadau'r gorffennol;
• gwahaniaethu - yn datgan bod yn rhaid i ni allu gwahanu oddi wrth ein gilydd fel ar wahân;
• cyfansoddiad - os ydym yn gwybod pob cam o'r broses, rydym yn gwybod y broses gyfan;
• cywasgu - mae yna ffyrdd o drosglwyddo gwybodaeth bwysig am y sglodyn heb orfod trosglwyddo'r sglodyn cyfan;
• tomograffeg – os oes gennym system sy'n cynnwys llawer o rannau, mae ystadegau mesuriadau fesul rhan yn ddigon i ddatgelu cyflwr y system gyfan.

Mae'r Eidalwyr am ehangu eu hegwyddorion puro, persbectif ehangach, ac arbrofi ystyrlon i gynnwys hefyd natur anwrthdroadwy ffenomenau thermodynamig ac egwyddor twf entropi, nad ydynt yn gwneud argraff ar ffisegwyr. Efallai yma, hefyd, fod arteffactau o bersbectif sy'n rhy gyfyng i ddeall y system gyfan yn effeithio ar arsylwadau a mesuriadau. “Gwirionedd sylfaenol damcaniaeth cwantwm yw y gellir gwneud newidiadau swnllyd, di-droi’n-ôl trwy ychwanegu cynllun newydd at y disgrifiad,” meddai’r gwyddonydd Eidalaidd Giulio Ciribella mewn cyfweliad â New Scientist.

Yn anffodus, dywed amheuwyr, y gallai "glanhau" arbrofion a phersbectif mesur ehangach arwain at ddamcaniaeth byd-eang lle mae unrhyw ganlyniad yn bosibl a lle mae gwyddonwyr, sy'n meddwl eu bod yn mesur y cwrs cywir o ddigwyddiadau, yn "dewis" yn syml. continwwm penodol trwy eu mesur.

5. Amser dwylo ar ffurf dwylo cloc

Dim amser?

Cyflwynwyd y cysyniad o'r hyn a elwir yn Arrows of time (5) ym 1927 gan yr astroffisegydd Prydeinig Arthur Eddington. Mae'r saeth hon yn dynodi amser, sydd bob amser yn llifo i un cyfeiriad, h.y. o'r gorffennol i'r dyfodol, ac ni ellir gwrthdroi'r broses hon. Ysgrifennodd Stephen Hawking, yn ei A Brief History of Time , fod anhrefn yn cynyddu gydag amser oherwydd ein bod yn mesur amser i'r cyfeiriad y mae anhrefn yn cynyddu. Byddai hyn yn golygu bod gennym ddewis - gallwn, er enghraifft, arsylwi yn gyntaf ddarnau o wydr wedi torri wedi'u gwasgaru ar y llawr, yna'r eiliad pan fydd y gwydr yn disgyn i'r llawr, yna'r gwydr yn yr awyr, ac yn olaf yn llaw y person sy'n ei ddal. Nid oes unrhyw reol wyddonol bod yn rhaid i'r "saeth seicolegol amser" fynd i'r un cyfeiriad â'r saeth thermodynamig, ac mae entropi'r system yn cynyddu. Fodd bynnag, mae llawer o wyddonwyr yn credu bod hyn yn wir oherwydd bod newidiadau egnïol yn digwydd yn yr ymennydd dynol, yn debyg i'r rhai a welwn ym myd natur. Mae gan yr ymennydd yr egni i weithredu, arsylwi a rhesymu, oherwydd bod y "injan" ddynol yn llosgi tanwydd-bwyd ac, fel mewn injan hylosgi mewnol, mae'r broses hon yn anghildroadwy.

Fodd bynnag, mae yna achosion, wrth gynnal yr un cyfeiriad â saeth amser seicolegol, pan fydd entropi yn cynyddu ac yn lleihau mewn systemau gwahanol. Er enghraifft, wrth arbed data mewn cof cyfrifiadur. Mae'r modiwlau cof yn y peiriant yn mynd o gyflwr heb ei drefnu i drefn ysgrifennu disg. Felly, mae'r entropi yn y cyfrifiadur yn cael ei leihau. Fodd bynnag, bydd unrhyw ffisegydd yn dweud, o safbwynt y bydysawd yn ei gyfanrwydd - ei fod yn tyfu, oherwydd ei fod yn cymryd egni i ysgrifennu at ddisg, ac mae'r egni hwn yn cael ei wasgaru ar ffurf gwres a gynhyrchir gan beiriant. Felly mae yna wrthwynebiad "seicolegol" bach i ddeddfau sefydledig ffiseg. Mae'n anodd i ni ystyried bod yr hyn sy'n dod allan gyda'r sŵn o'r wyntyll yn bwysicach na chofnodi gwaith neu werth arall yn y cof. Beth os bydd rhywun yn ysgrifennu dadl ar eu PC a fydd yn gwrthdroi ffiseg fodern, damcaniaeth grym unedig, neu Theori Popeth? Byddai yn anhawdd i ni dderbyn y syniad, er hyny, fod yr annhrefn cyffredinol yn y bydysawd wedi cynyddu.

Yn ôl ym 1967, ymddangosodd hafaliad Wheeler-DeWitt, ac o'r hwn y dilynodd nad yw amser fel y cyfryw yn bodoli. Roedd yn ymgais i gyfuno’n fathemategol syniadau mecaneg cwantwm a pherthnasedd cyffredinol, cam tuag at ddamcaniaeth disgyrchiant cwantwm, h.y. Theori Popeth a ddymunir gan bob gwyddonydd. Nid tan 1983 y cynigiodd y ffisegwyr Don Page a William Wutters esboniad y gellid goresgyn y broblem amser gan ddefnyddio'r cysyniad o gaethiwed cwantwm. Yn ôl eu cysyniad, dim ond priodweddau system sydd eisoes wedi'i diffinio y gellir eu mesur. O safbwynt mathemategol, roedd y cynnig hwn yn golygu nad yw'r cloc yn gweithio ar wahân i'r system ac yn dechrau dim ond pan fydd yn sownd â bydysawd penodol. Fodd bynnag, pe bai rhywun yn edrych arnom o fydysawd arall, byddent yn ein gweld fel gwrthrychau statig, a dim ond eu dyfodiad atom a fyddai'n achosi maglu cwantwm ac yn llythrennol yn gwneud inni deimlo treigl amser.

Roedd y ddamcaniaeth hon yn sail i waith gwyddonwyr o sefydliad ymchwil yn Turin, yr Eidal. Penderfynodd y ffisegydd Marco Genovese adeiladu model sy'n ystyried manylion cyswllt cwantwm. Roedd yn bosibl ail-greu effaith ffisegol sy'n nodi cywirdeb y rhesymu hwn. Mae model o'r Bydysawd wedi'i greu, sy'n cynnwys dau ffoton.

Roedd un pâr wedi'i gyfeirio - wedi'i begynu'n fertigol, a'r llall yn llorweddol. Yna mae eu cyflwr cwantwm, ac felly eu polareiddio, yn cael ei ganfod gan gyfres o synwyryddion. Mae'n ymddangos bod ffotonau mewn arosodiad cwantwm clasurol hyd nes y cyrhaeddir yr arsylwi sy'n pennu'r ffrâm gyfeirio yn y pen draw, h.y. roeddent wedi'u gogwyddo'n fertigol ac yn llorweddol. Mae hyn yn golygu bod yr arsylwr sy'n darllen y cloc yn pennu'r maglu cwantwm sy'n effeithio ar y bydysawd y mae'n dod yn rhan ohono. Yna mae arsylwr o'r fath yn gallu canfod polareiddio ffotonau olynol yn seiliedig ar debygolrwydd cwantwm.

Mae'r cysyniad hwn yn demtasiwn iawn oherwydd ei fod yn esbonio llawer o broblemau, ond yn naturiol mae'n arwain at yr angen am "uwch-sylwedydd" a fyddai uwchlaw pob penderfyniad ac a fyddai'n rheoli popeth yn ei gyfanrwydd.

6. Amlverse - Delweddu

Mae'r hyn a welwn a'r hyn a ganfyddwn yn oddrychol fel "amser" mewn gwirionedd yn gynnyrch newidiadau byd-eang mesuradwy yn y byd o'n cwmpas. Wrth inni dreiddio'n ddyfnach i fyd atomau, protonau a ffotonau, sylweddolwn fod y cysyniad o amser yn dod yn llai a llai pwysig. Yn ôl gwyddonwyr, nid yw'r cloc sy'n cyd-fynd â ni bob dydd, o safbwynt corfforol, yn mesur ei daith, ond mae'n ein helpu i drefnu ein bywydau. I'r rhai sy'n gyfarwydd â'r cysyniadau Newtonaidd o amser cyffredinol a hollgynhwysol, mae'r cysyniadau hyn yn syfrdanol. Ond nid yn unig y mae traddodiadolwyr gwyddonol nad ydynt yn eu derbyn. Mae'r ffisegydd damcaniaethol amlwg Lee Smolin, y soniwyd amdano eisoes gennym ni fel un o enillwyr posibl Gwobr Nobel eleni, yn credu bod amser yn bodoli a'i fod yn eithaf real. Unwaith - fel llawer o ffisegwyr - dadleuodd fod amser yn rhith goddrychol.

Nawr, yn ei lyfr Reborn Time, mae'n cymryd golwg hollol wahanol ar ffiseg ac yn beirniadu'r ddamcaniaeth llinynnol boblogaidd yn y gymuned wyddonol. Yn ôl iddo, nid yw'r multiverse yn bodoli (6) oherwydd ein bod yn byw yn yr un bydysawd ac ar yr un pryd. Mae’n credu bod amser o’r pwys mwyaf ac nad rhith yw ein profiad ni o realiti’r foment bresennol, ond yr allwedd i ddeall natur sylfaenol realiti.

Entropi sero

Disgrifiodd Sandu Popescu, Tony Short, Noah Linden (7) ac Andreas Winter eu canfyddiadau yn 2009 yn y cyfnodolyn Physical Review E, a ddangosodd fod gwrthrychau’n cyflawni cydbwysedd, h.y. cyflwr o ddosbarthiad egni unffurf, trwy fynd i mewn i gyflyrau o gysylltiad cwantwm â’u amgylchoedd. Yn 2012, profodd Tony Short fod cysylltiad yn achosi cyfartaledd amser cyfyngedig. Pan fydd gwrthrych yn rhyngweithio â'r amgylchedd, megis pan fydd gronynnau mewn cwpan o goffi yn gwrthdaro ag aer, mae gwybodaeth am eu priodweddau yn "gollwng" allan ac yn dod yn "aneglur" ledled yr amgylchedd. Mae colli gwybodaeth yn achosi i gyflwr y coffi farweiddio, hyd yn oed wrth i gyflwr glendid yr ystafell gyfan barhau i newid. Yn ôl Popescu, mae ei chyflwr yn peidio â newid dros amser.

7. Noah Linden, Sandu Popescu a Tony Short

Wrth i gyflwr glendid yr ystafell newid, gall y coffi roi'r gorau i gymysgu â'r aer yn sydyn a mynd i mewn i'w gyflwr pur ei hun. Fodd bynnag, mae yna lawer mwy o daleithiau yn gymysg â'r amgylchedd nag sydd ar gael i goffi pur, ac felly nid yw bron byth yn digwydd. Mae'r annhebygolrwydd ystadegol hwn yn rhoi'r argraff bod saeth amser yn ddiwrthdro. Mae problem saeth amser yn cael ei niwlio gan fecaneg cwantwm, gan ei gwneud hi'n anodd pennu natur.

Nid oes gan ronyn elfennol briodweddau ffisegol union a dim ond y tebygolrwydd o fod mewn cyflwr gwahanol y caiff ei bennu. Er enghraifft, ar unrhyw adeg benodol, efallai y bydd gan gronyn siawns o 50 y cant o droi clocwedd a siawns o 50 y cant o droi i'r cyfeiriad arall. Mae'r theorem, a ategwyd gan brofiad y ffisegydd John Bell, yn nodi nad yw gwir gyflwr y gronyn yn bodoli a'u bod yn cael eu gadael i gael eu harwain gan debygolrwydd.

Yna mae ansicrwydd cwantwm yn arwain at ddryswch. Pan fydd dau ronyn yn rhyngweithio, ni ellir hyd yn oed eu diffinio ar eu pen eu hunain, gan ddatblygu tebygolrwydd a elwir yn gyflwr pur yn annibynnol. Yn lle hynny, maent yn dod yn gydrannau maglu o ddosraniad tebygolrwydd mwy cymhleth y mae'r ddau ronyn yn ei ddisgrifio gyda'i gilydd. Gall y dosbarthiad hwn benderfynu, er enghraifft, a fydd y gronynnau'n cylchdroi i'r cyfeiriad arall. Mae'r system gyfan mewn cyflwr pur, ond mae cyflwr gronynnau unigol yn gysylltiedig â gronyn arall.

Felly, gall y ddau deithio llawer o flynyddoedd golau ar wahân, a bydd cylchdroi pob un yn parhau i fod yn gysylltiedig â'r llall.

Mae theori newydd y saeth amser yn disgrifio hyn fel colled gwybodaeth o ganlyniad i gysylltiad cwantwm, sy'n anfon paned o goffi i gydbwyso â'r ystafell gyfagos. Yn y pen draw, mae'r ystafell yn cyrraedd ecwilibriwm gyda'i hamgylchedd, ac mae, yn ei dro, yn nesáu at gydbwysedd yn araf â gweddill y bydysawd. Roedd yr hen wyddonwyr a astudiodd thermodynameg yn ystyried y broses hon fel gwasgariad graddol o egni, gan gynyddu entropi'r bydysawd.

Heddiw, mae ffisegwyr yn credu bod gwybodaeth yn mynd yn fwyfwy gwasgaredig, ond byth yn diflannu'n llwyr. Er bod entropi yn cynyddu'n lleol, maen nhw'n credu bod cyfanswm entropi'r bydysawd yn aros yn gyson ar sero. Fodd bynnag, erys un agwedd ar y saeth amser heb ei datrys. Mae gwyddonwyr yn dadlau y gellir deall gallu person i gofio'r gorffennol, ond nid y dyfodol, hefyd fel ffurfio perthnasoedd rhwng gronynnau sy'n rhyngweithio. Pan fyddwn yn darllen neges ar ddarn o bapur, mae'r ymennydd yn cyfathrebu ag ef trwy ffotonau sy'n cyrraedd y llygaid.

Dim ond o hyn ymlaen y gallwn gofio beth mae'r neges hon yn ei ddweud wrthym. Cred Popescu nad yw'r ddamcaniaeth newydd yn esbonio pam fod cyflwr cychwynnol y bydysawd ymhell o fod yn gydbwysedd, gan ychwanegu y dylid esbonio natur y Glec Fawr. Mae rhai ymchwilwyr wedi mynegi amheuon am y dull newydd hwn, ond mae datblygiad y cysyniad hwn a ffurfioldeb mathemategol newydd bellach yn helpu i ddatrys problemau damcaniaethol thermodynameg.

Ymestyn am ronynnau gofod-amser

Mae'n ymddangos bod ffiseg twll du yn nodi, fel y mae rhai modelau mathemategol yn ei awgrymu, nad yw ein bydysawd yn dri dimensiwn o gwbl. Er gwaethaf yr hyn y mae ein synhwyrau yn ei ddweud wrthym, gall y realiti o'n cwmpas fod yn hologram - tafluniad o awyren bell sydd mewn gwirionedd yn ddau ddimensiwn. Os yw'r darlun hwn o'r bydysawd yn gywir, gellir chwalu'r rhith o natur tri dimensiwn gofod-amser cyn gynted ag y bydd yr offer ymchwil sydd ar gael inni yn dod yn ddigon sensitif. Mae Craig Hogan, athro ffiseg yn Fermilab sydd wedi treulio blynyddoedd yn astudio strwythur sylfaenol y bydysawd, yn awgrymu bod y lefel hon newydd gyrraedd.

8. Synhwyrydd Tonnau Disgyrchol GEO600

Os mai hologram yw'r bydysawd, yna efallai ein bod newydd gyrraedd terfynau datrysiad realiti. Mae rhai ffisegwyr yn hyrwyddo'r ddamcaniaeth ddiddorol nad yw'r gofod-amser yr ydym yn byw ynddo yn barhaus yn y pen draw, ond, fel ffotograff digidol, ar ei lefel fwyaf sylfaenol yn cynnwys rhai "grawn" neu "picsel." Os felly, rhaid i'n realiti gael rhyw fath o "benderfyniad" terfynol. Dyma sut y dehonglodd rhai ymchwilwyr y "sŵn" a ymddangosodd yng nghanlyniadau'r synhwyrydd tonnau disgyrchiant GEO600 (8).

I brofi'r ddamcaniaeth hynod hon, Craig Hogan, ffisegydd tonnau disgyrchiant, datblygodd ef a'i dîm ymyriant mwyaf cywir y byd, o'r enw Hogan holomedr, sydd wedi'i gynllunio i fesur hanfod mwyaf sylfaenol gofod-amser yn y ffordd fwyaf cywir. Nid yw'r arbrawf, gyda'r enw cod Fermilab E-990, yn un o lawer o rai eraill. Nod yr un hwn yw dangos natur cwantwm y gofod ei hun a phresenoldeb yr hyn y mae gwyddonwyr yn ei alw'n "sŵn holograffig".

Mae'r holomedr yn cynnwys dau interferomedr wedi'u gosod ochr yn ochr. Maent yn cyfeirio trawstiau laser un cilowat at ddyfais sy'n eu rhannu'n ddau drawst perpendicwlar 40 metr o hyd, sy'n cael eu hadlewyrchu a'u dychwelyd i'r pwynt hollt, gan greu amrywiadau yn nisgleirdeb y trawstiau golau (9). Os ydynt yn achosi symudiad penodol yn y ddyfais rhannu, yna bydd hyn yn dystiolaeth o ddirgryniad y gofod ei hun.

9. Cynrychioliad graffig o'r arbrawf holograffig

Her fwyaf tîm Hogan yw profi nad aflonyddwch a achosir gan ffactorau y tu allan i'r trefniant arbrofol yn unig yw'r effeithiau y maent wedi'u darganfod, ond canlyniad dirgryniadau gofod-amser. Felly, bydd y drychau a ddefnyddir yn yr interferomedr yn cael eu cydamseru ag amlder yr holl synau lleiaf sy'n dod o'r tu allan i'r ddyfais a'u codi gan synwyryddion arbennig.

Bydysawd anthropig

Er mwyn i'r byd a dyn fodoli ynddo, rhaid i gyfreithiau ffiseg fod â ffurf benodol iawn, a rhaid i gysonion corfforol fod â gwerthoedd a ddewiswyd yn fanwl gywir ... ac maen nhw! Pam?

Gadewch i ni ddechrau gyda'r ffaith bod pedwar math o ryngweithiadau yn y Bydysawd: disgyrchiant (cwymp, planedau, galaethau), electromagnetig (atomau, gronynnau, ffrithiant, elastigedd, golau), niwclear gwan (ffynhonnell egni serol) a niwclear cryf ( yn clymu protonau a niwtronau yn niwclysau atomig). Mae disgyrchiant 1039 gwaith yn wannach nag electromagneteg. Pe bai ychydig yn wannach, byddai'r sêr yn ysgafnach na'r Haul, ni fyddai uwchnofâu yn ffrwydro, ni fyddai elfennau trwm yn ffurfio. Pe bai hyd yn oed ychydig yn gryfach, byddai creaduriaid mwy na bacteria yn cael eu malu, a byddai sêr yn aml yn gwrthdaro, gan ddinistrio planedau a llosgi eu hunain yn rhy gyflym.

Mae dwysedd y Bydysawd yn agos at y dwysedd critigol, hynny yw, o dan y byddai'r mater yn gwasgaru'n gyflym heb ffurfio galaethau neu sêr, ac uwchlaw hynny byddai'r Bydysawd wedi byw yn rhy hir. Ar gyfer amodau o'r fath, dylai cywirdeb paru paramedrau'r Glec Fawr fod wedi bod o fewn ±10-60. Roedd anghysondebau cychwynnol y Bydysawd ifanc ar raddfa o 10-5. Pe byddent yn llai, ni fyddai galaethau'n ffurfio. Pe baent yn fwy, byddai tyllau du enfawr yn ffurfio yn lle galaethau.

Mae cymesuredd gronynnau a gwrthronynnau yn y Bydysawd wedi'i dorri. Ac ar gyfer pob baryon (proton, niwtron) mae 109 o ffotonau. Pe bai mwy, ni allai galaethau ffurfio. Pe bai llai ohonyn nhw, ni fyddai unrhyw sêr. Hefyd, mae'n ymddangos bod nifer y dimensiynau rydyn ni'n byw ynddynt yn "gywir". Ni all strwythurau cymhleth godi mewn dau ddimensiwn. Gyda mwy na phedwar (tri dimensiwn ac amser), mae bodolaeth orbitau planedol sefydlog a lefelau egni electronau mewn atomau yn dod yn broblemus.

10. Dyn fel canol y bydysawd

Cyflwynwyd cysyniad yr egwyddor anthropig gan Brandon Carter ym 1973 mewn cynhadledd yn Krakow a oedd yn ymroddedig i ddathlu 500 mlynedd ers genedigaeth Copernicus. Yn gyffredinol, gellir ei ffurfio yn y fath fodd fel bod yn rhaid i'r Bydysawd arsylladwy fodloni'r amodau y mae'n eu bodloni er mwyn i ni gael ei arsylwi. Hyd yn hyn, mae fersiynau gwahanol ohono. Mae'r egwyddor anthropig wan yn nodi mai dim ond mewn bydysawd sy'n gwneud ein bodolaeth yn bosibl y gallwn fodoli. Pe bai gwerthoedd y cysonion yn wahanol, ni fyddem byth yn gweld hyn, oherwydd ni fyddem yno. Dywed yr egwyddor anthropig gref (esboniad bwriadol) fod y bydysawd yn gyfryw ag y gallwn fodoli (10).

O safbwynt ffiseg cwantwm, gallai unrhyw nifer o fydysawdau fod wedi codi heb unrhyw reswm. Daethom i ben mewn bydysawd penodol, a oedd yn gorfod cyflawni nifer o amodau cynnil i berson fyw ynddo. Yna rydym yn sôn am y byd anthropig. I gredwr, er enghraifft, mae un bydysawd anthropig a grëwyd gan Dduw yn ddigon. Nid yw'r byd-olwg materol yn derbyn hyn ac mae'n cymryd yn ganiataol bod yna lawer o fydysawdau neu mai dim ond cam yn esblygiad anfeidrol yr amryfal yw'r bydysawd presennol.

Awdur y fersiwn modern o ddamcaniaeth y bydysawd fel efelychiad yw'r damcaniaethwr Niklas Boström. Yn ôl iddo, dim ond efelychiad nad ydym yn ymwybodol ohono yw'r realiti a ganfyddwn. Awgrymodd y gwyddonydd, os yw'n bosibl creu efelychiad dibynadwy o wareiddiad cyfan neu hyd yn oed y bydysawd cyfan gan ddefnyddio cyfrifiadur digon pwerus, a bod y bobl efelychiedig yn gallu profi ymwybyddiaeth, yna mae'n debygol iawn bod gwareiddiadau datblygedig wedi creu nifer fawr yn unig. efelychiadau o'r fath, ac yr ydym yn byw yn un ohonynt mewn rhywbeth tebyg i Y Matrics (11).

Yma llefarwyd y geiriau "Duw" a "Matrix". Yma rydym yn dod at y terfyn o siarad am wyddoniaeth. Mae llawer, gan gynnwys gwyddonwyr, yn credu mai dim ond oherwydd diymadferthedd ffiseg arbrofol y mae gwyddoniaeth yn dechrau mynd i mewn i feysydd sy'n groes i realaeth, arogl metaffiseg a ffuglen wyddonol. Erys i'w obeithio y bydd ffiseg yn goresgyn ei hargyfwng empirig ac eto'n dod o hyd i ffordd i lawenhau fel gwyddor y gellir ei gwirio'n arbrofol.