Наш Универзум је много, много једноставнији него што се чини.
Изненадићете се када чујете да је наш Универзум заправо прилично једноставан - наше козмолошке теорије су неразумно комплексне, каже један од водећих теоретских физичара у свијету. Такав закључак може изгледати нелогично: на крају, да би се схватила истинска комплексност природе, треба размишљати шире, проучавати ствари у мањем и мањем обиму, додати нове варијабле једнаџбама, измислити “нову” и “егзотичну” физику. Једног дана ћемо сазнати шта је тамна материја, добити идеју где се скривају гравитациони таласи - ако само наши теоретски модели постану развијенији и више ... комплексни.
Ово није случај, каже Неил Турк, директор Периметричног института за теоријску физику у Онтарију, Канада. Према Туроку, ако нам Универзум, на највећој и најмањој скали, каже нешто, то је због његове невероватне једноставности. Али да би ово у потпуности схватили, потребна нам је револуција у физици.
У интервјуу за Дисцовери, Турк је приметио да су највећа открића последњих деценија потврдила структуру Универзума на космолошкој и квантној скали..
"У великој мери, мапирали смо цело небо - космичку микроталасну позадину - и мерили еволуцију Универзума, процес његове промене, процес њеног ширења ... и ова открића показују да је Универзум невероватно једноставан", каже он. Другим речима, можете описати структуру Универзума , његова геометрија, густина материје је само један број ".
Најфасцинантнији закључак овог аргумента је да је лакше описати геометрију Универзума само једним бројем него описати нумерички најједноставнији атом о коме знамо - атом водоника. Геометрија атома водоника описана је са три броја, који произлазе из квантне карактеристике електрона у орбити око протона..
"То нам говори да је Универзум глатка, али има мали ниво осцилација, који је описан овим бројем. То је све. Универзум је најједноставнија ствар коју знамо.".
Негде на супротном крају скале, нешто слично се десило када су физичари истраживали Хигсово поље користећи најсложеније машине које су икада направили људи, Велики Хадронски Колајдер. Када су 2012. физичари историјски открили Хигсову бозонску интермедијарну честицу, Хигсов бозон, испоставило се да је то најједноставнији тип описан у моделу стандардних честица..
"Природа користи минимално решење, минимални механизам који се може замислити само да би дао честице њихову масу, њихов електрични набој, и тако даље", каже Турк..
Физичари 20. века су нас учили да ако повећате тачност и закорачите у квантни свет, наћи ћете зоолошки врт нових честица. Пошто су експериментални резултати произвели много квантних информација, теоријски модели су предвидели још више честица и сила. Али сада смо дошли до раскршћа, када многи од наших напредних теоријских идеја о томе шта лежи "изван" нашег садашњег разумевања, физичари очекују неке експерименталне резултате који ће потврдити предвиђања..
"Нашли смо се у чудној ситуацији када нам Свемир говори, он нам говори да је изузетно једноставан. У исто време, теорије које су биле популарне (последњих 100 година развоја физике) постају сложеније, произвољне и непредвидиве" каже он.
Турк указује на теорију струна, која је констатована као "теорија коначног уједињења", обавијајући све тајне универзума у уредном паковању. А такође и тражење доказа о инфлацији - брзој експанзији Универзума, коју је искусио скоро одмах након Великог праска пре око 14 милијарди година - у облику примарних гравитационих таласа урезаних на космичком микроталасном позадини, „ехо“ Великог праска. Али док тражимо експерименталне доказе, ми се ухватимо за сламу; експериментални докази једноставно нису у складу са нашим неподношљиво сложеним теоријама.
Наше космичко порекло
Туроков теоретски рад посвећен је поријеклу Универзума, теме која је привукла много пажње у посљедњих неколико мјесеци..
Прошле године, БИЦЕП2 сарадња, која користи телескоп на јужном полу, за проучавање реликтног зрачења, најавила је откривање сигнала примарних гравитационих таласа. Ова врста "свети грал" космологије - откриће гравитационих таласа генерисаних Великим праском може потврдити инфлаторне теорије Универзума. Али нажалост за БИЦЕП2 тим, они су најавили "откриће" чак и пре него што је европски плански свемирски телескоп (који такође мапира микроталасну позадину) показао да је сигнал БИЦЕП2 изазван прашином у нашој галаксији, а не древним гравитационим таласима..
Шта ако примарни гравитациони таласи никада не нађу? Многи теоретичари који су своје наде везали за Велики прасак с каснијим периодом брзе инфлације могу бити разочарани, али, према Туроку, "то ће бити снажан наговештај" да Велики прасак (у класичном смислу) можда није апсолутни почетак Универзума..
"Најтеже ми је описати сам Велики прасак математички", додаје Турк..
Можда ће циклични модел еволуције универзума - када се наш Универзум сруши и почне изнова - боље одговарати опажањима. Такви модели не производе нужно примарне гравитационе таласе, а ако се ови таласи не открију, наше инфлаторне теорије ће можда бити потребно побољшати..
Што се тиче гравитационих таласа, који су, према предвиђањима, произведени брзим кретањем масивних објеката у нашем модерном Универзуму, Турк је сигуран да смо достигли такав степен осетљивости да би их наши детектори ускоро детектовали, потврђујући један од Ајнштајнових предвиђања о теми простор-време. "Очекујемо да видимо гравитационе таласе од судара црних рупа у наредних пет година".
Следећа револуција?
Од највеће скале до најмањих, свемир изгледа да је "без размјера" - другим ријечима, без обзира на просторну или енергетску скалу на коју гледате, не постоји ништа "специјално" о скали. И овај закључак говори у прилог чињеници да је Универзум много једноставнији од сувремених теорија..
„Ово је криза, али криза у најбољем случају“, каже Турк.
Дакле, да бисмо објаснили порекло Универзума и помирили се са неким од најтајанственијих тајни нашег Универзума, као што је тамна материја и тамна енергија, можда ћемо морати да посматрамо космос потпуно другачије. За то ће бити потребна револуција у разумевању физике, револуционарни приступ, упоредив по снази са Ајнштајновом спознајом да су простор и време две стране истог новчића, када је формирана општа теорија релативности..
"Потребан нам је потпуно другачији поглед на фундаменталну физику. Дошло је време за радикално нове идеје", закључује Турк, истичући да је сада сјајно време да се млади људи укључе у теоријску физику, јер ће следећа генерација највероватније окренути наше разумевање Универзума..
