5 αιτίες ότι ζούμε σε ένα πολυσύμπαν

Το σύμπαν στο οποίο ζούμε μπορεί να μην είναι το μοναδικό εκεί έξω. Στην πραγματικότητα, το σύμπαν μας θα μπορούσε να είναι απλώς ένα από έναν άπειρο αριθμό Κόσμων που απαρτίζουν ένα «πολυσύμπαν». Αν και η ιδέα αυτή μπορεί να μην είναι και πολύ αξιόπιστη, υπάρχει μια καλή φυσική πίσω από αυτήν. Και δεν υπάρχει μόνο ένας τρόπος για να φτάσετε σε ένα πολλαπλό σύμπαν – πολλές θεωρίες φυσικής δείχνουν ανεξάρτητα ένα τέτοιο συμπέρασμα. Στην πραγματικότητα, ορισμένοι ειδικοί πιστεύουν ότι η ύπαρξη κρυφών συμπάντων είναι πιο πιθανό να είναι αληθινή παρά το αντίθετο.

Ένα άλλο σύμπαν υπήρχε πριν από το δικό μας – και η ενέργεια του βγαίνει έξω από τις μαύρες τρύπες ισχυρίζεται ο Roger Penrose

Ένα άλλο σύμπαν υπήρχε πριν από το δικό μας – και η ενέργεια του βγαίνει έξω από τις μαύρες τρύπες ισχυρίζεται ο φυσικός που βραβεύτηκε με Νόμπελ Roger Penrose, όπως επίσης ότι μετά από το δικό μας θα υπάρξει ένα άλλο σύμπαν. Υπήρχε δηλαδή ένα παλαιότερο σύμπαν πριν από τη Μεγάλη Έκρηξη και στοιχεία για την ύπαρξή του εξακολουθούν να παρατηρούνται σε μαύρες τρύπες.

Σε αναζήτηση γυμνής βαρυτικής ιδιομορφίας

Βαρυτική ιδιαιτερότητα ή ιδιομορφία ονομάζεται η στενή περιοχή του χωροχρόνου όπου εκεί το βαρυτικό πεδίο ενός αντικειμένου γίνεται άπειρο, οπότε οι νόμοι του φυσιολογικού χωροχρόνου δεν μπορούν να ισχύουν εκεί. Η υπόθεση τώρα της «κοσμικής λογοκρισίας» λέει ότι δεν θα έπρεπε να υπάρχει η ιδιαιτερότητα χωρίς ορίζοντα γεγονότων και έξω από τις μαύρες τρύπες,, αλλά είναι πιθανό ότι τις έχουμε ήδη εντοπίσει και παρερμηνεύσαμε τη φύση τους;

Γιατί χρειάζεται περισσότερος χρόνος για να πετάξει το αεροπλάνο δυτικά;

Αναρωτηθήκατε ποτέ γιατί μια πτήση προς τα δυτικά διαρκεί περισσότερο από την ίδια διαδρομή προς τα ανατολικά; Γιατί όταν ένα αεροπλάνο ταξιδεύει αντίθετα από την περιστροφή της Γης δεν φτάνει πιο γρήγορα. Όλα έχουν να κάνουν με την περιστροφή της γης, αλλά δεν είναι τόσο απλά όσο ακούγεται. Ας δούμε με μια γρήγορη ματιά γιατί συμβαίνει αυτό.

Γιατί δεν φτάνουν τα κύματα βαρύτητας και το φως ταυτόχρονα;

Εάν οι ισχύοντες νόμοι της φυσικής μας είναι σωστοί, η ταχύτητα διάδοσης των βαρυτικών κυμάτων πρέπει να είναι ακριβώς ίση με την ταχύτητα του φωτός. Και όμως, όταν είδαμε την πρώτη συγχώνευση δύο άστρων νετρονίων στις 17 Αυγούστου 2017, τόσο με τα βαρυτικά κύματα όσο και με το φως (από ένα συμβάν 130 εκατομμύρια έτη φωτός μακριά μας), τα κύματα βαρύτητας έφτασαν εδώ πρώτα σχεδόν 2 δευτερόλεπτα πιο νωρίς. Ποια είναι η εξήγηση;

Αλήθειες, μύθοι και μυστήρια της μαύρης τρύπας

Ο Κόσμος πολύ πέρα ​​από τον πλανήτη μας είναι γεμάτος με πράγματα τόσο περίεργα και υπέροχα που μπορεί να είναι δύσκολο να πιστέψουμε ότι υπάρχουν. Ίσως το πιο περίεργο από όλα αυτά είναι οι μαύρες τρύπες – απύθμενοι λάκκοι που καταβροχθίζουν αστέρια, τροφοδοτούν τα κέντρα των γαλαξιών και στρεβλώνουν τον χώρο και χρόνο. Αν πλησιάσετε πολύ, αφήνεται τον χρόνο αυτό και δεν υπάρχει επιστροφή.

Μια μαύρη τρύπα που περιβάλλει μια σκουληκότρυπα θα εκπέμπει παράξενα κύματα βαρύτητας

Οι ανιχνευτές βαρυτικών κυμάτων έχουν ήδη εντοπίσει μυστηριώδεις μαύρες τρύπες. Αλλά κάτι ακόμα πιο παράξενο μπορεί να είναι το επόμενο φαινόμενο: οι σκουληκότρυπες. Μια μαύρη τρύπα που θα κινείται τριγύρω από μια σκουληκότρυπα θα δημιουργούσε ένα περίεργο μοτίβο κυματισμών στο χωροχρόνο, που θα μπορούσαν να δουν τα παρατηρητήρια βαρυτικών κυμάτων LIGO και VIRGO, αναφέρουν φυσικοί. Τα βαρυτικά κύματα τότε θα έσβηναν και θα ξεκινούσαν πάλι, καθώς η μαύρη τρύπα θα περνούσε μέσα από την σκουληκότρυπα, οπότε θα έβγαινε πάλι έξω.

Η Αρχή Ισοδυναμίας του Αϊνστάιν για τη βαρύτητα μόλις πέρασε ένα ακραίο τεστ στροβιλισμού στο βαθύ διάστημα

Για άλλη μια φορά, οι φυσικοί επιβεβαίωσαν μία από τις βασικές ιδέες του Άλμπερτ Αϊνστάιν για τη βαρύτητα – αυτή τη φορά με τη βοήθεια ενός αστέρα νετρονίων που “αναβοσβήνει” στο διάστημα, δηλαδή ένα πάλσαρ. Η δοκιμασία εξέτασε την αρχή της ισοδυναμίας κάτω από ακραίες συνθήκες, σε ένα σύστημα που αποτελείται από δύο αστρικά πτώματα γνωστά ως λευκοί νάνοι και ένα ακόμη πιο πυκνό αστέρι νετρονίων και έδειξε ότι η αρχή της ισοδυναμίας κάνει διάνα στις προβλέψεις της.

Οι φυσικοί υπολόγισαν ακριβώς τι είδους μοναδικότητα βρίσκεται στο κέντρο μιας ρεαλιστικής μαύρης τρύπας

Τον Ιανουάριο του 1916, ο Karl Schwarzschild, ένας Γερμανός φυσικός που βρισκόταν ως στρατιώτης στο ανατολικό μέτωπο, παρήγαγε την πρώτη ακριβή λύση στις εξισώσεις της γενικής σχετικότητας, τη ριζοσπαστική θεωρία της βαρύτητας του Αλβέρτου Αϊνστάιν. Η γενική σχετικότητα απεικονίζει τη βαρύτητα όχι ως μια ελκυστική δύναμη, όπως είχε ήδη γίνει κατανοητή, αλλά μάλλον ως το αποτέλεσμα του καμπύλου χωροχρόνου. Η λύση του Schwarzschild αποκάλυψε την καμπυλότητα του χωροχρόνου γύρω από μια στατική σφαίρα ύλης.

Η κβαντική προέλευση του χωροχρόνου

Ορισμένοι φυσικοί κάνουν υπαινιγμούς ότι η διεμπλοκή εξηγεί τις εξισώσεις του Αϊνστάιν για τη βαρύτητα και τον χωροχρόνο. Φυσικά, από την εποχή του Αϊνστάιν, οι επιστήμονες ξύνουν το κεφάλι τους για το πώς να κατανοήσουν τον χώρο και το χρόνο. Πριν από αυτό, σχεδόν όλοι πίστευαν ότι ο Isaac Newton τα είχε καταλάβει. Ο χρόνος «ρέει σταθερά χωρίς σχέση με οτιδήποτε εξωτερικό αίτιο», δήλωνε. Ο απόλυτος χώρος είναι επίσης δικό του, «είναι πάντα όμοιος και ακίνητος». Τα γεγονότα εκεί εκτελούνται ανεξάρτητα το ένα από το άλλο σε μια ουδέτερη σκηνή όπου οι “ηθοποιοί” τρέχουν χωρίς να επηρεάσουν το υπόλοιπο θέατρο.

Μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε την ενέργεια του κενού;

Η ενέργεια μηδενικού σημείου (Zero Point Energy) είναι ένα δομικό και αναπόφευκτο στοιχείο της κβαντικής φυσικής. Έχει μελετηθεί θεωρητικά και πειραματικά, ήδη από την δεκαετία του 1920 και τα πρώτα βήματα της κβαντομηχανικής. Οφείλεται στο γεγονός ότι ακόμη και στο απόλυτο μηδέν τα σωματίδια στην κβαντική φυσική διατηρούν μια παλμική ενέργεια.

Η εξέλιξη του σύμπαντος

Περίπου πριν 13,8 δισεκατομμύρια χρόνια, ολόκληρο το σύμπαν ήταν συμπιεσμένο στα όρια ενός απίστευτα μικρού σημείου, όπου ο χρόνος και ο χώρος ήταν ενωμένοι. Μια κατάσταση γνωστή ως ιδιομορφία, είναι η στιγμή πριν από τη δημιουργία όταν δεν υπήρχε ούτε χώρος ούτε χρόνος. Σύμφωνα με το καθιερωμένο κοσμολογικό μοντέλο που εξηγεί τον Κόσμο μας, μια απίστευτη έκρηξη, θερμοκρασίας τρισεκατομμυρίων βαθμών και απείρως πυκνή, δημιούργησε όχι μόνο τα θεμελιώδη υποατομικά σωματίδια και από εκεί την υπόλοιπη ύλη, αλλά και τον ίδιο τον χώρο και χρόνο. Οι θεωρίες της κοσμολογίας συνδυασμένες με τις παρατηρήσεις των αστρονόμων επέτρεψαν στους κοσμολόγους να αναδημιουργήσουν την αρχέγονη χρονολογία των γεγονότων, γνωστών ως Μεγάλη Έκρηξη.

Ο Αϊνστάιν και η κοσμολογική σταθερά Λ

Το μεγαλύτερο λάθος του Αϊνστάιν, όπως ο ίδιος παραδέχθηκε σε μια συνομιλία που είχε με τον George Gamow, ήταν η εισαγωγή κατά το 1917 μιας κοσμολογικής σταθεράς Λ στις εξισώσεις της γενικής σχετικότητας. Ο λόγος που το έκανε ήταν γιατί την εποχή εκείνη οι φυσικοί πίστευαν ότι το σύμπαν ήταν στατικό, ενώ οι εξισώσεις οδηγούσαν τον Αϊνστάιν σε ένα μεταβαλλόμενο σύμπαν.

Το λάθος του Αϊνστάιν για την κβαντική τυχαιότητα

Η κβαντομηχανική αναπτύχθηκε περίπου την ίδια στιγμή με τη σχετικότητα. Περιγράφει τη φυσική σε απείρως μικρή κλίμακα. Ο Αϊνστάιν συνέβαλε σημαντικά στο πεδίο αυτό το 1905, ερμηνεύοντας το φωτοηλεκτρικό αποτέλεσμα ως σύγκρουση μεταξύ ηλεκτρονίων και φωτονίων – δηλαδή, σωματίδια που μεταφέρουν καθαρή ενέργεια. Με άλλα λόγια, το φως, το οποίο παραδοσιακά περιγράφεται ως κύμα, συμπεριφέρεται σαν ένα ρεύμα σωματιδίων. Ήταν αυτό το βήμα προς τα εμπρός, όχι η θεωρία της σχετικότητας, που έκανε τον Αϊνστάιν να κερδίσει το βραβείο Νόμπελ το 1921.

Το μποζόνιο Higgs εξετάστηκε ως πηγή σκοτεινής ύλης στον LHC

Έχει υπολογιστεί ότι η σκοτεινή ύλη είναι πενταπλάσια από την κανονική ύλη στο σύμπαν – και όμως, δεν την έχουμε εντοπίσει άμεσα. Πολλοί διαφορετικοί τύποι πειραμάτων προσπαθούν να την βρουν, αλλά τώρα το CERN έχει συμμετάσχει στο κυνήγι της, εξετάζοντας εάν το διάσημο μποζόνιο Higgs θα μπορούσε να αποσυντεθεί σε σκοτεινή ύλη.

Φυσικοί βρήκαν ότι η ταχύτητα του φωτός είναι σταθερή και στις ακτίνες-γ

Φυσικοί έχουν διεξαγάγει την καλύτερη έως τώρα δοκιμασία της ταχύτητας φωτός και έχουν διαπιστώσει ότι είναι σταθερή παντού στο σύμπαν, ακόμη και στις ακτίνες γάμμα που εκπέμπονται από πηγές όπως τα αστέρια που εκρήγνυνται (σουπερνόβα) . Αυτό σημαίνει ότι, ακόμη και στις υψηλότερες ενέργειες, ένας από τους πυλώνες της θεωρίας της ειδικής σχετικότητας του Albert Einstein παραμένει σταθερός.

Οι 5 εποχές του σύμπαντος

Υπάρχουν πολλοί τρόποι για να εξετάσετε και να συζητήσετε το παρελθόν, το παρόν και το μέλλον του σύμπαντος, αλλά ένα συγκεκριμένα έχει εξάψει την φαντασία πολλών αστρονόμων. Δημοσιεύθηκε για πρώτη φορά το 1999 στο βιβλίο των Fred Adams και Gregory Laughlin Οι Πέντε Εποχές του Σύμπαντος: Στο εσωτερικό της Φυσικής Αιωνιότητας όπου διαιρούσαν την ιστορία της ζωής του σύμπαντος σε πέντε εποχές: Πρωταρχική εποχή, Εποχή των άστρων (στην οποία βρισκόμαστε σήμερα), Εκφυλισμένη εποχή, Εποχή Μαύρης Τρύπας, Σκοτεινή Εποχή. Το βιβλίο ενημερώθηκε για τελευταία φορά σύμφωνα με τις τρέχουσες επιστημονικές κατανοήσεις το 2013.

Το άξιον λύνει τρία μυστήρια του σύμπαντος

Ένα υποθετικό σωματίδιο που ονομάζεται άξιον (axion) θα μπορούσε να λύσει ένα από τα σπουδαία μυστήρια της φυσικής: το πλεόνασμα της ύλης πάνω στην αντιύλη ή γιατί υπάρχουν όλα αυτά που βλέπουμε στον Κόσμο. Αλλά και την εξήγηση της σκοτεινής ύλης καθώς και το ισχυρό πρόβλημα της συμμετρίας CP .

Οι κυματισμοί στον χωρο-χρόνο θα μπορούσαν να εξηγήσουν το μυστήριο του γιατί υπάρχει το σύμπαν

Μια νέα μελέτη μπορεί να βοηθήσει στην απάντηση σε ένα από τα μεγαλύτερα μυστήρια του σύμπαντος: Γιατί υπάρχει περισσότερη ύλη από την αντιύλη; Αυτή η απάντηση, με τη σειρά της, θα μπορούσε να εξηγήσει γιατί υπάρχουν τα πάντα από τα άτομα έως τις μαύρες τρύπες.

Είναι το σχήμα του σύμπαντος επίπεδο;

Το σχήμα του σύμπαντος είναι ένα από τα πιο σημαντικά ζητήματα στην κοσμολογία, με εκτεταμένες συνέπειες, ακόμα και μέχρι την τελική μοίρα του Κόσμου. Για δεκαετίες, έχουμε μετρήσεις που δείχνουν ότι το σύμπαν μας είναι γεωμετρικά επίπεδο και άπειρο, έστω και αν μερικοί κοσμολόγοι υποστηρίζουν ότι οι τελευταίες μετρήσεις δείχνουν ένα σφαιρικό σύμπαν.