Mari enigme ale fizicii

0
540

Cutia Pandorei

PandoraÎn 1900, fizicianul britanic Lord Kelvin ar fi declarat: „Nimic nou nu mai este de descoperit în fizicǎ acum. Tot ceea ce rămâne este o măsurătoare din ce în ce mai precisă”. Timp de trei decenii, mecanica cuantică și teoria relativității a lui Einstein au revoluţionat domeniul fizicii. Astăzi, nici un fizician nu îndrăzneşte să afirme că au cunoştinţe complete despre fizica universului. Din contră, fiecare nouă descoperire pare să deschidă cutia Pandorei cu şi mai profunde chestiuni.

Energia întunecată

energieOricât de mult s-ar strădui astrofizicienii, universul pur şi simplu nu se poate însuma. Chiar dacă gravitatea o atrage spre interior, dimensiunea spaţiu-timp – „conţinutul” cosmosului – continuă să se extindă spre exterior tot mai repede. Astrofizicienii au propus un agent invizibil care neutralizează gravitatea prin îndepărtarea dimensiunii spațiu-timp, pe care o numesc energie întunecată. Aceasta este o „constantă cosmologică”: o proprietate inerentă a spațiului, care, printr-o „presiune negativă” împinge spațiul către exterior. O dată cu extinderea spaţiului se creezǎ şi energie negativă. Urmărind rata de expansiune, oamenii de știință știu că suma toată a energiei întunecate trebuie să fie mai mult de 70% din întregul conținut al universului. Nimeni însă nu știe unde să caute.

Materia întunecată

MateriaAproximativ 84% din materia din univers nu absoarbe sau emite lumină. „Materia întunecată”, cum este numită, nu poate fi văzutǎ direct, și nici nu a fost încă detectatǎ prin mijloace indirecte. În schimb, existența și proprietățile materiei întunecate se deduc  din efectele gravitaționale asupra materiei vizibile, radiațiilor și structurii universului. Se pare că această substanță umbroasă pătrunde până la marginea galaxiei și este alcătuită din „particule masive care interacționează uşor”, sau WIMP. La nivel mondial, există mai multe detectoare de căutare, dar până în prezent, nici o particulă nu a fost găsitǎ.

Oul spart

oul spartTimpul se scurge, deoarece proprietatea universului numită „entropie” –  sau altfel spus – gradul de organizare a universului, este într-o continuă creştere, fără posibilitate de revers, fiind o chestiune de logică. Particulele sunt cu precădere dezorganizate. Dar întrebarea care se ridică este de ce a fost entropia atât de nesemnificativă în trecut? Sau de ce a fost universul atât de sistematizat la începuturi când o cantitate imensă de energie a fost acumulatǎ într-un spațiu atât de mic?

Meta-universul

meta - universExistǎ universuri paralele?

Datele astrofizice sugerează că mai degrabă dimensiunea spațiu-timp ar fi „plată” decât curbatǎ, și aşa va fi pentru totdeauna. Dacă este așa, atunci regiunea pe care noi o putem vedea (pe care o considerǎm drept „Universul”) este doar o pată de lumină într-un orizont cosmic infinit. În același timp, legile mecanicii cuantice prevăd că există doar un număr finit de configurații posibile de particule în fiecare spaţiu cosmic. Acest lucru înseamnă că există o infinitate de universuri paralele: spaţii cosmice identice cu al nostru, spaţii care diferă doar prin poziția unei singure particule, spaţii care diferă prin pozițiile a două particule, și până la spaţii cosmice care sunt total diferite de al nostru.

E ceva greşit cu această logică sau rezultatul său bizar este adevărat?  Și dacă este adevărat, cum am putea detecta vreodată existenţa universurilor paralele?

Anihilarea particulelor

anihilareaDe ce există mai multă materie decât antimaterie în univers?

Se pare că în univers există o simetrie între materie şi antimaterie, pornind de la teoria Big Bang-ului. Dar dacă materia şi antimateria s-ar gǎsi în cantităţi egale, atunci s-ar anihila total. Protonii ar fi anulaţi de antiprotoni, electronii de pozitroni, neutronii de antineutroni, şi aşa mai departe, rămânând în urmă o întindere de fotoni lipsită de sens şi de materie. Dintr-un anumit motiv, un surplus de materie nu s-a anihilat şi, iată-ne aici; nu avem nici o explicaţie acceptată pentru asta.

Marele sfârşit

marele sfarsitSoarta universului depinde în mare măsură de factorul cu valoare necunoscută: Ω, o unitate de măsură a densităţii materiei și a energiei din cosmos. Dacă Ω este mai mare decât 1, atunci dimensiunea spațiu-timp ar fi „închisǎ”, la fel ca suprafaţa unei sfere enorme. Dacă nu există nici o energie întunecată, un astfel de univers nu s-ar mai extinde și ar începe să se micşoreze, ulterior ar intra în colaps, ceea ce ar însemna „Marele sfârşit”. Dacă universul ar fi închis, dar există energie întunecată, universul sferic s-ar extinde pentru totdeauna.

O altă variantă: dacă Ω este mai mic decât 1, atunci geometria spațiului ar fi „deschisă”, precum suprafața unei șei. În acest caz, soarta sa finală ar fi „Marele îngheţ”, urmat de „Marea scindare”. Mai întâi, extinderea universului către extrior ar distruge galaxiile și stelele, lăsând toată materia rece și deşartă. Apoi, accelerarea ar fi atât de rapidă, încât ar copleși efectele forțelor care menţin atomii împreună și totul s-ar distruge

Dacă Ω = 1, universul ar fi plat, extis în toate direcțiile. Dacă nu există energie întunecată, universul plan se va extinde mereu, dar decelerând continuu până la impas. Dacă există energie întunecată, universul plat nu mai prezintă nici o expansiune, rezultând ulterior „Marea scindare”.

Problema măsurătorii

masuratoareÎn alambicatul câmp de electroni, fotoni şi alte particule fundamentale, mecanica cuantică face legea. Particulele se comportǎ ca valurile mǎrii. Fiecare particulă este descrisă de „funcția de undă” sau distribuția de probabilitate, care indicǎ unde ar trebui să fie locația sa, viteza, precum și alte proprietăți. Particula are o serie de valori pentru toate proprietățile, până în momentul în care una dintre ele este măsurată experimental – de exemplu, locaţia – în ce punct funcția de undă a particulei „se prăbușește” și adoptă o singură locație.

Dar cum și de ce măsurarea particulelor produce colapsul funcției de undă? Problema, cunoscută sub numele de problema măsurătorii, poate părea ezoterică, dar înţelegerea noastră în ceea ce priveşte  realitatea atârna de răspuns.

Teoria undelor Calabi Yau

undeleCând fizicienii afirmǎ că toate particulele elementare sunt de fapt bucle de aceeaşi dimensiune, sau „unde”, fiecare vibrând cu o frecvență diferită, fizica devine mult mai ușor de înţeles. Teoria undelor le permite fizicienilor să reconcilieze legea care reglementează particulele, numită mecanica cuantică, legea care guvernează dimensiunea spațiu-timp, numită relativitatea generală, și să unifice cele patru forțe fundamentale ale naturii într-un singur ansamblu. Dar problema este că teoria undelor poate funcționa doar într-un univers cu 10 sau 11 dimensiuni: trei dimensiuni spațiale mari, șase sau șapte dimensiuni spațiale compacte și dimensiunea timpului. Dimensiunile spațiale compactate – precum undele vibrante – sunt de aproximativ o miliardime de miime din mărimea unui nucleu atomic. Nu existǎ nici o posibilitate de a detecta ceva de dimensiuni atât de mici, și deci nu există nici o modalitate cunoscută de a valida experimental sau invalida teoria undelor.

Fluidele

fluideExistă ordine în haos?

Fizicienii nu pot da o rezolvare exactă la seria de ecuații care descrie comportamentul fluidelor, de la apă la aer şi până la toate celelalte lichide și gaze. De fapt, nu se știe dacă există cu adevărat o soluție generală a așa-numitelor ecuații Navier-Stokes sau, în caz că există, aceasta fie descrie fluidele în general, fie conține singularități. În consecință, natura haosului este greu de înțeles. Fizicieni şi matematicieni se întreabă dacă starea vremii este pur și simplu greu de prevăzut sau este imprevizibilă? Turbulențele transcend descrieri matematice sau totul capătǎ sens printr-o ecuaţie matematică corectă?

Sursa: m.livescience.com

Jurnal Spiritual

LĂSAȚI UN MESAJ

Please enter your comment!
Please enter your name here