18 didžiausių neatskleistų fizikos paslapčių

Teigiama, kad 1900 m. britų fizikas lordas Kelvinas yra pasakęs: „Daugiau fizikoje nebėra ką atrasti. Telieka tik viską kuo tiksliau išmatuoti.“ Praėjus trejetui dešimtmečių, kvantinė mechanika ir A.Einsteino reliatyvumo teorija šioje srityje įvykdė revoliuciją. Mūsų dienomis joks fizikas nedrįstų teigti mūsų fizikinių žinių apie Visatą išbaigtumo. Atvirkščiai – atrodo, kad kiekvienas naujas atradimas vis plačiau atveria Pandoros skrynią, kupiną vis didesnių, vis gilesnių fizikos klausimų.

Juodosios skylės gravitacija tokia stipri, kad pabėgimo iš jos greitis viršija šviesos greitį – didžiausią įmanomą.<br>123rf nuotr.
Juodosios skylės gravitacija tokia stipri, kad pabėgimo iš jos greitis viršija šviesos greitį – didžiausią įmanomą.<br>123rf nuotr.
Kaip garso bangos kuria šviesas?<br>123rf nuotr.
Kaip garso bangos kuria šviesas?<br>123rf nuotr.
Kai kurie fizikai spėja, kad gravitacija gali veikti kaip dalelė papildomuose matmenyse.<br>123rf nuotr.
Kai kurie fizikai spėja, kad gravitacija gali veikti kaip dalelė papildomuose matmenyse.<br>123rf nuotr.
Fizikai dalelių greitintuvuose jau apjungė elektromagnetinę ir silpnąją branduolinę sąveiką.<br>AFP/Scanpix nuotr.
Fizikai dalelių greitintuvuose jau apjungė elektromagnetinę ir silpnąją branduolinę sąveiką.<br>AFP/Scanpix nuotr.
Į klausimą, ar realybė egzistuoja, savo atsakymo versiją pateikė filmo „Matrica“ kūrėjai.<br>ViDA Press nuotr.
Į klausimą, ar realybė egzistuoja, savo atsakymo versiją pateikė filmo „Matrica“ kūrėjai.<br>ViDA Press nuotr.
Iš juodosios skylės niekas nesklinda, išskyrus lėtą šiluminės spinduliuotės srautą, žinomą kaip Hawkingo spinduliuotė.<br>AFP/Scanpix nuotr.
Iš juodosios skylės niekas nesklinda, išskyrus lėtą šiluminės spinduliuotės srautą, žinomą kaip Hawkingo spinduliuotė.<br>AFP/Scanpix nuotr.
„Tamsiosios materijos“ tiesiogiai išvysti neįmanoma, o ir netiesioginiais būdais jos užfiksuoti nepavyko.<br>Reuters/Scanpix nuotr.
„Tamsiosios materijos“ tiesiogiai išvysti neįmanoma, o ir netiesioginiais būdais jos užfiksuoti nepavyko.<br>Reuters/Scanpix nuotr.
Gali būti, kad mūsų regimas regionas tėra lopinėlis be galo didelio multivisatos „skiautinio“.<br>123rf nuotr.
Gali būti, kad mūsų regimas regionas tėra lopinėlis be galo didelio multivisatos „skiautinio“.<br>123rf nuotr.
Daugiau nuotraukų (8)

Lrytas.lt

Apr 17, 2017, 6:24 PM, atnaujinta Apr 21, 2017, 6:32 PM

Atrinkome 18 garsiausių dar neatsakytų fizikos klausimų. Sužinosite apie paralelines visatas, kodėl laikas atrodo judantis tik viena kryptimi ir kodėl nesuprantame chaoso. Redaktoriaus pastaba: šis sąrašas pirmą kartą buvo publikuotas 2012 metais, o 2017 metų vasario 27 dieną jis buvo atnaujintas, atsižvelgiant į naujesnę informaciją ir atliktus tyrimus.

1. Kas yra tamsioji energija?

Kad ir kiek astrofizikai skaičiuoja, Visatos sąskaitose balanso pasiekti jiems nepavyksta. Nors gravitacija erdvėlaikio audinį traukia vidun, jis vis vien plečiasi greitėdamas. Siekdami tai aprašyti, astrofizikai pasiūlė nematomą veikėją, besipriešinantį gravitacijai ir plečiantį erdvėlaikį į visas puses. Pavadino jį tamsiąja energija.

Plačiausiai pripažįstamame tamsiosios energijos modelyje tai yra „kosmologinė konstanta“: įgimta pačios erdvės savybė, pasireiškianti erdvę plečiančiu „neigiamu slėgiu“. Erdvei plečiantis, sukuriama vis daugiau erdvės, o taip pat – daugiau tamsiosios energijos. Remdamiesi plėtimosi greičio stebėjimais mokslininkai suskaičiavo, kad visa tamsioji energija sudaro per 70 procentų visatos turinio. Bet niekas nežino, kaip ją būtų galima aptikti. Lig šiol tyrėjai sugebėjo tik kiek susiaurinti tamsiosios energijos paieškų lauką.

2. Kas yra tamsioji materija?

Duomenys rodo, kad apie 84 proc. Visatos materijos nesugeria ir nespinduliuoja šviesos. Vadinamosios „tamsiosios materijos“ tiesiogiai išvysti neįmanoma, o ir netiesioginiais būdais jos užfiksuoti nepavyko. Tamsiosios materijos egzistavimas ir savybės nustatytos iš jos gravitacinio poveikio regimajai materijai, spinduliavimui ir Visatos struktūrai. Manoma, kad ši paslaptinga materija susikaupusi galaktikose pakraščiuose ir gali būti sudaryta iš „silpnai sąveikaujančių masyvių dalelių“. Pasaulyje yra keletas šias daleles medžiojančių detektorių, bet kol kas nė vienos aptikti nepavyko. Viename naujame tyrime keliama idėja, kad tamsioji materija gali formuoti per Visatą nusidriekusias ilgas, plonas gijas ir šios gijos gali driektis iš Žemės tarsi plaukai.

3. Kodėl egzistuoja laiko strėlė?

Laikas teka į priekį dėl Visatos – kurią laikysime uždara sistema – savybės, kad jos entropija (grubiai tariant, netvarkos lygis) tik didėja, tad atsiradusios entropijos sumažinti niekaip neįmanoma. Entropijos didėjimo faktas yra pagrindžiamas logiškai: yra daugiau galimybių išdėstyti daleles netvarkingai, negu tvarkingai, tad, vykstant kokiems nors procesams, jos linkusios išsibarstyti. Bet pagrindinis klausimas išlieka – kodėl praeityje entropija buvo tokia maža? Kitaip tariant, kodėl Visata pradžioje buvo tokia tvarkinga, kai neįsivaizduojamai didelė energija buvo sukimšta į mažytę erdvę?

4. Ar egzistuoja paralelinės visatos?

Astrofiziniai duomenys rodo, kad erdvėlaikis veikiau yra „plokščias“, o ne išlenktas, tad yra begalinis. Jei taip, tada mūsų regimas regionas (kurį laikome „visata“), tėra lopinėlis be galo didelio multivisatos „skiautinio“. O kvantinės mechanikos dėsniai rodo, kad kiekviename tokiame lopinyje galimų dalelių kombinacijų skaičius yra baigtinis (10^10^122 skirtingų galimybių). Taigi begaliniame tokių kosminių lopinėlių skaičiuje dalelių išsidėstymai turi kartotis begalybę kartų. Tai reiškia, kad yra begalinis skaičius paralelinių visatų: kosminių skiaučių, lygiai tokių pačių kaip mūsiškė (kurioje yra kitas jūsų variantas), bei besiskiriančių vos vienos dalelės pozicija, besiskiriančių dviejų dalelių pozicija ir taip toliau iki pat visatų, nė iš tolo neprimenančių mūsiškės.

Ar tokiuose svarstymuose yra kokia nors loginė klaida, ar šios keistos išvados teisingos? Jei teisingos, kaip galėtume apčiuopti paralelių visatų egzistavimą?

5. Kodėl materijos daugiau nei antimedžiagos?

Klausimas, kodėl medžiagos yra daug daugiau, nei jos priešingo krūvio ir sukinio dvynio – antimedžiagos, iš esmės yra klausimas, kodėl iš viso kažkas egzistuoja. Atrodytų, Visata turėtų elgtis su medžiaga ir antimedžiaga simetriškai, tad Didžiojo sprogimo metu turėtų susidaryti po lygiai medžiagos ir antimedžiagos. Bet jei taip būtų nutikę, jos viena kitą būtų sunaikinusios – anihiliavusios: protonai butų išnykę drauge su antiprotonais, elektronai su antielektronais (pozitronais), neutronai su antineutronais, ir taip toliau. Tebūtų likusi fotonų kupina erdvė be materijos. Dėl kažkokios priežasties, anihiliavo ne visa medžiaga, o iš to likučio susidarė viskas, ką regime ir ko ne, įskaitant ir mus pačius, keliančius šį klausimą ir neturinčius jokio patenkinamo paaiškinimo. Iki šiol detaliausias testas, publikuotas 2015 metų rugpjūtį, patvirtino, kad medžiaga ir antimedžiaga yra veidrodiniai viena kitos atspindžiai, ir nesuteikė jokių naujų užuominų, galinčių padėti išgliaudyti materijos dominavimo paslaptį.

6. Koks Visatos likimas?

Visatos lemtis labai priklauso nuo faktoriaus, kurio reikšmė nežinoma: Ω, materijos ir energijos tankio pasiskirstymo kosmose mato. Jei Ω daugiau už 1, tada erdvėlaikis „uždaras“, kaip didžiulės sferos paviršius. Jei nebūtų tamsiosios energijos, tokia visata galiausiai nustotų plėstis ir imtų trauktis, kol sukristų į save, kolapsuotų – įvyktų „Didysis susispaudimas“. Jei Visata uždara, bet tamsioji energija yra, sferiška visata plėstųsi amžinai.

O jei Ω mažiau už 1, tada erdvės geometrija būtų „atvira“, kaip balno paviršius. Šiuo atveju ji baigtųsi „Didžiuoju užšalimu“, po kurio vyktų „Didysis suplėšymas“: iš pradžių Visatos spartėjantis plėtimasis atskirtų galaktikas ir žvaigždes, o materija liktų šalta ir vieniša. Paskui plėtimosi greitėjimas taip sustiprėtų, kad viršytų atomus drauge laikančias jėgas, tad galiausiai viskas suirtų.

Jei Ω = 1, visata plokščia ir yra begalinė visomis kryptimis. Jei tamsiosios energijos nėra, tokia plokščia visata plėstųsi vis lėtėdama, kol galiausiai visiškai sustotų. Jei tamsioji energija yra, plokščią visatą galiausiai ištiktų toji pati Didžiojo suplyšimo lemtis. Kaip bebūtų, visatos mirtis artinasi.

7. Ar realybė egzistuoja?

Keistajame elektronų, fotonų ir kitų panašaus plauko fundamentaliųjų dalelių pasaulyje viešpatauja kvantinės mechanikos dėsniai. Dalelės neprimena mažų kamuoliukų, jos veikiau panašios į dideliame plote išsklidusias bangas. Kiekvieną dalelę apibūdina „bangos funkcija“ arba tikimybių pasiskirstymas, rodantis kokios jos vietos, greičio ir kitos savybės labiau tikėtinos, bet ne kokios yra.

Dalelės savybės nusakomos verčių ruožais, kol kurią nors – tarkime, jos vietą – eksperimentiškai neišmatuoja ir tada dalelės bangos funkcija „kolapsuoja“, o dalelės vieta tampa vienareikšmė.

Bet kaip ir kodėl dalelės savybių matavimas priverčia dalelės funkciją kolapsuoti ir taip sukurti konkrečiai suvokiamą realybę? Šis klausimas, vadinamoji matavimo problema, skamba kaip ezoterika, bet nuo atsakymo į jį priklauso mūsų supratimas, kas yra realybė, ar ji iš viso egzistuoja.

8. Ar stygų teorija teisinga?

Visas elementariąsias daleles laikant skirtingu dažniu virpančiomis vienmatėmis gijomis, arba „stygomis“, fizika tampa daug paprastesnė. Naudodami stygų teoriją fizikai gali apjungti daleles aprašančius dėsnius, vadinamąją kvantinę mechaniką, su aprašančiais erdvėlaikį, tai yra, bendruoju reliatyvumu, ir apjungti keturias fundamentaliąsias gamtos jėgas į vieningą teorinį modelį. Tik bėda, kad stygų teorija gali veikti tik visatoje, turinčioje 10 ar 11 matmenų: tris dideles erdvės, šešias ar septynias kompaktiškas erdvės dimensijas, ir laiko dimensiją.

Kompaktiškos erdvinės dimensijos – kaip ir pačios vibruojančios stygos – yra maždaug milijardinės trilijonosios atomo branduolio dydžio dalies matmenų. Tokių mažų objektų aptikti neįmanoma, tad nėra ir jokio žinomo būdo, kaip stygų teoriją patvirtinti ar atmesti eksperimentiškai.

9. Ar yra tvarka chaose?

Fizikai negali išspręsti lygčių, aprašančių skysčių elgesį – nuo vandens iki oro ir visų kitų skysčių ir dujų. Tiesą sakant, nėra žinoma, ar bendri vadinamųjų Navier-Stokes lygčių sprendiniai iš viso egzistuoja, bei, jeigu sprendiniai egzistuoja, ar jie aprašo skysčius visur, ar juose yra iš esmės neapibrėžti singuliarumo taškai. Dėl to chaoso prigimtis nėra gerai suprantama.

Fizikai ir matematikai laužo galvas, ar orus yra tiesiog sunku prognozuoti, ar jie nenuspėjami iš prigimties? Ar turbulencija matematiškai neapibūdinama ar tam tiesiog reikia tinkamos matematikos?

10. Ar Visatos jėgos apsijungia į vieną jėgą?

Visatoje veikia keturios fundamentalios jėgos: elektromagnetinė, stiprioji branduolinė sąveika, silpnoji branduolinė sąveika ir visuotinė trauka. Kol kas fizikai žino, kad pakankamai padidinus energiją – tarkime, dalelių greitintuve – trys iš šių jėgų „apsijungia“ ir tampa viena jėga. Fizikai dalelių greitintuvuose jau apjungė elektromagnetinę ir silpnąją branduolinę sąveiką. Padidinus energiją, tas pat turėtų nutikti ir su stipriąja branduoline sąveika, bei, galiausiai, visuotinės traukos jėga.

Bet nors teorijos rodo, kad tai turėtų nutikti, gamtos požiūris į teorijas kartais būna perdėm skeptiškas. Kol kas joks dalelių greitintuvas nėra pasiekęs energijos, kad galėtų apjungti stipriąją sąveiką su elektromagnetizmu ir silpnąja sąveika. Norint įjungti ir visuotinės traukos jėgą, reikėtų dar daugiau energijos. Nežinia, ar mokslininkai galėtų tokios galios greitintuvą sukurti; šalia Ženevos veikiantis Didysis hadronų priešpriešinių srautų greitintuvas („Large Hadron Collider“, LHC) dalelėms gali suteikti trilijonų elektronvoltų eilės energiją (apie 14 teraelekronvoltų, TeV). Norint pasiekti didžiajam apjungimui būtiną energiją, dalelėms reikėtų dar bent trilijoną kartų didesnės energijos, tad tokias teorijas fizikai turi pagrįsti tik netiesioginiais įrodymais.

Tačiau Didžiojo suvienijimo teorijos (angl. Grand Unified Theories, GUT) be energijos klausimo turi ir kitų problemų, nes jų prognozės skiriasi nuo stebėjimų rezultatų. Yra keletas GUT, kuriose teigiama, kad protonai per labai ilgą laiką (~10^36 metų) turėtų virsti kitomis dalelėmis. Toks įvykis nėra niekados pastebėtas, tad arba protonai gyvuoja daug ilgiau nei manoma, arba jie iš tiesų bus stabilūs amžinai. Kai kuriose GUT prognozuojamas magnetinių monopolių egzistavimas – izoliuotų magneto „šiaurės“ ir „pietų“ polių, – kurių irgi niekas nėra regėjęs. Gali būti, kad tiesiog neturime pakankamai galingo dalelių greitintuvo. O gal fizikai neteisingai supranta, kaip veikia Visata?

11. Kas vyksta juodosiose skylėse?

Kas nutinka objekto informacijai, kai jį įsiurbia juodoji skylė? Pagal esamas teorijas, įmetus geležies kubą į juodąją skylę, informacijos apie jį atgauti niekaip nebūtų įmanoma. Taip yra todėl, kad jos gravitacija tokia stipri, jog pabėgimo iš jos greitis viršija šviesos greitį – didžiausią įmanomą. Visgi kvantinė mechanika teigia, kad kvantinės informacijos sunaikinti neįmanoma.

Kvantinė informacija skiriasi nuo informacijos, saugomos kaip 1 ir 0 kompiuteriuose, ar informacijos smegenyse. Taip yra, nes kvantų teorijos tikslios informacijos apie būsimą objekto vietą nepateikia – tik atskleidžia labiausiai tikėtiną vietą ar labiausiai tikėtiną kokių nors veiksmų rezultatą. Todėl įvairių įvykių tikimybių suma turėtų būti lygi 1 (arba 100 procentų). Pavyzdžiui, mėtant lošimo kauliuką, kiekvieno skaičiaus pasirodymo tikimybė lygi 1/6, o visų pusių metimų tikimybių suma lygi 1, ir kokio nors įvykio tikimybė negali būti didesnė už 100 proc. Taigi kvantų teorija vadinama unitarine. Žinant sistemos baigtį, galima paskaičiuoti jos pradžią.

Juodosios skylės apibūdinimui pakanka masės, kampinio momento (jei ji sukasi) ir krūvio. Iš juodosios skylės niekas nesklinda, išskyrus lėtą šiluminės spinduliuotės srautą, žinomą kaip Hawkingo spinduliuotė. Kiek žinome, neįmanoma suskaičiuoti, ką juodoji skylė iš tiesų prarijo. Informacija sunaikinama. Tačiau kvantinėje teorijoje informacija be pėdsako negali išnykti. Taip ir kyla informacijos paradoksas.

Šia tema atlikta daug darbų, o 2015 metais Stephenas Hawkingas ir Stephenas Perry'is iškėlė mintį, kad informacija ne nugrimzta į juodosios skylės gelmes, o lieka ant jos ribos, vadinamojo įvykių horizonto. Paradoksą bando išspręsti ir daugelis kitų mokslininkų. Kol kas fizikai dėl vieningo sprendimo nesutaria ir, tikėtina, dar ilgokai nesutars.

12. Ar egzistuoja „nuogas“ singuliarumas?

Singuliarumas atsiranda, kai kokia nors „daikto“ savybė yra begalinė, tad žinomi fizikos dėsniai nebegalioja. Juodųjų skylių centre yra be galo mažas ir tankus taškas (kuriame yra baigtinis materijos kiekis) – šis taškas vadinama singuliarumu. Matematikoje singuliarumai pasitaiko dažnai – tarkime, dalinant iš nulio, vertikalios koordinačių plokštumos linijos reikšmė yra „begalinė“. Tiksliau, vertikalios linijos reikšmė tiesiog neapibrėžta. Bet kaip singuliarumas atrodo? Ir kaip jis sąveikauja su likusia Visata? Ir ką tai reiškia, kai kas nors neturi realaus paviršiaus ir yra be galo mažas?

„Nuogas“ singuliarumas yra toks, koks gali sąveikauti su likusia Visata. Juodosios skylės turi įvykių horizontą – sferinę sritį, iš kurio niekas negali ištrūkti, netgi šviesa. Iš pirmo žvilgsnio galima pamanyti, kad „nuogų“ singuliarumų problema bent jau juodųjų skylių atveju, iš dalies išspręsta, kadangi niekas negali ištrūkti iš už jo ribų ir kaip nors paveikti likusios visatos (toks singuliarumas yra „apsirengęs“, kai „nuogas“ singuliarumas yra juodoji skylė be įvykių horizonto).

Bet ar gali susiformuoti singuliarumas be įvykių horizonto, tebelieka neaišku. O jei gali, tada tektų peržiūrėti Alberto Einsteino Bendrojo reliatyvumo teoriją, nes sistemoms pernelyg priartėjus prie singuliarumo, ji netenka prasmės. „Nuogi“ singuliarumai taip pat gali veikti kaip kirmgraužos, kurios taip pat būtų ir laiko mašinos, nors jų egzistavimo gamtoje įrodymų nėra.

13. Krūvio-pariteto simetrijos pažeidimas

Sukeitus dalelę su jos antimedžiagos atitikmeniu, fizikos dėsniai turėtų likti tokie patys. Tad, pavyzdžiui, teigiamą krūvį turintis protonas turėtų atrodyti taip pat, kaip neigiamą krūvį turintis antiprotonas. Toks yra krūvio simetrijos principas. Sukeitus dešinę pusę su kaire fizikos dėsniai neturėtų pasikeisti. Tai – pariteto simetrija. Drauge tai yra krūvio ir pariteto (CP) simetrija. Dažniausiai ši fizikos taisyklė nebūna pažeidžiama. Tačiau kai kurios egzotiškos dalelės šią simetriją pažeidžia. Tai keista, nes kvantinėje fizikoje neturėtų būti jokių CP pažeidimų. Ir nežinome, kodėl jie yra.

14. Kaip šviečia garso bangos?

Nors daugelis neišspręstų problemų slypi dalelių fizikoje, kai kurias paslaptis galima stebėti ir buitiškesnėmis sąlygomis. Viena tokių yra sonoliuminiscencija. Vandenį paveikus garso bangomis, susiformuoja burbuliukai. Šie burbuliukai yra žemo slėgio sritys, supamos aukšto slėgio; išorinis slėgis spaudžia žemesnį slėgį ir burbuliukai kaip mat kolapsuoja. Kolapsuodami burbuliukai skleidžia šviesos blyksnius, trunkančius trilijonąsias sekundės dalis.

Problema tik, kad dar toli gražu nėra aišku, kas yra šios šviesos šaltinis. Teorijų esama įvairiausių, nuo mažų branduolinės sintezės reakcijų iki tam tikrų elektros išlydžių, ar netgi kompresinio dujų įkaitino burbuliukų viduje. Fizikai burbuliukų viduje išmatavo aukštą – dešimčių tūkstančių laipsnių eilės – temperatūrą ir nufotografavo daug jų kuriamos šviesos blyksnių. Bet gero paaiškinimo, kaip garso bangos kuria šias šviesas burbule, vis dar nėra.

15. Kas yra už Standartinio modelio ribų?

Standartinis modelis – viena iš sėkmingiausių fizikos teorijų. Ji keturis dešimtmečius atlaikė išbandymus eksperimentais, o nauji eksperimentai teberodo jos teisingumą. Standartinis modelis aprašo Visatą sudarančių dalelių elgesį, o taip pat paaiškina, pavyzdžiui, kodėl dalelės turi masę. Tiesą sakant, 2012 metais atrastas materijai masę suteikiantis Higgso bozonas buvo istorinis pasiekimas, nes patvirtino šios teorijos seniai pateiktą prognozę apie jo egzistavimą.

Bet Standartinis modelis paaiškina ne viską. Standartinis modelis sėkmingai numatė daug ką – pavyzdžiui, jau minėtą Higgso bozoną, radioaktyvumą valdančią silpnąją branduolinę sąveiką perduodančius W ir Z bozonus ir kvarkus – tad nelabai aišku, kur fizika galėtų pasukti už šio modelio ribų. Tačiau dauguma fizikų sutinka, kad Standartinis modelis nėra išbaigtas. Yra keletas naujų, išsamesnių modelių pretendentų – stygų teorija yra vienas iš tokių modelių – bet kol kas nei vienas iš jų nebuvo nuodugniai eksperimentais patvirtintas.

16. Iš kur atsirado fundamentaliosios konstantos?

Bedimensinės konstantos yra skaičiai, neturintys vienetų. Tarkime, šviesos greitis yra fundamentalioji konstanta, matuojama metrais per sekundę (299 792 458 m/s). O bedimensinės konstantos vienetų neturi ir gali būti išmatuotos, tačiau neseka iš teorinių modelių, nors tokios konstantos, kaip šviesos greitis, seka.

Standartiniame modelyje egzistuoja maždaug 25 tokios konstantos.

Pavyzdžiui, smulkiosios struktūros konstanta, paprastai žymima α (alfa), apsprendžia magnetinės sąveikos stiprį. Jos reikšmė yra maždaug 0,007297. Šis skaičius įdomus tuo, kad jeigu jis būtų bent kiek kitoks, stabili materija negalėtų egzistuoti. Kitas skaičius yra daugelio fundamentaliųjų dalelių – pavyzdžiui, elektronų ir kvarkų – masių santykis su Planko mase (kuri yra ~1,22×10^19 GeV/c²). Fizikams magėtų išsiaiškinti, kodėl šie skaičiai yra būtent tokie, kokie yra, nes jeigu jie būtų kitokie, žmonių atsiradimas Visatoje būtų neįmanomas dėl fizikos dėsnių. Tačiau kol kas nėra jokio teorinio paaiškinimo, kodėl šių konstantų reikšmės yra būtent tokios.

17. Kas yra visuotinė trauka?

Kas gi yra visuotinė trauka? Kitas sąveikas perneša dalelės. Pavyzdžiui, elektromagnetinę sąveiką – apsikeitimas fotonais. Silpnąją branduolinę sąveiką perneša W ir Z bozonai, o gliuonai perneša stipriąją branduolinę sąveiką, neleidžiančią išsilakstyti atomų branduoliams. Visos šios jėgos gali būti kvantuotos, tai yra, jos gali būti išreikštos per atskiras daleles ir jos gali turėti netolydžias vertes.

Visuotinė trauka – kitoks žvėris. Daugelis fizikos teorijų skelbia, kad ją turėtų pernešti hipotetinės bemasės dalelės – gravitonai. Tik bėda, gravitonų iki šiol taip niekam ir nepavyko rasti, ir nežinia, ar įmanoma pastatyti tokius dalelių greitintuvus, kuriais jie galėtų būti aptikti, nes jeigu gravitonai sąveikauja su materija, jie tai daro labai, labai retai – taip retai, kad jų nebūtų galima aptikti per foninį triukšmą. Netgi nėra aišku, ar gravitonai išties bemasiai, nors jeigu jie turi kokią nors masę, ji labai labai maža – mažesnė už neutrinų, kurie yra vienos iš pačių lengviausių žinomų dalelių. Stygų teorija nurodo, kad gravitonai (kaip ir visos kitos dalelės) yra uždaros energijos kilpos, bet matematinis darbas kol kas rezultatų nedavė.

Kadangi gravitonai kol kas neaptikti, negalime gravitacijos nagrinėti kaip kitų jėgų – kaip apsikeitimo dalelėmis rezultato. Kai kurie fizikai, pavyzdžiui, Theodor Kaluza ir Oskar Klein, spėja, kad gravitacija gali veikti kaip dalelė papildomuose – šalia mums įprastų ilgio, pločio, gylio ir laiko esančiuose – matmenyse, bet ar tai tiesa, vis dar nežinoma.

18. Ar gyvename netikrame vakuume?

Visata atrodo gan stabiliai. Galų gale, ji gyvuoja jau maždaug 13,8 mlrd metų. O ką, jei visa tai tebuvo didžiulis nelaimingas atsitikimas?

Viskas prasideda nuo Higgso ir Visatos vakuumo. Vakuumas, arba tuščia erdvė, turėtų būti žemiausias įmanomas energijos lygis, nes jame nieko nėra. O Higgso bozonas per vadinamąjį Higgso lauką viskam suteikia masę. Vakuumo energijos lygį galima paskaičiuoti iš Higgso lauko potencinės energijos, Higgso, bei „top“ kvarko (vienos iš fundamentaliųjų dalelių) masės.

Kol kas šie skaičiavimai rodo, kad Visatos vakuumas nėra žemiausiame galimame energijos lygmenyje. Tai yra netikras vakuumas. Jei taip, tai mūsų Visata gali būti nestabili, nes netikras vakuumas, paveikus pakankamai didele energija, gali peršokti į žemesnį lygį. Taip nutikus, susidarytų mažesnės energijos vakuumo burbulai, kurie pradėtų augti šviesos greičiu. Neliktų nieko, net pačios materijos. Iš esmės, Visata būtų pakeista į kitą Visatą, kurioje galiotų visiškai kitokie fizikos dėsniai.

Tai skamba bauginamai, tačiau žinant, kad mūsų Visata vis dar čia, tokio sukrečiančio įvykio dar nebuvo, nors astronomai stebėjo gama spindulių blyksnius, supernovas, ir kvazarus, kurių energijos pakankamai didelės. Tad menkai tikėtina, kad dėl to reikėtų nemiegoti naktimis. Tačiau netikro vakuumo idėja taip pat reiškia, kad mūsiškė Visata galėjo atsirasti būtent taip, ankstesnės visatos netikram vakuumui perėjus į žemesnės energijos lygį. Galbūt esame dalelių greitintuvo nelaimingo atsitikimo pasekmė?

Pagal Livescience.com inf. parengė Vytautas Povilaitis, redagavo FTMC vyriausiasis mokslo darbuotojas Sergejus Orlovas.

UAB „Lrytas“,
Gedimino 12A, LT-01103, Vilnius.

Įm. kodas: 300781534
Įregistruota LR įmonių registre, registro tvarkytojas:
Valstybės įmonė Registrų centras

lrytas.lt redakcija news@lrytas.lt
Pranešimai apie techninius nesklandumus webmaster@lrytas.lt

Atsisiųskite mobiliąją lrytas.lt programėlę

Apple App Store Google Play Store

Sekite mus:

Visos teisės saugomos. © 2022 UAB „Lrytas“. Kopijuoti, dauginti, platinti galima tik gavus raštišką UAB „Lrytas“ sutikimą.