Kas on tõsi, et universum on liiga keeruline ja seda on mõttetu uurida: astrofüüsik lükkab ümber levinud müüdid
Varia / / July 21, 2023
Kas on võimalus, et kõik ümberringi on kosmosesimulatsioon ja kust otsida teisi maailmu.
Paljud meie planeedi elanikud ei mõista, miks on vaja uurida galaktikaid, mis asuvad kümnete miljonite valgusaastate kaugusel. Nad usuvad, et palju produktiivsem oleks tegeleda maiste probleemidega – näiteks vähi diagnoosimisega.
Kas neil pragmaatikutel on õigus ja miks on üldse vaja Universumit uurida? rääkis foorumil "Teadlased müütide vastu" astrofüüsik Sergei Pilipenko. Foorumi korraldajad - ANTROPOGENESIS.RU - postitas oma loengu salvestise nende kohta YouTube'i kanal, ja Lifehacker tegi kokkuvõtte.
Sergei Pilipenko
Füüsikaliste ja matemaatikateaduste kandidaat, Lebedevi Füüsika Instituudi Astrokosmosekeskuse teoreetilise astrofüüsika ja kosmoloogia osakonna vanemteadur, 40 teadusartikli autor
Tavainimesed kuulevad astrofüüsikute uutest avastustest väga vähe. Võib-olla sellepärast on universumi ja selle päritolu kohta nii palju müüte. Ja ka teadlaste abitusest tohutu kosmose ees. Proovime müüte tõest eraldada ja rääkida kosmoloogiast – universumiteadusest.
1. müüt. Universum on liiga keeruline, et inimesed saaksid aru, kuidas see toimib
Ühest küljest kõlab see väide loogiliselt. Inimesed on Maad uurinud tuhandeid aastaid ja neil polnud aimugi, mis nende koduplaneedist eemal toimub.
Ja siis nad leiutasid teleskoobid. Ja selgus, et universumis toimuvad plahvatused, mille käigus eraldub rohkem energiat, kui Päike suudab kümne miljardi aastaga välja anda. Ja et päikesesüsteem on väike osa galaktikast, kus on rohkem kui 100 miljardit tähte. Selliseid galaktikaid on palju. Pealegi ei asu need juhuslikult, vaid moodustavad selge rakulise struktuuri, mis kaugelt näeb välja nagu vaht. Ja kogu kosmoseruum on täidetud selle miljardite galaktikate vahuga.
Veelgi enam, inimesed on õppinud, et universum muutub ja areneb aja jooksul pidevalt. Näiteks praegu see laieneb. Tundub, et tohutute kosmosemaailmade olemasolu ja arengut määravaid seadusi on raske sõnastada. Aga tegelikult ei ole.
Loodusseadused, mida me siin Maal tunneme, toimivad ka mujal Universumis, teistes galaktikates. Ja samamoodi käitusid nad selle Universumi kauges minevikus. See ei ole lihtsalt alusetu väide, mida tuleb uskuda. See on fakt, mida saab katseliselt kontrollida.
Sergei Pilipenko
On mitmeid viise tõestamaks, et füüsikaseadused on kogu universumis ühesugused. Vaatleme neist kahte:
1. Võrdleme erinevatel füüsikalistel põhimõtetel töötavate kellade kiirust. Võtame vanad õõtsuva pendliga käijad. Selle võnkeperiood sõltub gravitatsioonijõust. See tähendab, et siin on peamine mõjuv jõud gravitatsioon. Elektroonilistel käekelladel on ka pendel. Kuid see võngub vedru toimel. Gravitatsioonil pole sellega midagi pistmist ja elektromagnetilised jõud toimivad.
Kõigi nende kellade kiiruse määravad täiesti erinevad füüsikalised põhiseadused ja erinevad põhikonstandid. Teadlased võrdlesid mehhanismide käitumist aasta jooksul, et näha, kas põhilised füüsikalised konstandid muutuvad üksteise suhtes. Selgus, et need jäävad samaks – kuni 16 kohta pärast koma. See tähendab, et füüsikaseadused ei sõltu ajast. Tulemuse kinnitamiseks uurisid teadlased looduslikku tuumareaktorit, mis asus Aafrikas ja töötas kaks miljardit aastat tagasi.
Kui geoloogid koos füüsikutega selle loodusliku reaktori jäänuseid uurisid, suutsid nad komplekt: selle toimimiseks pidid põhikonstantide väärtused olema samad, mis Nüüd. Jällegi leidis hüpotees kinnitust.
Sergei Pilipenko
2. Uurime kaugete kosmoseobjektide spektrit. Perioodilise süsteemi iga aatom Mendelejev on spekter, mille järgi saate täpselt kindlaks teha, mis ainega on tegemist. See sõltub ka põhilistest füüsikalistest konstantidest.
Kaugete kehade spektri uurimiseks on astronoomid uurinud kvasareid, mis on mõned universumi eredamad objektid. Umbes 10 miljardi valgusaasta kaugusel osutusid konstandid suure täpsusega samadeks kui Maal. Ja kuna nende kvasarite valgus on meieni rännanud 10 miljardit aastat, on teadlased saanud veel ühe tõendi, et põhiseadused aja jooksul ei muutu.
Selgub, et nad suudavad piisava täpsusega ehitada Universumi arengumudeleid. Seda ei saa takistada ei tohutud vahemaad ega hiiglaslikud ajaintervallid.
2. müüt. Suure Paugu teooria kinnitab või lükkab ümber hüpoteese maailma loomise kohta
Kui teadlased 20. sajandi alguses avastasid, et universum paisub, sündis Suure Paugu teooria. Ta väidab, et universumi arengu alguses oli teatav nullhetk. See tähendab, et alguses suruti kogu mass punktiks ja seejärel toimus plahvatus. Ta alustas loendust ja asi hakkas laiali minema. Nii sündis universum, mis jätkab laienemist.
Paljud filosoofid kuulutasid kohe: Suur Pauk on loomise hetk! Kõikvõimas looja pani kosmosesse lõpmatult suure tiheduse ja temperatuuriga punkti ning tegi ka plahvatuse!
Kena teooria. Kuid täna on teadlastele selge, et see on liiga lihtsustatud mudel. Kui see osutuks tõeks ja algul oli ainult üks punkt, siis tänapäeval osutuks Universum homogeenseks. Igas kohas oleks sellel sama tihedus.
Aga tegelikult on maailmas aine jaotunud väga ebaühtlaselt. Näiteks tavalise vee tihedus erineb Universumi keskmisest 28 suurusjärku. Seda on liiga palju.
Kõikjal ühesugune universum oleks väga igav. Kaasaegne teadus ütleb, et enne kuuma universumit oli veel mingi etapp, mida me siiani kindlalt ei tea. Kuid selle kohta, mis see olla võiks, on mitmeid hüpoteese.
Sergei Pilipenko
Noh, nüüd tõenditest ja loomisprotsessi ümberlükkamisest. Maailmareligioonid ütlevad, et meie maailma looja on kõikvõimas. Seetõttu võiks ta loomulikult luua universumi, milles toimivad kõik teadlaste avastatud füüsikalised seadused. Seetõttu areneb see ranges kooskõlas teaduslike hüpoteesidega.
Aga fakt on see, et loomise fakti, selles Universumis viibimist ja seda seestpoolt vaadates on absoluutselt võimatu kontrollida. See tähendab, et teadlased ei saa seda fakti kinnitada ega ümber lükata. Ja hüpoteesi, mida teadlastele kättesaadavate meetoditega kontrollida ei saa, peetakse ebateaduslikuks. See on väljaspool uuringuid ja järeldusi.
Maailma tekke kohta on veel mitmeid teooriaid:
1. Arvuti. Selle hüpoteesi kohaselt on kogu meie maailm tohutu simulatsioon ja me elame kellegi loodud virtuaalses mudelis. Huvitaval kombel osutub see veidi teaduslikumaks. See tähendab, et me saame seda vähemalt osaliselt kontrollida. Fakt on see, et igal arvutil, olenemata sellest, kui võimas see on, on piirangud. Näiteks on selles sisalduvatel numbrijadadel piiratud pikkus. Ja me saame neid arvulisi efekte otsida vaatlustest. Niisiis, me otsime ja kontrollime. Ja uurige, kas see on tõsi teooria.
2. inflatsiooniline. Väga populaarne hüpotees. Ta väidab, et universum sündis primaarse vaakumi teise olekusse ülemineku protsessis. Seda protsessi nimetatakse sageli inflatsiooniks. Teooria selgitab, miks Universum ei ole homogeenne ning ebatasasuste parameetrid on üllatavalt sarnased tänapäeval füüsikute ja astronoomide poolt täheldatutega. See kirjeldab täpselt galaktikate levikut vahu kujul. Ennustab nii mitme universumi sündi kui ka gravitatsioonilainete olemasolu kosmoses. Teadlased otsivad neid laineid praegu aktiivselt ja võib-olla leiavad nad need järgmise 30 aasta jooksul. Seega saavad nad seda hüpoteesi testida.
3. Mitmemõõtmeline. See eeldab, et universumid sünnivad siis, kui põrkuvad kokku mitmemõõtmelised pinnad, mis on meie omast suurema mõõtmete arvuga ruumi sukeldunud. Näiteks 11-mõõtmelisena. Ka selles mudelis peab olema palju universumeid.
Hüpoteesi saab kontrollida, mõõtes gravitatsiooni mikroskoopilistel skaaladel. Teadlased usuvad, et lisamõõtmed peavad tingimata muutma gravitatsiooniparameetreid ja nad püüavad neid kõrvalekaldeid leida.
4. Teooria universumite sünnist mustades aukudes. kinnitab, et universumid sünnivad objektide sees, gravitatsiooniväli mis on nii tugev, et isegi valgus ei suuda sealt lahkuda. Ja seda teooriat saab testida. Kui elame musta augu sees, siis meie universumi omadused peaksid muutuma olenevalt kosmosesuunast. Ka need kõrvalekalded avastatakse varem või hiljem. Seni pole teadlased midagi sellist leidnud, kuid võib-olla on asi tänapäevaste mõõtmismeetodite täpsuses.
Niisiis on teadus võimeline seletama universumi välimust ilma loomise hüpoteesi kasutamata.
Sergei Pilipenko
Müüt 3. Me ei saa kunagi teada, kas on teisi universumeid
Paljud hüpoteesid ennustavad suure hulga universumite teket. Kuid skeptikud ütlevad: mis mõtet on neil teooriatel, kui me ikkagi ei saa kunagi kindlalt teada, kas mitu maailma on tõesti olemas? Tuleb välja, et saame. Nn "ussiaugud" aitavad meid selles.
Lihtsaim viis neid ette kujutada on võtta paberitükk. Ühest punktist teise sellel lehel saate liikuda erineval viisil. Kui aga voldida lina pooleks ja läbistada, tekivad uued trajektoorid, mis sellest august läbi viivad. See on ussiauk.
Sergei Pilipenko
Sellise lühikese kursuse kaudu saate väga kiiresti universumi ühest otsast teise. Teadlased usuvad, et sellised "augud" võivad ühendada kaks erinevat universumit.
Teooria ütleb, et augu küljelt vaatlejatele peaks see olema väga sarnane mustad augud. Ja teadlased on juba õppinud neid objekte tuvastama. Lisaks on raadioteleskoobiga tehtud pildid väga sarnased mudelitele, mis on ehitatud teoreetiliste arvutuste abil.
Teadlaste sõnul peaksime mustade aukude sees nägema kontsentrilisi valgusringe. Need ilmuvad seetõttu, et tugev gravitatsioon põhjustab valguse "ringituule" ja kirjeldab muid keerulisi trajektoore.
Umbes sama pilt peaks olema ussiaugu juures. Tumeda koha sees peaksime nägema valgusrõngaid. Kuid need peaksid olema pisut erineva suurusega ja asetsema erinevalt mustadest aukudest.
Tänapäeva astronoomidel olevad teleskoobid ei võimalda veel selliseid rõngaid näha. Vaja täpsemaid pilte. Need peaks vastu võtma uus kosmoseteleskoop Millimetron, mida praegu arendavad Venemaa teadlased.
Nii et kui meil veab, saame teada, kas on ka teisi universumeid.
Sergei Pilipenko
Müüt 4. Universumi uurimine on praktilisest seisukohast kasutu
Skeptikud ütlevad: noh, oletame, et saime teada, et 60 miljoni valgusaasta kaugusel on ussiauk ja see võib viia teise universumini. Kuid see avastus ei muuda meie elu kuidagi ja tavainimeste jaoks on see lihtsalt kasutu! Seetõttu ei tohiks teadlased tegeleda tarbetute uurimistöödega. Parem ühendage jõud ja keskenduge millelegi tõeliselt väärtuslikule. Näiteks vähiravimite otsimine.
Fakt on see, et kõik teadusvaldkonnad on omavahel seotud.
On võimatu arendada mõnda konkreetset valdkonda ilma teisi üldse arendamata. Siis pole edasiminekut kuskil.
Sergei Pilipenko
Kosmoloogia tegeleb tegelikult universumi uurimisega, mitte maiste asjadega. Kuid uurimistulemused astronoomid ja füüsikud leida rakendust tavaliste inimeste elus.
Näiteks on teadlased juba pikka aega arendanud ja katsetanud MUSE spektromeetrit. See on väga tundlik ja võimaldab teil uurida suure taevaala spektrit, kus on kümneid galaktikaid. Ja siis pöördusid arstid nende poole ja ütlesid, et neil on tõesti vaja ülitundlikku spektromeetrit. See aitab saada täpseid andmeid inimese naha parameetrite kohta ja see on vajalik teatud tüüpi vähi diagnoosimiseks.
Astronoomid on koos arstidega läbi viinud katseid ning nüüd töötavad nad MUSE põhjal välja odavama ja kompaktsema seadme, mida saab otse kliinikutes kasutada.
Ja lõpuks, minu arvates kõige olulisem: kosmoloogia annab meile ettekujutuse meie kohast universumis, meie planeedi kohast.
Sergei Pilipenko
Selgub, et elu on väga oluline tegur, mis Universumis palju muudab.
Teadlased on välja arvutanud erinevate kosmoseobjektide erivõimsuse. Näiteks Päikesel on kolossaalne heledus, aga ka väga tahke mass. Seetõttu on massiühiku kohta vabanev energia hulk väike. See ei ole rohkem kui soojusenergia, mis sama ajaühiku jooksul vabaneb hunnik sügisest lagunevaid lehti.
Kui aga võtta elus taim, siis selgub, et fotosünteesi käigus talletab ta kümme tuhat korda rohkem energiat kui Päikese erivõimsus.
Siiski jälgime selle parameetri suurimat väärtust aju loomad ja inimesed. See tähendab, et elusad ja eriti intelligentsed olendid võivad elutut loodust väga aktiivselt mõjutada. Mida me oma planeedil näeme.
Ja kui tahame juhtida vastutustundlikku elustiili ja mõista kõigi oma tegude ja tegevusetuse tagajärgi, siis peame arvestama kõigi selles Universumis eksisteerivate seadustega. Peame neid mõistma. Ja teada, mis võimalused meil on ehk milleks elu põhimõtteliselt võimeline on ja milleks meie võime olla.
Sergei Pilipenko
Loe ka🧐
- 7 müüti meie universumi kohta, mis on veebis väga populaarsed
- 10 kõige kummalisemat objekti universumis
- "Mingil põhjusel vajab universum olendeid, kes suudavad seda mõista": neuroteadlased - selle kohta, milliseid saladusi meie aju peidab