Θεωρία Kaluza-Klein

Η ιδέα πως το σύμπαν μας μπορεί να έχει περισσότερες από τις τρείς οικείες χωρικές διαστάσεις είναι μία ιδέα που έχει εισαχθεί από τους Teodor Kaluza και Oscar Klein πενήντα χρόνια πριν τη διατύπωση της θεωρίας των χορδών. Στην γενική θεωρία της βαρύτητας ο Einstein εισήγαγε τις τέσσερις διαστάσεις μέσω της σύνδεσης χώρου και χρόνου.

Η θεωρία των δύο συμπάντων

Αυτή η θεωρία προέρχεται από την Μ-θεωρία των χορδών αλλά είναι πολύ παράξενη. Η ιδέα από την οποία προέρχεται είναι ότι ο Κόσμος είχε κάποτε 10 διαστάσεις, αλλά αυτός ο δέκα-διαστατικός Κόσμος ήταν πολύ ασταθής, επειδή είχε ένα είδος «τάσης» παρόμοιας με αυτήν που έχει ένα τεντωμένο ελατήριο ή ένα ελαστικό φύλλο. Κατά συνέπεια, το αρχικό σύμπαν χωρίστηκε σε δύο Κόσμους: ο ένας έχει έξι διαστάσεις και ο άλλος τέσσερις. Ο Κόσμος των τεσσάρων διαστάσεων είναι ο δικός μας (τρεις διαστάσεις του χώρου κι μία του χρόνου), που παρήγαγε ύλη, τους γαλαξίες και τα άστρα, ενώ συνεχίζει να διαστέλλεται. Έτσι στην πραγματικότητα το big bang ήταν ο διαχωρισμός ενός σύμπαντος 10 διαστάσεων.

Τα κύματα βαρύτητας δεν προσφέρουν ενδείξεις για επιπλέον διαστάσεις

Ενώ η περυσινή ανακάλυψη των βαρυτικών κυμάτων από συγκρουόμενα αστέρια νετρονίων ταρακούνησαν τον επιστημονικό κόσμο, αυτά δεν φαίνεται να δείχνουν την ύπαρξη επιπλέον χωρικών διαστάσεων στο σύμπαν βάσει των δεδομένων από τα βαρυτικά κύματα, όπως λένε αστρονόμοι του Πανεπιστημίου του Σικάγου. Η έρευνά τους, που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, είναι μία από τις πολλές δημοσιεύσεις μετά την ανακοίνωση πέρυσι ότι ο ανιχνευτής LIGO είχε εντοπίσει μια σύγκρουση άστρων νετρονίων .

Η σκοτεινή ενέργεια πρέπει να υπάρχει παρά τις πρόσφατες αναφορές για το αντίθετο

Μόλις πριν από 20 χρόνια η εικόνα μας για το Σύμπαν αναθεωρήθηκε εκπληκτικά. Όλοι γνωρίζαμε ότι το σύμπαν μας επεκτεινόταν, ότι ήταν γεμάτο από ύλη και ακτινοβολία και ότι το μεγαλύτερο μέρος της ύλης εκεί έξω δεν μπορούσε να φτιαχτεί από τα ίδια, φυσιολογικά άτομα, με τα οποία είμαστε εξοικειωμένοι. Προσπαθούσαμε να προσδιορίσουμε, με βάση το πώς διαστελλόταν το Σύμπαν, ποιά θα ήταν η μοίρα μας: θα κατέρρεε πάλι από εκεί που ξεκίνησε, θα διαστελλόμαστε για πάντα ή θα βρισκόμασταν ακριβώς στα σύνορα μεταξύ των δύο;

Η κβαντική παραξενιά παρούσα στο παράδοξο της κότας και του αυγού

Το παράδοξο ερώτημα ποιό ήρθε πρώτα, η κότα ή το αυγό προτάθηκε αρχικά από τους φιλοσόφους της Αρχαίας Ελλάδας για να περιγράψει το πρόβλημα του προσδιορισμού της αιτίας και του αποτελέσματος. Τώρα, μια ομάδα φυσικών από το Πανεπιστήμιο Κουίνσλαντ και το Ινστιτούτο Neel έχει δείξει ότι, όσον αφορά την κβαντική φυσική, η κότα και το αυγό μπορεί να προηγήθηκαν και τα δύο.

Ψάχνοντας την μυστηριώδη πέμπτη ή σκοτεινή δύναμη για να εξηγήσουμε το κρυφό πεδίο του Κόσμου

Οι φυσικοί πρόκειται να ξεκινήσουν μια φιλόδοξη αναζήτηση για μια «σκοτεινή δύναμη» της φύσης η οποία, αν βρεθεί, θα ανοίξει την πόρτα σε μια σφαίρα του σύμπαντος, που κρύβεται επιμελώς κρυμμένη μέχρι τώρα. Το κυνήγι της θα αναζητήσει στοιχεία για μια νέα θεμελιώδη δύναμη που αποτελεί γέφυρα μεταξύ της συνηθισμένης ύλης και του αόρατου «σκοτεινού πεδίου» που λέγεται ότι συνθέτει τη συντριπτική πλειοψηφία του Κόσμου.

Νέες πιο ακριβείς μετρήσεις της σταθεράς βαρύτητας G

Η Νευτώνεια σταθερά βαρύτητας G, είναι μία από τις πιο θεμελιώδεις σταθερές της φύσης, αλλά εξακολουθούμε να μην έχουμε ακριβή τιμή γι ‘αυτήν. Παρά τους δύο αιώνες πειραματικής προσπάθειας, η τιμή της G παραμένει ελάχιστα γνωστή με ακρίβεια από τις θεμελιώδεις σταθερές. Μια απόκλιση έως 0,05% σε πρόσφατους προσδιορισμούς της G, υποδεικνύει ότι ενδέχεται να υπάρχουν μη ανακαλυφθέντα συστηματικά σφάλματα στις διάφορες υπάρχουσες μεθόδους.

Το χάος στην επιστήμη

Σήμερα με τον όρο Χάος χαρακτηρίζεται ο κλάδος που αντικείμενο μελέτης του είναι κάποια εξαιρετικά πολύπλοκα συστήματα που η εξέλιξή τους στο χρόνο εξαρτάται ισχυρά από τις αρχικές συνθήκες υπό τις οποίες αναλύεται. Συγκεκριμένα, η Θεωρία του Χάους μελετά τη συμπεριφορά ορισμένων μη γραμμικών δυναμικών συστημάτων, τα οποία χαρακτηρίζονται κυρίως από μια ευαίσθητη εξάρτηση από τις αρχικές συνθήκες αλλά και από μια μη περιοδικότητα. Η ευαισθησία αυτή έχει ως αποτέλεσμα την φαινομενική τυχαιότητα της παρατηρούμενης συμπεριφοράς των συστημάτων, παρ’ όλο που τα συστήματα αυτά είναι αιτιοκρατικά ή ντετερμινιστικά», με την έννοια ότι είναι καλώς ορισμένοι οι νόμοι εξέλιξής τους και δεν περιέχουν τυχαίες παραμέτρους.

Οι τρεις μορφές της Αρχής της ισοδυναμίας

Αν χρησιμοποιήσουμε το 2ο νόμο του Νεύτωνα τότε η μάζα του σώματος στο νόμο αυτό λέγεται αδρανειακή. Αν όμως χρησιμοποιήσουμε το παγκόσμιο νόμο της βαρύτητας (ανάμεσα στη Γη και ένα σώμα) τότε η μάζα του σώματος στο νόμο της βαρύτητας, λέγεται βαρυτική.

Πώς η αρχή της ισοδυναμίας λειτουργεί στην κβαντική πραγματικότητα

Εδώ και δεκαετίες οι φυσικοί αγωνίζονται να μάθουν για το πώς η αρχή της ισοδυναμίας του Αϊνστάιν λειτουργεί στην κβαντική σφαίρα. Τώρα δύο ερευνητές ίσως έχουν τελικά καταλάβει το κλειδί που θα μας επιτρέψει να λύσουμε αυτό το μυστήριο. Οι φυσικές θεωρίες του Αϊνστάιν έχουν δοκιμαστεί πλήρως στον μακρόκοσμο. Αλλά όταν κατεβαίνετε στις πολύ μικρότερες κλίμακες – στην κβαντική σφαίρα – τα πράγματα αρχίζουν να συμπεριφέρονται λίγο περίεργα.

Για πρώτη φορά οι φυσικοί ξέρουν πως να μετρήσουν την δύναμη του φωτός

Πόση πίεση ασκεί το φως πάνω στην ύλη με την οποία αλληλεπιδρά; Πρόκειται για πρόβλημα που μπερδεύει τους φυσικούς για σχεδόν 150 χρόνια – και τώρα μπορεί να έχει μια λύση. Μια ομάδα ερευνητών έχει καταλήξει σε μια μέθοδο μέτρησης της επίδρασης ενός φωτονίου πάνω στην ύλη.

Δεν υπήρχε καμιά ιδιομορφία στις απαρχές του σύμπαντος, στην Μεγάλη Έκρηξη

Σχεδόν όλοι έχουν ακούσει την ιστορία του Big Bang. Αλλά αν ζητήσετε από κάποιον να ολοκληρώσει την ακόλουθη φράση: «Στην αρχή, υπήρχε …» θα πάρετε πολλές διαφορετικές απαντήσεις. Μία από τις πιο συνηθισμένες είναι η «ιδιομορφία», που αναφέρεται σε μια στιγμή όπου όλη η ύλη και η ενέργεια στο Σύμπαν συγκεντρώνονταν σε ένα μόνο σημείο. Οι θερμοκρασίες, οι πυκνότητες και οι ενέργειες του Σύμπαντος θα ήταν αυθαίρετα, άπειρα μεγάλες και θα μπορούσαν να συμπίπτουν με τη γέννηση του ίδιου του χρόνου και του χώρου.

Η κβαντομηχανική μπερδεύει τη μνήμη σας; Μπορούμε να ζούμε σε έναν κόσμο όπου ο κρύος καφές ζεσταίνεται αυθόρμητα, απλά δεν το θυμόμαστε. Η εξήγηση είναι η κβαντική διεμπλοκή

Η κβαντική διεμπλοκή, το μυστηριώδες φαινόμενο, σύμφωνα με το οποίο, κατά την κβαντομηχανική, δύο πράγματα σε απόσταση μεταξύ τους, μπορούν αυτόματα να αλληλεπιδρούν και να αλλάζουν ταυτόχρονα, ίσως πάει πολύ μακρύτερα – ή μάλλον πολύ πιο κοντά – από ό,τι φανταζόμαστε: στο ίδιο μας το κεφάλι, στη μνήμη και τη συνείδησή μας.

Είτε το σύμπαν είναι πολύ διαφορετικό από όσο υποθέτουμε ή η θεωρία χορδών είναι λανθασμένη

Σε μια δημοσίευση ο σπουδαίος θεωρητικός των χορδών Cumrun Vafa του Πανεπιστημίου του Χάρβαρντ αναφέρει ότι υπάρχει μια απλή φόρμουλα που υπαγορεύει ποια είδη συμπάντων επιτρέπεται να υπάρχουν και ποιά απαγορεύονται, σύμφωνα με τη θεωρία χορδών.

Το σύμπαν είναι μια ψευδαίσθηση;

Το 1982 μια ερευνητική ομάδα του πανεπιστημίου του Παρισιού υπό την διεύθυνση του φυσικού Alain Aspect, πραγματοποίησε ίσως το σπουδαιότερο πείραμα του 20ου αιώνα. Οι παραπάνω ερευνητές ανακάλυψαν ότι υπό κατάλληλες συνθήκες υποατομικά σωμάτια όπως τα ηλεκτρόνια, μπορούν να επικοινωνούν ακαριαία με άλλα υποατομικά σωμάτια ανεξάρτητα από την απόσταση που τα χωρίζει τόσο αν πρόκειται για απόσταση 5 εκατοστών ή για απόσταση 100 δισεκατομμυρίων χιλιομέτρων, ως να ήξερε κάθε ανεξάρτητο σωμάτιο ακριβώς τι κάνουν τα άλλα.

Επτά προβλέψεις της Γενικής Σχετικότητας

H θεωρία της βαρύτητας του Αϊνστάιν συγκαταλέγεται μεταξύ των πλέον καλαίσθητων επιτευγμάτων της θεωρητικής φυσικής. Ενσάρκωσε ένα σπουδαίο εννοιολογικό σημείο καμπής και έδωσε αρκετές αξιοσημείωτες προβλέψεις, προχωρώντας πολύ πέρα από τη θεωρία του Νεύτωνα. Οι σημαντικότερες από αυτές τις προβλέψεις έχουν επιβεβαιωθεί. Με έναν εντυπωσιακό κατάλογο προβλέψεων, οι οποίες σε μεγάλο βαθμό έχουν επιβεβαιωθεί από ποικίλα πειράματα, η γενική σχετικότητα ξεχωρίζει ως μία από τις πλουσιότερες θεωρίες που συνέλαβε ποτέ το ανθρώπινο πνεύμα.

Η θεωρία της βαρύτητας του Αϊνστάιν περάσει το πιο δύσκολο τεστ μέχρι σήμερα

Η θεωρία γενικής σχετικότητας του Αϊνστάιν έχει περάσει την πιο σκληρή μέχρι τώρα δοκιμασία, αναφέρει μια νέα μελέτη που εξέτασε την αρχή της ισοδυναμίας κάτω από ακραίες συνθήκες: σε ένα σύστημα που αποτελείται από δύο υπερβολικά αστρικά πτώματα γνωστά ως λευκοί νάνοι και ένα ακόμη πιο πυκνό αστέρι νετρονίων έδειξε ότι η αρχή της ισοδυναμίας κάνει διάνα στις προβλέψεις της.

Υπάρχει κάτι άλλο εκτός από το φως που ταξιδεύει με την ταχύτητα του φωτός;

Οτιδήποτε άμαζο σώμα θα ταξίδευε στο κενό στην σταθερή ταχύτητα, η οποία είναι γνωστή ως η ταχύτητα κενού του φωτός. Το ίδιο το φως αποτελείται από φωτόνια χωρίς μάζα, τα οποία κινούνται με αυτή την ταχύτητα στο κενό. Το μόνο άλλο πράγμα που ξέρουμε ότι είναι άμαζο και σταθερό όταν είναι ελεύθερο, θα είναι το βαρυτικό πεδίο (και τα κβάντα του, τα γκραβιτόνια.) Έτσι, όπως το φως (κύματα του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου που διαδίδονται), έτσι και η βαρυτική ακτινοβολία (διάδοση των κυμάτων του βαρυτικού πεδίου ) ταξιδεύει επίσης με την ταχύτητα κενού του φωτός.

Μια παραξενιά της κβαντομηχανικής: στοιχειωμένη δράση από απόσταση

Ο Έρβιν Σρέντιγκερ απεκάλεσε την διεμπλοκή σαν το “καθοριστικό γνώρισμα» της κβαντικής θεωρίας. Ο Αϊνστάιν από την άλλη δεν ήθελε να πιστέψει σε αυτήν καθόλου, νομίζοντας ότι η κβαντική θεωρία είχε σοβαρά λάθη.

Κβαντική διεμπλοκή «κατά παραγγελία» για πρώτη φορά

Η κβαντική τεχνολογία υπόσχεται μεγάλα πράγματα για την ψηφιακή ασφάλεια και την υπολογιστική ισχύ, αλλά το ίδιο πράγμα στην οποία βασίζεται – κβαντική διεμπλοκή – έχει μέχρι στιγμής αποδειχθεί άκαμπτη για να είναι αξιόπιστα ελέγξιμη. Όμως μια νέα μέθοδος για την διεμπλοκή των σωματιδίων έχει ρυθμιστεί για να το αλλάξει αυτό, παρέχοντας όλες τις σημαντικές κβαντικές καταστάσεις όταν τις θέλουμε, όσο τις χρειαζόμαστε, δηλαδή «κατά παραγγελία» (on demant).