Vuonna 1900 brittiläinen fyysikko lordi Kelvin sanoi:”Fysiikassa ei ole mitään uutta löydettävää. Ainoa jäljellä on tehdä entistä tarkempia mittauksia. Vuodesta 1900 lähtien, yli kolmen vuosikymmenen ajan, tutkijat kehittivät kuitenkin kvantimekaniikan, joka osoittautui yhteensopimattomaksi yleisen suhteellisuusteorian kanssa, mikä aiheutti yhden fysiikan syvimmistä ristiriitaisuuksista.
Nykyään kukaan tutkija ei uskalla väittää, että fyysinen tietomme maailmankaikkeudesta on loppumassa. Päinvastoin, jokaisella uudella löytöllä näyttää olevan vain enemmän ratkaisematta olevia kysymyksiä. Alasti tiede esittelee valikoiman fysiikan suurimpia ratkaisemattomia mysteerejä.
Mikä on tumma energia?
Universumi laajenee edelleen yhä nopeammin huolimatta siitä, että siinä toimiva päävoima - vetovoima tai painovoima - on vastapainona. Tämän vuoksi astrofysiikit ovat ehdottaneet, että siellä on näkymätön aine, joka toimii vastapainona tälle vakavuudelle. He kutsuvat sitä tummaksi energiaksi. Yleisesti hyväksytyssä käsityksessä tumma energia on "kosmologinen vakio", itsensä avaruuden luovuttamaton ominaisuus, jolla on "negatiivinen paine". Mitä enemmän tilaa laajenee, sitä enemmän sitä (tilaa) syntyy, ja sen mukana pimeää energiaa. Universumin havaittujen kasvunopeuksien perusteella tutkijat ovat päättäneet, että tumman energian on oltava vähintään 70% maailmankaikkeuden kokonaispitoisuudesta. Mutta ei vielä ole selvää, mikä se on ja mistä sitä etsiä.
Kuva: livescience.com
Mainosvideo:
Mikä on tumma aine?
On selvää, että noin 84% maailmankaikkeuden aineesta ei absorboi tai säteile valoa. Tummaa ainetta ei voida nähdä suoraan. Sen olemassaolo ja ominaisuudet ovat kiinteitä johtuen sen painovoimavaikutuksesta näkyvään aineeseen, säteilyyn ja maailmankaikkeuden rakenteen muutoksiin. Tämä tumma aine läpäisee galaksin reunat ja koostuu "heikosti vuorovaikutuksessa olevista massiivisista hiukkasista". Toistaiseksi yksikään ilmaisimista ei ole kyennyt havaitsemaan näitä hiukkasia.
Kuva: livescience.com
Miksi "ajan nuoli" on olemassa? Aika on siirtymässä eteenpäin. Tämä johtopäätös voidaan tehdä perustuen maailmankaikkeuden ominaisuuteen, nimeltään "entropia", joka on määritelty kasvavan häiriön tasoksi. Entropian nousua ei voida kääntää sen jälkeen, kun se on jo tapahtunut.”Ajan nuoli” on käsite, joka kuvaa aikaa suorana linjana menneisyydestä tulevaisuuteen. "Kaikissa prosesseissa on omistettu suunta, jossa prosessit kulkevat itsestään enemmän järjestetystä tilasta vähemmän tilattuun tilaan." Mutta pääkysymys on seuraava: miksi entropia oli matalalla tasolla maailmankaikkeuden syntymäaikana, kun suhteellisen pieni tila oli täynnä kolossaalista energiaa?
Kuva: livescience.com
Onko olemassa rinnakkaisia universumeja?
Astrofysikaaliset todisteet viittaavat siihen, että avaruus-ajan jatkuvuus voi olla "tasainen" kuin kaareva, mikä tarkoittaa, että se jatkuu loputtomiin. Jos on, niin maailmankaikkeus on vain yksi äärettömän suuresta Multiverseista. Fyysikkojen Andrei Linden ja Vitaly Vanchurinin vuonna 2009 suorittamien laskelmien mukaan suuren räjähdyksen jälkeen muodostui kymmeneskymmenes kymmenes voima seitsemänteen voimaan (10 ^ 10 ^ 10 ^ 7) maailmankaikkeuteen. Paljon. Paljon. Jos on olemassa rinnakkaisia universumeja, kuinka voisimme koskaan havaita niiden läsnäolon?
Kuva: livescience.com
Miksi aineessa on paljon enemmän kuin antimateria?
Itse asiassa kysymys ei ole siitä, miksi on enemmän ainetta kuin vastakkaisesti ladattua antimateriaa, vaan miksi jotain on olemassa. Jotkut tutkijat spekuloivat, että Ison räjähdyksen jälkeen aine ja antimateria olivat symmetrisiä. Jos näin olisi, maailma, jonka näemme, tuhoutuisi välittömästi - elektronit reagoivat antielektronien kanssa, protonit - antiprotonien kanssa ja niin edelleen, jättäen taakse vain valtavan määrän "alasti" fotoneja. Jostain syystä on kuitenkin huomattavasti enemmän ainetta kuin antimateriaa, joka antaa meille kaikille mahdollisuuden olla olemassa. Tälle ei ole yleisesti hyväksyttyä selitystä.
Kuva: livescience.com
Kuinka mitata kvanta-aaltojen toimintojen romahtamista?
Fotonien, elektronien ja muiden alkuainehiukkasten omituisessa valtakunnassa kvanttimekaniikka on laki. Hiukkaset eivät käyttäydy kuin pienet pallot, ne käyttäytyvät kuin aallot, jotka kulkevat valtavien alueiden yli. Jokainen partikkeli kuvataan aaltofunktiolla, joka osoittaa sen mahdollisen sijainnin, nopeuden ja muut ominaisuudet. Itse asiassa hiukkasella on arvoalue kaikille ominaisuuksille, kunnes se mitattiin kokeellisesti. Havaitsemishetkellä sen aaltofunktio "romahtaa". Mutta miten ja miksi todellisuuden hiukkasten mittaukset, joiden havaitsemme romahtavan niiden aaltofunktion vuoksi? Kysymys mittausongelmasta saattaa vaikuttaa esoteeriselta, mutta meidän on silti päästävä lähemmäksi ymmärrystä siitä, mikä todellisuus on ja onko sitä lainkaan olemassa.
Kuva: livescience.com