Jos poistat kaiken maailmankaikkeuden osasta, mitä jäljellä on? Saatat ajatella, että "ei mitään", mutta ei ole. Voit poistaa kaikki hiukkaset ja antihiukkaset poispäin, kaikki mahdolliset säteilytyypit, kaikki avaruuden kaarevuudet ja gravitaatioaaltojen aallot - ja pysyä täysin tyhjässä tilassa, jossa ei ole mitään tekemistä. Eikö edessäsi ole "mitään"? Vai tuleeko jotain?
Tätä tilaa kutsutaan yleensä kvanttityhjiöksi. Tämä on tyhjän tilan alin energinen tila. Ja yllättävää kyllä, kvanttifysiikka opettaa meille, että nolla energia eli maailmankaikkeuden perustila ei ole itse asiassa nolla. Päinvastoin, se on lopullinen, positiivinen arvo, että:
- se mitattiin havainnoitavasti - pimeän energian vaikutusten ansiosta - ja se oli suunnilleen samanlainen kuin yhden protonin energian lepomassa kuutiometriä kohti
- ja teoreettisesti lasketaan parhaan kykymme mukaan, että sen pitäisi olla 10 120 kertaa suurempi kuin tämä arvo.
Ei ole liioiteltua sanoa, että ymmärrämme "ei mitään" -fysiikan riittävän hyvin ja että meillä ei ole hyvää selitystä sille, miksi tämä nollaenergia ei vähene tai haihtu (eikä muutu ollenkaan) ajan myötä.
Seuraavien vuosikymmenien aikana avaruuden observatoriot - kuten ESA: n Euclid-avaruuden observatoriot ja NASA: n tuleva WFIRST-tehtävä - pystyvät rajoittamaan tämän nollaenergiavakion virheen avaruudessa 1 prosenttiin. (Vaikka tämä on 8%). Mittaamalla kuinka maailmankaikkeus on laajentunut koko historiansa ajan monissa eri paikoissa ja hyvin erilaisilla etäisyyksillä meistä, voimme vahvistaa, että maailmankaikkeuden nollaenergia on sama kaikkialla.
Mutta vastaisiko se "mitään"? Ja mikä tärkeämpää, onko ymmärryksemme ja käsityksemme "ei mitään" -olosuhteista: illuusio vai avain maailmankaikkeuden tärkeimpien salaisuuksien ymmärtämiseen?
Mainosvideo:
Fyysikot Laura Mersini-Houghton ja John Ellis sekä filosofi James Leydimen keskustelivat tästä aiheesta äskettäin Taiteen ja ideoiden instituutin kokouksessa Yhdysvalloissa. Ongelmana on, että vaikka tämä ei ole harhaa, emme voi sopia siitä, mitä "ei mitään" tarkoittaa "ei mitään", "tyhjyys". Nimittäin:
- Onko tämä lähtötilanteen energiatila, joka olisi voinut olla aiemmin (esimerkiksi paljon korkeampi)? Esimerkiksi kosmisen inflaation aikana.
- Onko tämä tilan ja ajan ulkopuolella oleva tila, josta itse asiassa aika-aika syntyy (todellisesta tyhjyyden tilasta)? Onko tällaista tilaa olemassa ollenkaan ja onko sen olemassaololla merkitystä?
- Onko tämä tyhjyyden tila maailmankaikkeudessa, joka voi olla erilainen kuin vastaava tila toisessa multiversumin taskussa?
- Vai onko se kosminen tyhjiö, kaikella virtuaalisella energialla ja joka voi muuttua siinä olevan mukaan?
On jotenkin outoa uskoa, että "tyhjyytemme" ei ehkä ole sellainen "tyhjyys" missään muualla, muualla.
Mutta luulemme, että täältä iso bang alkoi! Siirtymässä korkeammasta nollaenergiasta alempaan laajeneva maailmankaikkeus, joka oli täynnä itse avaruuteen ominaista energiaa, meni alempaan tilaan, ja tämä siirtymä johti kaiken aineen, antiaineen ja säteilyn syntymiseen universumissamme. On jopa mahdollista, että tulevaisuudessa meitä odottaa toinen samanlainen siirtymä, jolla on erilainen, kylmempi, Big Bang.
Totta, tällainen päättely miellyttää meitä vähän. Tämä "ei-fysiikka" kuulostaa jonkin fysiikalta. Kun emme halua ymmärtää mitään, ideomme vievät meidät avaruudesta jo ennen maailmankaikkeuden syntymää, muuten mikä siinä on? Kuinka voit puhua jostakin "puolesta", kun sinulla ei ole tilaa? Kuinka voit ymmärtää mikä on "ennen", jos aikaa ei ole?
Ja mitä tämä "ei mitään" ole, se sisältää koko maailmankaikkeuden.
Monet fyysikot väittävät, että on mahdotonta ymmärtää mitään perusteellisesti, ennen kuin ymmärrämme mikä "mikään" on. Koska emme ymmärrä, mistä perustuslait tulevat, ellemme ymmärrä, mitkä perustuslait hallitsevat tyhjän tilan luonnetta.
Siten voimme sanoa, että maailmankaikkeutemme tuli todella tyhjästä, tyhjyydestä, tyhjästä, ja sen lopullinen tila voi asymptoottisesti pyrkiä olemattomuuteen pitkän ajan kuluttua. Mutta vain, jos hyväksymme kuvauksen fyysisestä "ei mitään" tosi mitään. Tämä "ei mitään" -määritelmä itsessään ei voi riippua avaruuden, ajan ja maailmankaikkeuden "sääntöjen" määritelmästämme; fyysikkojen, filosofien ja muiden ei tarvitse sopia tästä asiasta. Ei ole vain fyysistä kokeilua, jonka avulla voimme sanoa, heh, näyttää siltä, että olemme lopulta muuttaneet sen tyhjäksi.
Mutta on asioita, joista olemme varmoja varmasti: emme ole aina olleet olemassa; emme ole aina olemassa; olemme olemassa nyt. Riippumatta siitä, mitä "ei mitään" on, olemme kaikki jotain. Ja kaikki, jossain määrin tai toisessa, syntyi tyhjästä, riippumatta siitä, mitä mikään ei ollut. Ja sikäli kuin ymmärrämme maailmankaikkeuden, jonain päivänä se palaa loputtoman fyysisen tyhjyyden tilaan. Mutta mikä on tämän lopullisen "tyhjyyden" luonne - emme ole vielä vastanneet tähän kysymykseen.
ILYA KHEL
