भौतिकशास्त्र आणि भौतिक प्रयोगाच्या मर्यादा

शंभर वर्षांपूर्वी भौतिकशास्त्रातील परिस्थिती आजच्या अगदी उलट होती. शास्त्रज्ञांच्या हातात अनेक वेळा पुनरावृत्ती झालेल्या सिद्ध प्रयोगांचे परिणाम होते, जे तथापि, विद्यमान भौतिक सिद्धांतांचा वापर करून स्पष्ट केले जाऊ शकत नाही. स्पष्टपणे आधीच्या सिद्धांताचा अनुभव घ्या. सिद्धांतकारांना कामाला लागावे लागले.

सध्या, समतोल सिद्धांतकारांकडे झुकत आहे ज्यांचे मॉडेल स्ट्रिंग थिअरी सारख्या संभाव्य प्रयोगांतून पाहिलेल्यापेक्षा खूप वेगळे आहेत. आणि असे दिसते की भौतिकशास्त्रात अधिकाधिक निराकरण न झालेल्या समस्या आहेत (1).

1. भौतिकशास्त्रातील सर्वात महत्वाचे आधुनिक ट्रेंड आणि समस्या - व्हिज्युअलायझेशन

प्रसिद्ध पोलिश भौतिकशास्त्रज्ञ, प्रा. क्राको येथील इग्नाशियनम अकादमी येथे जून 2010 मध्ये "भौतिकशास्त्रातील ज्ञानाच्या मर्यादा" या चर्चेदरम्यान आंद्रेज स्टारुस्किविझ म्हणाले: “गेल्या शतकात ज्ञानाचे क्षेत्र खूप वाढले आहे, परंतु अज्ञानाचे क्षेत्र अधिक वाढले आहे. (…) सामान्य सापेक्षता आणि क्वांटम मेकॅनिक्सचा शोध ही मानवी विचारांची अतुलनीय कामगिरी आहे, न्यूटनच्या तुलनेत, परंतु ते दोन संरचनांमधील संबंधांचा प्रश्न निर्माण करतात, असा प्रश्न ज्याच्या जटिलतेचे प्रमाण केवळ धक्कादायक आहे. या परिस्थितीत, प्रश्न स्वाभाविकपणे उद्भवतात: आपण हे करू शकतो का? सत्याच्या तळापर्यंत जाण्याचा आपला निश्चय आणि इच्छा आपल्याला येणाऱ्या अडचणींशी सुसंगत असेल का?”

प्रायोगिक गतिरोध

आता अनेक महिन्यांपासून, भौतिकशास्त्राचे जग नेहमीपेक्षा अधिक विवादांसह व्यस्त आहे. नेचर जर्नलमध्ये, जॉर्ज एलिस आणि जोसेफ सिल्क यांनी भौतिकशास्त्राच्या अखंडतेच्या रक्षणार्थ एक लेख प्रकाशित केला, ज्यांनी अनिश्चित काळासाठी "उद्या" पर्यंत नवीनतम कॉस्मॉलॉजिकल सिद्धांतांची चाचणी घेण्यासाठी प्रयोग पुढे ढकलण्यास तयार असलेल्यांवर टीका केली. ते "पुरेसे अभिजात" आणि स्पष्टीकरणात्मक मूल्य द्वारे दर्शविले पाहिजे. "यामुळे शतकानुशतके जुनी वैज्ञानिक परंपरा खंडित झाली की वैज्ञानिक ज्ञान हे प्रायोगिकरित्या सिद्ध झालेले ज्ञान आहे," शास्त्रज्ञ गर्जना करतात. तथ्ये स्पष्टपणे आधुनिक भौतिकशास्त्रातील "प्रायोगिक गतिरोध" दर्शवतात.

जग आणि विश्वाचे स्वरूप आणि संरचनेबद्दलचे नवीनतम सिद्धांत, नियम म्हणून, मानवजातीसाठी उपलब्ध प्रयोगांद्वारे सत्यापित केले जाऊ शकत नाहीत.

हिग्ज बोसॉनचा शोध घेऊन, शास्त्रज्ञांनी मानक मॉडेल "पूर्ण" केले आहे. तथापि, भौतिकशास्त्राचे जग समाधानापासून दूर आहे. आपल्याला सर्व क्वार्क आणि लेप्टॉन्सबद्दल माहिती आहे, परंतु आईनस्टाईनच्या गुरुत्वाकर्षणाच्या सिद्धांताशी त्याचा ताळमेळ कसा साधायचा याची आपल्याला कल्पना नाही. क्वांटम गुरुत्वाकर्षणाचा काल्पनिक सिद्धांत तयार करण्यासाठी गुरुत्वाकर्षणासह क्वांटम मेकॅनिक्स कसे एकत्र करावे हे आम्हाला माहित नाही. आम्हाला हे देखील माहित नाही की बिग बँग काय आहे (किंवा ते प्रत्यक्षात घडले असल्यास!) (2).

सध्या, याला शास्त्रीय भौतिकशास्त्रज्ञ म्हणू या, मानक मॉडेल नंतरची पुढील पायरी म्हणजे सुपरसिमेट्री, जी भाकीत करते की आपल्याला ज्ञात असलेल्या प्रत्येक प्राथमिक कणाचा एक "भागीदार" असतो.

हे पदार्थाच्या बिल्डिंग ब्लॉक्सच्या एकूण संख्येच्या दुप्पट करते, परंतु सिद्धांत गणितीय समीकरणांमध्ये पूर्णपणे बसतो आणि महत्त्वाचे म्हणजे, वैश्विक गडद पदार्थाचे रहस्य उलगडण्याची संधी देते. लार्ज हॅड्रॉन कोलायडरवरील प्रयोगांच्या परिणामांची प्रतीक्षा करणे बाकी आहे, जे सुपरसिमेट्रिक कणांच्या अस्तित्वाची पुष्टी करेल.

तथापि, जिनेव्हातून असे कोणतेही शोध अद्याप ऐकू आलेले नाहीत. अर्थात, ही केवळ LHC च्या नवीन आवृत्तीची सुरुवात आहे, ज्यामध्ये दुप्पट प्रभाव ऊर्जा (अलीकडील दुरुस्ती आणि अपग्रेड नंतर). काही महिन्यांत, ते सुपरसिमेट्रीच्या उत्सवात शॅम्पेन कॉर्क शूट करत असतील. तथापि, असे झाले नाही तर, अनेक भौतिकशास्त्रज्ञांचा असा विश्वास आहे की सुपरसिमेट्रिक सिद्धांत हळूहळू मागे घ्यावे लागतील, तसेच सुपरस्ट्रिंग, जे सुपरसिमेट्रीवर आधारित आहे. कारण जर लार्ज कोलायडर या सिद्धांतांची पुष्टी करत नसेल तर काय?

तथापि, असे काही शास्त्रज्ञ आहेत ज्यांना असे वाटत नाही. कारण सुपरसिमेट्रीचा सिद्धांत "चुकीचा असण्याइतपत सुंदर" आहे.

म्हणून, सुपरसिमेट्रिक कणांचे वस्तुमान LHC च्या श्रेणीबाहेर आहे हे सिद्ध करण्यासाठी त्यांच्या समीकरणांचे पुनर्मूल्यांकन करण्याचा त्यांचा मानस आहे. सिद्धांतकार अगदी बरोबर आहेत. त्यांची मॉडेल्स प्रायोगिकरित्या मोजल्या आणि सत्यापित केल्या जाऊ शकणार्‍या घटना स्पष्ट करण्यात चांगली आहेत. त्यामुळे आपण (अद्याप) प्रायोगिकरित्या जाणू शकत नसलेल्या सिद्धांतांचा विकास आपण का वगळावा असा प्रश्न विचारू शकतो. हा वाजवी आणि वैज्ञानिक दृष्टिकोन आहे का?

शून्यातून विश्व

नैसर्गिक विज्ञान, विशेषत: भौतिकशास्त्र, निसर्गवादावर आधारित आहे, म्हणजे, निसर्गाच्या शक्तींचा वापर करून आपण सर्वकाही स्पष्ट करू शकतो या विश्वासावर. घटनांचे वर्णन करणाऱ्या विविध प्रमाणांमधील संबंध किंवा निसर्गात अस्तित्वात असलेल्या काही संरचनांचा विचार करणे विज्ञानाचे कार्य कमी आहे. भौतिकशास्त्र अशा समस्या हाताळत नाही ज्यांचे गणितीय वर्णन केले जाऊ शकत नाही, ज्याची पुनरावृत्ती होऊ शकत नाही. हे, इतर गोष्टींबरोबरच, त्याच्या यशाचे कारण आहे. नैसर्गिक घटनांचे मॉडेल करण्यासाठी वापरलेले गणितीय वर्णन अत्यंत प्रभावी असल्याचे सिद्ध झाले आहे. नैसर्गिक विज्ञानाच्या यशामुळे त्यांचे तात्विक सामान्यीकरण झाले. यांत्रिकी तत्त्वज्ञान किंवा वैज्ञानिक भौतिकवाद यासारख्या दिशानिर्देश तयार केले गेले, ज्याने XNUMX व्या शतकाच्या समाप्तीपूर्वी प्राप्त झालेल्या नैसर्गिक विज्ञानांचे परिणाम तत्त्वज्ञानाच्या क्षेत्रात हस्तांतरित केले.

असे वाटले की आपण संपूर्ण जग जाणून घेऊ शकतो, निसर्गात संपूर्ण निर्धारवाद आहे, कारण आपण हे ठरवू शकतो की लाखो वर्षांत ग्रह कसे फिरतील किंवा लाखो वर्षांपूर्वी ते कसे हलले. या यशांमुळे मानवी मनाला निरपेक्षता देणारा अभिमान निर्माण झाला. निर्णायक मर्यादेपर्यंत, पद्धतशीर निसर्गवाद आजही नैसर्गिक विज्ञानाच्या विकासास उत्तेजन देते. तथापि, असे काही कट-ऑफ पॉइंट्स आहेत जे नैसर्गिक पद्धतीच्या मर्यादांचे सूचक आहेत.

जर विश्वाचे प्रमाण मर्यादित असेल आणि उर्जेच्या संवर्धनाच्या नियमांचे उल्लंघन न करता “शक्यातून” (3) उद्भवले असेल, उदाहरणार्थ, चढउतार म्हणून, तर त्यात कोणतेही बदल होऊ नयेत. दरम्यान, आम्ही त्यांच्यावर लक्ष ठेवून आहोत. क्वांटम फिजिक्सच्या आधारे या समस्येचे निराकरण करण्याचा प्रयत्न करताना, आम्ही या निष्कर्षावर पोहोचतो की केवळ जागरूक निरीक्षकच अशा जगाच्या अस्तित्वाची शक्यता ओळखतो. म्हणूनच आपल्याला आश्चर्य वाटते की आपण ज्यामध्ये राहतो तो अनेक भिन्न विश्वांपासून का निर्माण झाला? म्हणून आपण या निष्कर्षावर पोहोचतो की जेव्हा एखादी व्यक्ती पृथ्वीवर दिसली तेव्हाच जग - जसे आपण निरीक्षण करतो - खरोखर "बनले" ...

एक अब्ज वर्षांपूर्वी घडलेल्या घटनांवर मोजमाप कसा परिणाम करतात?

4. व्हीलर प्रयोग - व्हिज्युअलायझेशन

आधुनिक भौतिकशास्त्रज्ञांपैकी एक, जॉन आर्किबाल्ड व्हीलर यांनी प्रसिद्ध दुहेरी स्लिट प्रयोगाची अंतराळ आवृत्ती प्रस्तावित केली. त्याच्या मानसिक रचनेत, आपल्यापासून एक अब्ज प्रकाशवर्षे दूर असलेल्या क्वासारचा प्रकाश आकाशगंगेच्या दोन विरुद्ध बाजूंनी प्रवास करतो (4). जर निरीक्षकांनी या प्रत्येक मार्गाचे स्वतंत्रपणे निरीक्षण केले तर त्यांना फोटॉन दिसतील. दोन्ही एकाच वेळी असल्यास, त्यांना लहर दिसेल. तर निरीक्षण करण्याच्या कृतीमुळेच एक अब्ज वर्षांपूर्वी क्वासार सोडलेल्या प्रकाशाचे स्वरूप बदलते!

व्हीलरसाठी, वरील गोष्टी सिद्ध करतात की विश्व भौतिक अर्थाने अस्तित्वात असू शकत नाही, कमीतकमी ज्या अर्थाने आपल्याला "भौतिक स्थिती" समजण्याची सवय आहे. हे भूतकाळातही घडू शकत नाही, जोपर्यंत... आम्ही मोजमाप घेत नाही. अशा प्रकारे, आपला वर्तमान परिमाण भूतकाळावर प्रभाव टाकतो. आमच्या निरीक्षणे, शोध आणि मोजमापांसह, आम्ही भूतकाळातील घटनांना आकार देतो, काळाच्या खोलवर, विश्वाच्या सुरुवातीपर्यंत!

कॅनडातील वॉटरलू येथील पेरिमीटर इन्स्टिट्यूटचे नील तुर्क यांनी न्यू सायंटिस्टच्या जुलैच्या अंकात म्हटले आहे की “आम्हाला काय सापडले ते समजू शकत नाही. सिद्धांत अधिकाधिक जटिल आणि अत्याधुनिक होत जातो. आम्ही स्वतःला एका पाठोपाठ फील्ड, परिमाणे आणि सममितींच्या समस्येमध्ये फेकतो, अगदी पाना वापरूनही, परंतु आम्ही सर्वात सोपी तथ्ये स्पष्ट करू शकत नाही." वरील विचार किंवा सुपरस्ट्रिंग सिद्धांतासारख्या आधुनिक सिद्धांतकारांच्या मानसिक प्रवासाचा सध्या प्रयोगशाळांमध्ये सुरू असलेल्या प्रयोगांशी काहीही संबंध नाही आणि त्यांची प्रायोगिकरित्या चाचणी करण्याचा कोणताही मार्ग नाही हे पाहून अनेक भौतिकशास्त्रज्ञांना साहजिकच चीड येते.

क्वांटम जगात, तुम्हाला अधिक व्यापक दिसणे आवश्यक आहे

नोबेल पारितोषिक विजेते रिचर्ड फेनमन यांनी एकदा म्हटल्याप्रमाणे, क्वांटम जग खरोखर कोणालाही समजत नाही. चांगल्या जुन्या न्यूटोनियन जगाच्या विपरीत, ज्यामध्ये विशिष्ट वस्तुमानांसह दोन शरीरांचे परस्परसंवाद समीकरणांद्वारे मोजले जातात, क्वांटम मेकॅनिक्समध्ये आपल्याकडे समीकरणे आहेत ज्यांचे ते फारसे पालन करत नाहीत, परंतु प्रयोगांमध्ये आढळलेल्या विचित्र वर्तनाचा परिणाम आहेत. क्वांटम भौतिकशास्त्रातील वस्तू कोणत्याही "भौतिक" शी संबंधित नसतात आणि त्यांचे वर्तन हिल्बर्ट स्पेस नावाच्या अमूर्त बहु-आयामी जागेचे डोमेन आहे.

श्रोडिंगर समीकरणाने वर्णन केलेले बदल आहेत, परंतु नेमके का ते अज्ञात आहे. हे बदलता येईल का? भौतिकशास्त्राच्या तत्त्वांवरून क्वांटम कायदे मिळवणे देखील शक्य आहे, कारण डझनभर कायदे आणि तत्त्वे, उदाहरणार्थ, बाह्य अवकाशातील शरीराच्या हालचालींबद्दल, न्यूटनच्या तत्त्वांवरून व्युत्पन्न केले गेले होते? इटलीतील पाव्हिया विद्यापीठातील शास्त्रज्ञ जियाकोमो मौरो डी'एरियानो, जिउलिओ सिरिबेला आणि पाओलो पेरिनोटी यांनी असा युक्तिवाद केला आहे की अगदी स्पष्टपणे सामान्य ज्ञानाच्या विरुद्ध असलेल्या क्वांटम घटना देखील मोजता येण्याजोग्या प्रयोगांमध्ये शोधल्या जाऊ शकतात. आपल्याला फक्त योग्य दृष्टीकोन आवश्यक आहे - कदाचित क्वांटम इफेक्ट्सचा गैरसमज त्यांच्याकडे अपुरा व्यापक दृष्टिकोनामुळे आहे. न्यू सायंटिस्टमधील उपरोक्त शास्त्रज्ञांच्या मते, क्वांटम मेकॅनिक्समधील अर्थपूर्ण आणि मोजता येण्याजोग्या प्रयोगांनी अनेक अटी पूर्ण केल्या पाहिजेत. हे आहे:

• कार्यकारणभाव - भविष्यातील घटना भूतकाळातील घटनांवर प्रभाव टाकू शकत नाहीत;
• वेगळेपणा - राज्ये आम्ही एकमेकांपासून वेगळे म्हणून वेगळे होण्यास सक्षम असणे आवश्यक आहे;
• रचना - जर आपल्याला प्रक्रियेचे सर्व टप्पे माहित असतील तर आपल्याला संपूर्ण प्रक्रिया माहित आहे;
• संक्षेप - संपूर्ण चिप हस्तांतरित केल्याशिवाय चिपबद्दल महत्त्वाची माहिती हस्तांतरित करण्याचे मार्ग आहेत;
• टोमोग्राफी - जर आमच्याकडे अनेक भागांचा समावेश असलेली प्रणाली असेल, तर भागांद्वारे मोजमापांची आकडेवारी संपूर्ण प्रणालीची स्थिती प्रकट करण्यासाठी पुरेशी आहे.

इटालियन लोक त्यांच्या शुद्धीकरणाची तत्त्वे, एक व्यापक दृष्टीकोन आणि अर्थपूर्ण प्रयोग यांचा विस्तार करू इच्छितात ज्यामध्ये थर्मोडायनामिक घटनेची अपरिवर्तनीयता आणि एंट्रॉपी वाढीचे तत्त्व देखील समाविष्ट आहे, जे भौतिकशास्त्रज्ञांना प्रभावित करत नाहीत. कदाचित इथेही, निरीक्षणे आणि मोजमाप अशा दृष्टीकोनाच्या कलाकृतींमुळे प्रभावित होतात जे संपूर्ण प्रणाली समजून घेण्यास खूप अरुंद आहे. "क्वांटम सिद्धांताचे मूलभूत सत्य हे आहे की वर्णनात नवीन मांडणी जोडून गोंगाट करणारे, अपरिवर्तनीय बदल उलट करता येतात," असे इटालियन शास्त्रज्ञ गिउलिओ सिरिबेला यांनी न्यू सायंटिस्टला दिलेल्या मुलाखतीत म्हटले आहे.

दुर्दैवाने, संशयवादी म्हणतात, प्रयोगांचे "शुद्धीकरण" आणि मापनाच्या व्यापक दृष्टीकोनामुळे अनेक-जगातील गृहीतक होऊ शकते ज्यामध्ये कोणताही परिणाम शक्य आहे आणि ज्यात शास्त्रज्ञ, घटनांचा योग्य मार्ग मोजत आहेत असा विचार करून, फक्त "निवडा" त्यांना मोजून ठराविक सातत्य.

5. घड्याळाच्या स्वरूपात वेळ हात

वेळ नाही?

तथाकथित अॅरोज ऑफ टाइम (5) ही संकल्पना ब्रिटिश खगोलभौतिकशास्त्रज्ञ आर्थर एडिंग्टन यांनी 1927 मध्ये मांडली होती. हा बाण काळाकडे निर्देश करतो, जो नेहमी एकाच दिशेने वाहतो, म्हणजे भूतकाळापासून भविष्याकडे, आणि ही प्रक्रिया उलट करता येत नाही. स्टीफन हॉकिंग यांनी त्यांच्या अ ब्रीफ हिस्ट्री ऑफ टाईममध्ये लिहिले आहे की विकार वेळेनुसार वाढत जातो कारण आपण वेळ मोजतो ज्या दिशेने विकार वाढतो. याचा अर्थ असा होईल की आपल्याकडे एक पर्याय आहे - उदाहरणार्थ, आपण प्रथम जमिनीवर विखुरलेले तुटलेले काचेचे तुकडे पाहू शकतो, नंतर काच जमिनीवर पडल्याचा क्षण, नंतर काच हवेत आणि शेवटी त्याच्या हातात ती धरणारी व्यक्ती. "वेळेचा मानसशास्त्रीय बाण" थर्मोडायनामिक बाणाप्रमाणेच जाणे आवश्यक आहे, आणि प्रणालीची एन्ट्रॉपी वाढते असा कोणताही वैज्ञानिक नियम नाही. तथापि, अनेक शास्त्रज्ञांचा असा विश्वास आहे की हे असे आहे कारण मानवी मेंदूमध्ये ऊर्जावान बदल घडतात, जसे आपण निसर्गात पाहतो. मेंदूमध्ये कार्य करण्याची, निरीक्षण करण्याची आणि तर्क करण्याची उर्जा असते, कारण मानवी "इंजिन" इंधन-अन्न जाळते आणि अंतर्गत ज्वलन इंजिनप्रमाणे ही प्रक्रिया अपरिवर्तनीय आहे.

तथापि, अशी काही प्रकरणे आहेत जेव्हा, वेळेच्या मनोवैज्ञानिक बाणाची समान दिशा राखताना, एंट्रोपी वेगवेगळ्या प्रणालींमध्ये वाढते आणि कमी होते. उदाहरणार्थ, संगणक मेमरीमध्ये डेटा सेव्ह करताना. मशीनमधील मेमरी मोड्यूल्स अक्रमित स्थितीपासून डिस्क लेखन क्रमापर्यंत जातात. त्यामुळे संगणकातील एन्ट्रॉपी कमी होते. तथापि, कोणताही भौतिकशास्त्रज्ञ म्हणेल की संपूर्ण विश्वाच्या दृष्टिकोनातून - ते वाढत आहे, कारण डिस्कवर लिहिण्यासाठी ऊर्जा लागते आणि ही ऊर्जा यंत्राद्वारे तयार केलेल्या उष्णतेच्या रूपात नष्ट होते. म्हणून भौतिकशास्त्राच्या स्थापित नियमांना एक लहान "मानसिक" प्रतिकार आहे. आपल्यासाठी हे विचार करणे कठीण आहे की फॅनमधून आवाजाने काय बाहेर येते हे एखाद्या कामाचे रेकॉर्डिंग किंवा मेमरीमधील इतर मूल्यापेक्षा जास्त महत्त्वाचे आहे. एखाद्याने त्यांच्या PC वर आधुनिक भौतिकशास्त्र, युनिफाइड फोर्स थिअरी किंवा थिअरी ऑफ एव्हरीथिंग उलथून टाकणारा युक्तिवाद लिहिला तर? असे असूनही विश्वातील सामान्य व्याधी वाढली आहे, ही कल्पना स्वीकारणे आपल्यासाठी कठीण होईल.

1967 मध्ये मागे, व्हीलर-डेविट समीकरण दिसले, ज्यावरून ते अस्तित्वात नाही म्हणून त्या काळाचे अनुसरण केले. क्वांटम मेकॅनिक्स आणि सामान्य सापेक्षता या कल्पनांची गणिती सांगड घालण्याचा हा प्रयत्न होता, क्वांटम गुरुत्वाकर्षणाच्या सिद्धांताकडे एक पाऊल, म्हणजे. सर्व शास्त्रज्ञांना हवा असलेला प्रत्येक गोष्टीचा सिद्धांत. 1983 पर्यंत भौतिकशास्त्रज्ञ डॉन पेज आणि विल्यम वुटर्स यांनी स्पष्टीकरण देऊ केले की क्वांटम एंगलमेंटच्या संकल्पनेचा वापर करून वेळेची समस्या दूर केली जाऊ शकते. त्यांच्या संकल्पनेनुसार, केवळ आधीच परिभाषित प्रणालीचे गुणधर्म मोजले जाऊ शकतात. गणिताच्या दृष्टिकोनातून, या प्रस्तावाचा अर्थ असा आहे की घड्याळ प्रणालीपासून अलग राहून कार्य करत नाही आणि जेव्हा ते एका विशिष्ट विश्वात अडकते तेव्हाच सुरू होते. तथापि, जर एखाद्याने दुसर्‍या विश्वातून आपल्याकडे पाहिले, तर ते आपल्याला स्थिर वस्तू म्हणून पाहतील आणि केवळ त्यांच्या आगमनामुळे क्वांटम गुंतले जाईल आणि अक्षरशः आपल्याला वेळ निघून गेल्याची जाणीव होईल.

या गृहीतकाने इटलीतील ट्यूरिन येथील संशोधन संस्थेतील शास्त्रज्ञांच्या कार्याचा आधार घेतला. भौतिकशास्त्रज्ञ मार्को जेनोव्हेसे यांनी क्वांटम एंगलमेंटची वैशिष्ट्ये विचारात घेणारे मॉडेल तयार करण्याचा निर्णय घेतला. या तर्काची शुद्धता दर्शविणारा भौतिक प्रभाव पुन्हा तयार करणे शक्य होते. विश्वाचे एक मॉडेल तयार केले गेले आहे, ज्यामध्ये दोन फोटॉन आहेत.

एक जोडी ओरिएंटेड होती - अनुलंब ध्रुवीकृत, आणि दुसरी क्षैतिज. त्यांची क्वांटम स्थिती, आणि म्हणून त्यांचे ध्रुवीकरण, नंतर डिटेक्टरच्या मालिकेद्वारे शोधले जाते. असे दिसून आले की संदर्भ फ्रेम निश्चित करणारे निरीक्षण पूर्ण होईपर्यंत, फोटॉन शास्त्रीय क्वांटम सुपरपोझिशनमध्ये असतात, उदा. ते अनुलंब आणि क्षैतिज दोन्ही दिशेने होते. याचा अर्थ असा की घड्याळाचे वाचन करणारा निरीक्षक ज्या विश्वाचा भाग बनतो त्या विश्वावर परिणाम करणारे क्वांटम एंगलमेंट ठरवतो. असा निरीक्षक नंतर क्वांटम संभाव्यतेवर आधारित अनुक्रमिक फोटॉनचे ध्रुवीकरण जाणण्यास सक्षम असतो.

ही संकल्पना खूप मोहक आहे कारण ती अनेक समस्यांचे स्पष्टीकरण देते, परंतु यामुळे नैसर्गिकरित्या "सुपर-निरीक्षक" ची गरज निर्माण होते जो सर्व निर्धारवादांपेक्षा वरचा असेल आणि संपूर्णपणे सर्वकाही नियंत्रित करेल.

6. मल्टीवर्स - व्हिज्युअलायझेशन

आपण जे निरीक्षण करतो आणि जे आपण "वेळ" म्हणून व्यक्तिनिष्ठपणे समजतो ते खरं तर आपल्या सभोवतालच्या जगामध्ये मोजता येण्याजोग्या जागतिक बदलांचे उत्पादन आहे. जसजसे आपण अणू, प्रोटॉन आणि फोटॉनच्या जगात खोलवर जातो तसतसे आपल्या लक्षात येते की काळाची संकल्पना कमी होत जाते. शास्त्रज्ञांच्या मते, दररोज आपल्यासोबत येणारे घड्याळ, भौतिक दृष्टिकोनातून, त्याचा रस्ता मोजत नाही, परंतु आपले जीवन व्यवस्थित करण्यात मदत करते. सार्वत्रिक आणि सर्वसमावेशक काळाच्या न्यूटोनियन संकल्पनांची सवय असलेल्यांसाठी या संकल्पना धक्कादायक आहेत. परंतु केवळ वैज्ञानिक परंपरावादीच ते स्वीकारत नाहीत. प्रख्यात सैद्धांतिक भौतिकशास्त्रज्ञ ली स्मोलिन, ज्यांचा या वर्षाच्या नोबेल पुरस्काराच्या संभाव्य विजेत्यांपैकी एक म्हणून उल्लेख केला होता, त्यांचा असा विश्वास आहे की वेळ अस्तित्वात आहे आणि ती अगदी वास्तविक आहे. एकदा - अनेक भौतिकशास्त्रज्ञांप्रमाणे - त्यांनी असा युक्तिवाद केला की वेळ हा एक व्यक्तिनिष्ठ भ्रम आहे.

आता, त्यांच्या पुनर्जन्म वेळ या पुस्तकात, तो भौतिकशास्त्राचा पूर्णपणे वेगळा दृष्टिकोन घेतो आणि वैज्ञानिक समुदायातील लोकप्रिय स्ट्रिंग सिद्धांतावर टीका करतो. त्याच्या मते, मल्टीव्हर्स अस्तित्वात नाही (6) कारण आपण एकाच विश्वात आणि एकाच वेळी राहतो. त्यांचा असा विश्वास आहे की वेळेला सर्वांत महत्त्व आहे आणि वर्तमान क्षणाच्या वास्तवाचा आपला अनुभव हा एक भ्रम नसून वास्तवाचे मूलभूत स्वरूप समजून घेण्याची गुरुकिल्ली आहे.

एंट्रॉपी शून्य

सॅंडू पोपेस्कू, टोनी शॉर्ट, नोआ लिन्डेन (७) आणि अँड्रियास विंटर यांनी २००९ मध्ये फिजिकल रिव्ह्यू ई जर्नलमध्ये त्यांच्या निष्कर्षांचे वर्णन केले, ज्यामध्ये असे दिसून आले की वस्तू समतोल साधतात, म्हणजेच उर्जेच्या समान वितरणाची स्थिती, त्यांच्यासह क्वांटम एंगलमेंटच्या अवस्थेत प्रवेश करून आसपासच्या. 7 मध्ये, टोनी शॉर्टने हे सिद्ध केले की फसवणुकीमुळे मर्यादित वेळेची समानता होते. जेव्हा एखादी वस्तू पर्यावरणाशी संवाद साधते, जसे की कॉफीच्या कपातील कण हवेशी आदळतात तेव्हा त्यांच्या गुणधर्मांबद्दलची माहिती बाहेरून "गळती" होते आणि संपूर्ण वातावरणात "अस्पष्ट" होते. माहिती गमावल्यामुळे कॉफीची स्थिती स्थिर होते, जरी संपूर्ण खोलीच्या स्वच्छतेची स्थिती सतत बदलत राहते. पोपेस्कूच्या मते, तिची स्थिती कालांतराने बदलणे थांबते.

7. नोहा लिन्डेन, सँडू पोपेस्कू आणि टोनी शॉर्ट

खोलीतील स्वच्छतेची स्थिती बदलत असताना, कॉफी अचानक हवेत मिसळणे थांबवू शकते आणि स्वतःच्या स्वच्छ स्थितीत प्रवेश करू शकते. तथापि, कॉफीसाठी उपलब्ध असलेल्या शुद्ध राज्यांपेक्षा कितीतरी जास्त राज्ये पर्यावरणात मिसळलेली आहेत आणि त्यामुळे जवळजवळ कधीच होत नाही. ही सांख्यिकीय असंभाव्यता काळाचा बाण अपरिवर्तनीय असल्याचा आभास देते. वेळेच्या बाणाची समस्या क्वांटम मेकॅनिक्सद्वारे अस्पष्ट आहे, ज्यामुळे निसर्ग निश्चित करणे कठीण होते.

प्राथमिक कणामध्ये अचूक भौतिक गुणधर्म नसतात आणि ते केवळ वेगवेगळ्या अवस्थेत असण्याच्या संभाव्यतेनुसार निर्धारित केले जातात. उदाहरणार्थ, कोणत्याही वेळी, कणाला घड्याळाच्या दिशेने वळण्याची 50 टक्के शक्यता असते आणि विरुद्ध दिशेने वळण्याची 50 टक्के शक्यता असते. प्रमेय, भौतिकशास्त्रज्ञ जॉन बेलच्या अनुभवाने दृढ झाले, असे म्हटले आहे की कणांची खरी स्थिती अस्तित्वात नाही आणि ते संभाव्यतेद्वारे निर्देशित केले गेले आहेत.

मग क्वांटम अनिश्चिततेमुळे गोंधळ होतो. जेव्हा दोन कण एकमेकांशी संवाद साधतात, तेव्हा त्यांची स्वतःची व्याख्याही करता येत नाही, स्वतंत्रपणे विकसित होणारी संभाव्यता ही शुद्ध अवस्था म्हणून ओळखली जाते. त्याऐवजी, ते अधिक जटिल संभाव्यता वितरणाचे अडकलेले घटक बनतात ज्याचे दोन्ही कण एकत्र वर्णन करतात. हे वितरण ठरवू शकते, उदाहरणार्थ, कण उलट दिशेने फिरतील की नाही. संपूर्ण प्रणाली शुद्ध स्थितीत आहे, परंतु वैयक्तिक कणांची स्थिती दुसर्या कणाशी संबंधित आहे.

अशाप्रकारे, दोघेही अनेक प्रकाशवर्षे अंतरावर जाऊ शकतात आणि प्रत्येकाचे फिरणे एकमेकांशी परस्परसंबंधित राहील.

वेळेच्या बाणाचा नवीन सिद्धांत याचे वर्णन क्वांटम एंगलमेंटमुळे माहितीचे नुकसान म्हणून करते, जे एक कप कॉफी आसपासच्या खोलीसह संतुलनात पाठवते. कालांतराने, खोली त्याच्या वातावरणासह समतोल साधते आणि त्या बदल्यात, ती हळूहळू उर्वरित विश्वाशी समतोल साधते. थर्मोडायनामिक्सचा अभ्यास करणार्‍या जुन्या शास्त्रज्ञांनी या प्रक्रियेकडे उर्जेचा हळूहळू अपव्यय, विश्वाची एन्ट्रॉपी वाढवणारी प्रक्रिया म्हणून पाहिले.

आज, भौतिकशास्त्रज्ञांचा असा विश्वास आहे की माहिती अधिकाधिक विखुरली जाते, परंतु कधीही पूर्णपणे नाहीशी होत नाही. स्थानिक पातळीवर एन्ट्रॉपी वाढत असली तरी विश्वाची एकूण एंट्रॉपी शून्यावर स्थिर राहते असा त्यांचा विश्वास आहे. मात्र, काळाच्या बाणाचा एक पैलू अद्याप सुटलेला नाही. शास्त्रज्ञांचा असा युक्तिवाद आहे की एखाद्या व्यक्तीची भूतकाळ लक्षात ठेवण्याची क्षमता, परंतु भविष्यकाळ नाही, हे परस्परसंवादी कणांमधील संबंधांची निर्मिती म्हणून देखील समजले जाऊ शकते. जेव्हा आपण कागदाच्या तुकड्यावर संदेश वाचतो, तेव्हा मेंदू डोळ्यांपर्यंत पोहोचणाऱ्या फोटॉनद्वारे त्याच्याशी संवाद साधतो.

फक्त आतापासून हा संदेश आपल्याला काय सांगत आहे हे आपण लक्षात ठेवू शकतो. पोपेस्कूचा असा विश्वास आहे की नवीन सिद्धांत हे स्पष्ट करत नाही की विश्वाची सुरुवातीची स्थिती समतोलपणापासून दूर का होती आणि बिग बँगचे स्वरूप स्पष्ट केले पाहिजे. काही संशोधकांनी या नवीन दृष्टिकोनाबद्दल शंका व्यक्त केल्या आहेत, परंतु या संकल्पनेचा विकास आणि आता एक नवीन गणितीय औपचारिकता थर्मोडायनामिक्सच्या सैद्धांतिक समस्यांचे निराकरण करण्यात मदत करते.

स्पेस-टाइमच्या धान्यापर्यंत पोहोचा

ब्लॅक होल फिजिक्स असे सूचित करते की, काही गणिती मॉडेल्स सुचवतात की, आपले विश्व त्रिमितीय नाही. आपल्या संवेदना आपल्याला सांगतात तरीही, आपल्या सभोवतालची वास्तविकता एक होलोग्राम असू शकते - दूरच्या विमानाचे प्रक्षेपण जे प्रत्यक्षात द्विमितीय आहे. जर विश्वाचे हे चित्र बरोबर असेल, तर अवकाश-काळाच्या त्रिमितीय स्वरूपाचा भ्रम आपल्या ताब्यातील संशोधन साधने पुरेशा प्रमाणात संवेदनशील झाल्यावर दूर होऊ शकतो. क्रेग होगन, फर्मिलॅब येथील भौतिकशास्त्राचे प्राध्यापक, ज्यांनी विश्वाच्या मूलभूत संरचनेचा अभ्यास करण्यासाठी अनेक वर्षे घालवली आहेत, असे सूचित करतात की ही पातळी नुकतीच पोहोचली आहे.

8. GEO600 ग्रॅव्हिटेशनल वेव्ह डिटेक्टर

जर विश्व एक होलोग्राम असेल, तर कदाचित आपण वास्तविकतेच्या संकल्पनेच्या मर्यादेपर्यंत पोहोचलो आहोत. काही भौतिकशास्त्रज्ञांनी हे वैचित्र्यपूर्ण गृहितक पुढे रेटले आहे की आपण ज्या अंतराळ-काळात राहतो तो अंततः सतत नसतो, परंतु, डिजिटल छायाचित्राप्रमाणे, काही विशिष्ट "धान्य" किंवा "पिक्सेल" ने बनलेला सर्वात मूलभूत स्तरावर असतो. तसे असल्यास, आपल्या वास्तविकतेमध्ये काही प्रकारचे अंतिम "रिझोल्यूशन" असणे आवश्यक आहे. अशा प्रकारे काही संशोधकांनी GEO600 गुरुत्वीय लहरी शोधक (8) च्या परिणामांमध्ये दिसणार्‍या "आवाज" चा अर्थ लावला.

या विलक्षण गृहीतकाची चाचणी घेण्यासाठी, क्रेग होगन, एक गुरुत्वाकर्षण लहरी भौतिकशास्त्रज्ञ, त्यांनी आणि त्यांच्या टीमने जगातील सर्वात अचूक इंटरफेरोमीटर विकसित केले, ज्याला होगन होलोमीटर म्हणतात, जे सर्वात अचूक मार्गाने स्पेस-टाइमचे सर्वात मूलभूत सार मोजण्यासाठी डिझाइन केलेले आहे. Fermilab E-990 असे सांकेतिक नाव असलेला प्रयोग, इतर अनेकांपैकी एक नाही. हे स्पेसचे क्वांटम स्वरूप आणि शास्त्रज्ञ ज्याला "होलोग्राफिक नॉइज" म्हणतात त्याची उपस्थिती दर्शविण्याचा हेतू आहे.

होलोमीटरमध्ये शेजारी शेजारी ठेवलेल्या दोन इंटरफेरोमीटर असतात. ते एका उपकरणावर एक किलोवॅट लेसर बीम निर्देशित करतात जे त्यांना 40 मीटर लांबीच्या दोन लंब बीममध्ये विभाजित करतात, जे परावर्तित होतात आणि विभाजित बिंदूवर परत येतात, ज्यामुळे प्रकाश बीमच्या चमक (9) मध्ये चढ-उतार निर्माण होतात. जर ते विभाजन यंत्रामध्ये विशिष्ट हालचाल घडवून आणतात, तर हे जागेच्या कंपनाचा पुरावा असेल.

9. होलोग्राफिक प्रयोगाचे ग्राफिक प्रतिनिधित्व

होगनच्या संघासमोरील सर्वात मोठे आव्हान हे सिद्ध करणे आहे की त्यांनी शोधलेले परिणाम हे केवळ प्रायोगिक सेटअपच्या बाहेरील घटकांमुळे होणारे त्रास नाहीत तर अवकाश-काळाच्या कंपनांचे परिणाम आहेत. त्यामुळे, इंटरफेरोमीटरमध्ये वापरलेले आरसे हे उपकरणाच्या बाहेरून येणार्‍या सर्व लहान-मोठ्या आवाजांच्या फ्रिक्वेन्सीशी समक्रमित केले जातील आणि विशेष सेन्सर्सद्वारे उचलले जातील.

मानववंशीय विश्व

त्यामध्ये जग आणि मनुष्य अस्तित्वात असण्यासाठी, भौतिकशास्त्राच्या नियमांचे एक विशिष्ट स्वरूप असणे आवश्यक आहे आणि भौतिक स्थिरांकांमध्ये अचूकपणे निवडलेली मूल्ये असणे आवश्यक आहे ... आणि ती आहेत! का?

चला या वस्तुस्थितीपासून सुरुवात करूया की विश्वामध्ये चार प्रकारचे परस्परसंवाद आहेत: गुरुत्वाकर्षण (पडणे, ग्रह, आकाशगंगा), विद्युत चुंबकीय (अणू, कण, घर्षण, लवचिकता, प्रकाश), कमकुवत अणु (तारकीय ऊर्जेचा स्त्रोत) आणि मजबूत परमाणु ( प्रोटॉन आणि न्यूट्रॉनला आण्विक केंद्रकात बांधते). इलेक्ट्रोमॅग्नेटिझमपेक्षा गुरुत्व 1039 पट कमकुवत आहे. जर ते थोडेसे कमकुवत असेल तर तारे सूर्यापेक्षा हलके असतील, सुपरनोव्हाचा स्फोट होणार नाही, जड घटक तयार होणार नाहीत. जर ते थोडेसे मजबूत असते, तर बॅक्टेरियापेक्षा मोठे प्राणी चिरडले जातील आणि तारे अनेकदा आदळतील, ग्रहांचा नाश करतील आणि स्वतःला खूप लवकर जाळून टाकतील.

विश्वाची घनता गंभीर घनतेच्या जवळ आहे, म्हणजे, ज्याच्या खाली हे पदार्थ आकाशगंगा किंवा ताऱ्यांच्या निर्मितीशिवाय त्वरीत नष्ट होईल आणि ज्याच्या वर हे विश्व खूप काळ जगले असते. अशा परिस्थितीच्या घटनेसाठी, बिग बँगच्या पॅरामीटर्सशी जुळण्याची अचूकता ±10-60 च्या आत असायला हवी होती. तरुण विश्वाची सुरुवातीची एकरूपता 10-5 च्या प्रमाणात होती. जर ते लहान असतील तर आकाशगंगा तयार होणार नाहीत. जर ते मोठे असेल तर आकाशगंगेऐवजी प्रचंड कृष्णविवरे तयार होतील.

विश्वातील कण आणि प्रतिकणांची सममिती तुटलेली आहे. आणि प्रत्येक बॅरिऑन (प्रोटॉन, न्यूट्रॉन) साठी 109 फोटॉन असतात. जर त्यापैकी अधिक असतील तर, आकाशगंगा तयार होऊ शकत नाहीत. जर ते कमी असतील तर तारे नसतील. तसेच, आपण राहत असलेल्या परिमाणांची संख्या "बरोबर" असल्याचे दिसते. जटिल संरचना दोन आयामांमध्ये उद्भवू शकत नाहीत. चार पेक्षा जास्त (तीन मिती अधिक वेळ) सह, स्थिर ग्रहांच्या कक्षेचे अस्तित्व आणि अणूंमधील इलेक्ट्रॉनची ऊर्जा पातळी समस्याप्रधान बनते.

10. विश्वाचे केंद्र म्हणून मनुष्य

ब्रँडन कार्टर यांनी 1973 मध्ये कोपर्निकसच्या जन्माच्या 500 व्या जयंतीनिमित्त क्राको येथे झालेल्या परिषदेत मानववंशीय तत्त्वाची संकल्पना मांडली होती. सर्वसाधारणपणे, हे अशा प्रकारे तयार केले जाऊ शकते की निरीक्षण करण्यायोग्य विश्वाने आपल्याद्वारे निरीक्षण करण्यासाठी ज्या अटी पूर्ण केल्या पाहिजेत त्या पूर्ण केल्या पाहिजेत. आत्तापर्यंत त्याच्या वेगवेगळ्या आवृत्त्या आहेत. कमकुवत मानववंशीय तत्त्व सांगते की आपण केवळ अशा विश्वातच अस्तित्वात राहू शकतो ज्यामुळे आपले अस्तित्व शक्य होते. जर स्थिरांकांची मूल्ये वेगळी असती, तर आपल्याला हे कधीच दिसणार नाही, कारण आपण तिथे नसतो. सशक्त मानववंशीय तत्त्व (हेतूपूर्वक स्पष्टीकरण) सांगते की विश्व असे आहे की आपण अस्तित्वात राहू शकतो (10).

क्वांटम फिजिक्सच्या दृष्टिकोनातून, कितीही विश्वे विनाकारण उद्भवू शकतात. आपण एका विशिष्ट विश्वात पोहोचलो, ज्यामध्ये एखाद्या व्यक्तीला राहण्यासाठी अनेक सूक्ष्म अटी पूर्ण कराव्या लागतात. मग आपण मानववंशीय जगाबद्दल बोलत आहोत. एखाद्या आस्तिकासाठी, उदाहरणार्थ, देवाने निर्माण केलेले एक मानववंशीय विश्व पुरेसे आहे. भौतिकवादी विश्वदृष्टी हे स्वीकारत नाही आणि असे गृहीत धरते की अनेक विश्वे आहेत किंवा सध्याचे विश्व हे बहुविश्वाच्या अमर्याद उत्क्रांतीचा एक टप्पा आहे.

सिम्युलेशन म्हणून विश्वाच्या गृहीतकेच्या आधुनिक आवृत्तीचे लेखक सिद्धांतकार निकलास बोस्ट्रॉम आहेत. त्यांच्या मते, आपल्याला जाणवणारी वास्तविकता ही केवळ एक अनुकरण आहे ज्याची आपल्याला जाणीव नाही. शास्त्रज्ञाने असे सुचवले की जर पुरेसा शक्तिशाली संगणक वापरून संपूर्ण सभ्यतेचे किंवा संपूर्ण विश्वाचे विश्वसनीय सिम्युलेशन तयार करणे शक्य असेल आणि सिम्युलेटेड लोकांना चेतना अनुभवता येईल, तर बहुधा प्रगत सभ्यतांनी मोठ्या संख्येने निर्माण केले असेल. अशा सिम्युलेशनचे, आणि आम्ही त्यापैकी एकामध्ये द मॅट्रिक्स (11) प्रमाणेच राहतो.

येथे "देव" आणि "मॅट्रिक्स" हे शब्द बोलले गेले. इथे आपण विज्ञानाबद्दल बोलण्याच्या मर्यादेपर्यंत येतो. शास्त्रज्ञांसह अनेकांचा असा विश्वास आहे की प्रायोगिक भौतिकशास्त्राच्या असहाय्यतेमुळेच विज्ञान वास्तववादाच्या विरुद्ध असलेल्या क्षेत्रांमध्ये प्रवेश करू लागते, मेटाफिजिक्सचा वास आणि विज्ञानकथा. भौतिकशास्त्र आपल्या अनुभवजन्य संकटावर मात करेल आणि प्रायोगिकदृष्ट्या सत्यापित करण्यायोग्य विज्ञान म्हणून पुन्हा आनंद करण्याचा मार्ग शोधेल अशी आशा करणे बाकी आहे.