10 Probleme të pazgjidhura të fizikës moderne
Më poshtë po paraqesim një listë të problemeve të pazgjidhura në fizikën moderne.

Disa nga këto probleme janë teorike. Kjo do të thotë se teoritë ekzistuese nuk janë në gjendje të shpjegojnë disa fenomene të vëzhguara ose rezultate eksperimentale.

Problemet e tjera janë eksperimentale, që do të thotë se ka vështirësi në krijimin e një eksperimenti për të testuar një teori të propozuar ose për të studiuar një fenomen në më shumë detaje.

Disa nga këto probleme janë të ndërlidhura ngushtë. Për shembull, dimensionet shtesë ose supersimetria mund të zgjidhin problemin e hierarkisë. Besohet se teoria e plotë e gravitetit kuantik mund t'i përgjigjet shumicës së këtyre pyetjeve.

Si do të jetë fundi i Universit?

Përgjigja varet kryesisht nga energjia e errët, e cila mbetet një anëtar i panjohur i ekuacionit.

Energjia e errët është përgjegjëse për zgjerimin e përshpejtuar të Universit, por origjina e saj është një mister i mbështjellë në errësirë. Nëse energjia e errët është konstante me kalimin e kohës, ka të ngjarë të përjetojmë një "ngrirje të madhe": universi do të vazhdojë të zgjerohet më shpejt dhe përfundimisht galaktikat do të lëvizin aq larg njëri-tjetrit sa boshllëku aktual i hapësirës do të duket si lojë fëmijësh.

Nëse rritet energjia e errët, zgjerimi do të bëhet aq i shpejtë sa do të rritet hapësira jo vetëm midis galaktikave, por edhe midis yjeve, domethënë vetë galaktikat do të copëtohen; ky opsion quhet "boshllëk i madh".

Një skenar tjetër është që energjia e errët do të ulet dhe nuk mund të kundërshtojë më gravitetin, duke shkaktuar kolapsin e Universit ("kriza e madhe").

Epo, çështja është se, pavarësisht se si zhvillohen ngjarjet, ne jemi të dënuar. Megjithatë, para kësaj, ka ende miliarda apo edhe triliona vite - të mjaftueshme për të kuptuar se si do të vdesë Universi.

Graviteti kuantik

Pavarësisht kërkimeve aktive, teoria e gravitetit kuantik ende nuk është ndërtuar. Vështirësia kryesore në ndërtimin e tij është se dy teoritë fizike që ajo përpiqet të lidhë së bashku - mekanika kuantike dhe relativiteti i përgjithshëm (GR) - mbështeten në grupe të ndryshme parimesh.

Kështu, mekanika kuantike formulohet si një teori që përshkruan evolucionin e përkohshëm të sistemeve fizike (për shembull, atomet ose grimcat elementare) në sfondin e hapësirës-kohës së jashtme.

Në relativitetin e përgjithshëm nuk ka hapësirë-kohë të jashtme— ai në vetvete është një variabël dinamik i teorisë, në varësi të karakteristikave të atyre në të. klasike sistemeve

Kur kaloni në gravitetin kuantik, së paku, është e nevojshme të zëvendësohen sistemet me ato kuantike (d.m.th., kuantizimi). Lidhja e shfaqur kërkon një lloj kuantizimi të gjeometrisë së vetë hapësirë-kohës, dhe kuptimi fizik i një kuantizimi të tillë është absolutisht i paqartë dhe nuk ka asnjë përpjekje të suksesshme dhe të qëndrueshme për ta realizuar atë.

Edhe një përpjekje për të kuantizuar teorinë klasike të gravitetit të linearizuar (GTR) has në vështirësi të shumta teknike - graviteti kuantik rezulton të jetë një teori jo e rinormalizueshme për shkak të faktit se konstanta gravitacionale është një sasi dimensionale.

Situata përkeqësohet nga fakti se eksperimentet e drejtpërdrejta në fushën e gravitetit kuantik, për shkak të dobësisë së vetë ndërveprimeve gravitacionale, janë të paarritshme për teknologjitë moderne. Në këtë drejtim, në kërkimin e formulimit të saktë të gravitetit kuantik, duhet të mbështetemi vetëm në llogaritjet teorike.

Bozoni Higgs nuk ka absolutisht asnjë kuptim. Pse ekziston?

Bozoni Higgs shpjegon se si të gjitha grimcat e tjera fitojnë masë, por gjithashtu ngre shumë pyetje të reja. Për shembull, pse bozoni Higgs ndërvepron me të gjitha grimcat ndryshe? Kështu, t-kuarku ndërvepron me të më fort se elektroni, prandaj masa e të parit është shumë më e lartë se e të dytit.

Për më tepër, bozoni Higgs është grimca e parë elementare me rrotullim zero.

"Ne kemi një fushë krejtësisht të re të fizikës së grimcave," thotë shkencëtari Richard Ruiz, "ne nuk e kemi idenë se çfarë është natyra e saj."

Rrezatimi Hawking

A prodhojnë vrimat e zeza rrezatim termik siç parashikon teoria? A përmban ky rrezatim informacion për strukturën e tyre të brendshme apo jo, siç sugjeron llogaritja origjinale e Hawking?

Pse ndodhi që Universi përbëhet nga materia dhe jo nga antimateria?

Antimateria është e njëjta lëndë: ajo ka saktësisht të njëjtat veti si substanca nga e cila janë krijuar planetët, yjet dhe galaktikat.

Dallimi i vetëm është tarifa. Sipas ideve moderne, në Universin e porsalindur kishte një sasi të barabartë të të dyjave. Menjëherë pas Big Bengut, materia dhe antimateria u asgjësuan (reaguan për të asgjësuar reciprokisht dhe krijuar grimca të tjera të njëra-tjetrës).

Pyetja është, si ndodhi që një sasi materie kishte mbetur akoma? Pse materia pati sukses dhe antimateria humbi tërheqjen e luftës?

Për të shpjeguar këtë pabarazi, shkencëtarët po kërkojnë me zell shembuj të shkeljes së CP, domethënë procese në të cilat grimcat preferojnë të kalbet për të formuar materie në vend të antimateries.

"Së pari, do të doja të kuptoja nëse lëkundjet e neutrinos (transformimi i neutrinos në antineutrinos) ndryshojnë midis neutrinos dhe antineutrinos," thotë Alicia Marino nga Universiteti i Kolorados, e cila ndau pyetjen.  "Asgjë e tillë nuk është vërejtur më parë, por ne presim me padurim për gjeneratën e ardhshme të eksperimenteve."

Teoria e gjithçkaje

A ekziston një teori që shpjegon vlerat e të gjitha konstanteve themelore fizike? A ka një teori që shpjegon pse ligjet e fizikës janë ashtu siç janë?

Teoria e gjithçkaje   - një teori fizike dhe matematikore e unifikuar hipotetike që përshkruan të gjitha ndërveprimet e njohura themelore.

Fillimisht, ky term u përdor në një mënyrë ironike për t'iu referuar një sërë teorish të përgjithësuara. Me kalimin e kohës, termi u vendos në popullarizimin e fizikës kuantike për të treguar një teori që do të bashkonte të katër forcat themelore në natyrë.

Gjatë shekullit të njëzetë, janë propozuar shumë "teori të gjithçkaje", por asnjëra nuk është testuar eksperimentalisht, ose ka vështirësi të konsiderueshme në vendosjen e testimit eksperimental për disa nga kandidatët.

Bonusi: Ball Lightning

Cila është natyra e këtij fenomeni? A është rrufeja e topit një objekt i pavarur apo ushqehet nga energjia nga jashtë? A janë të gjitha rrufetë e topave të së njëjtës natyrë apo ka lloje të ndryshme?

Rrufeja e topit është një top i ndritshëm zjarri që noton në ajër, një fenomen natyror jashtëzakonisht i rrallë.

Deri më sot, nuk është paraqitur një teori e unifikuar fizike për shfaqjen dhe rrjedhën e këtij fenomeni, ka edhe teori shkencore që e reduktojnë fenomenin në halucinacione.

Janë rreth 400 teori që shpjegojnë fenomenin, por asnjëra prej tyre nuk ka marrë njohje absolute në mjedisin akademik. Në kushte laboratorike, fenomene të ngjashme, por afatshkurtra u morën në disa mënyra të ndryshme, kështu që pyetja për natyrën e rrufesë së topit mbetet e hapur. Në fund të shekullit të 20-të, nuk ishte krijuar asnjë stendë e vetme eksperimentale në të cilën ky fenomen natyror do të riprodhohej artificialisht në përputhje me përshkrimet e dëshmitarëve okularë të rrufesë së topit.

Besohet gjerësisht se rrufeja e topit është një fenomen me origjinë elektrike, me natyrë natyrore, domethënë është një lloj i veçantë rrufeje që ekziston për një kohë të gjatë dhe ka formën e një topi të aftë të lëvizë përgjatë një trajektoreje të paparashikueshme, ndonjëherë. befasuese për dëshmitarët okularë.

Tradicionalisht, besueshmëria e shumë rrëfimeve të dëshmitarëve okularë të rrufesë së topit mbetet në dyshim, duke përfshirë:

• vetë fakti i vëzhgimit të të paktën një fenomeni;
• fakti i vëzhgimit të rrufesë së topit, dhe jo ndonjë fenomen tjetër;
• detaje individuale të fenomenit të dhëna në një rrëfim të dëshmitarit okular.

Dyshimet për besueshmërinë e shumë provave e ndërlikojnë studimin e fenomenit, si dhe krijojnë terrenin për shfaqjen e materialeve të ndryshme spekulative dhe sensacionale që pretendohet se lidhen me këtë fenomen.

Bazuar në materiale nga: disa dhjetëra artikuj nga

A do të zbulohen valët gravitacionale?

Disa observatorë po kërkojnë prova të ekzistencës së valëve gravitacionale. Nëse mund të gjenden valë të tilla, këto luhatje në vetë strukturën e hapësirës-kohës do të tregojnë kataklizma që ndodhin në Univers, si shpërthimet e supernovës, përplasjet e vrimave të zeza dhe ndoshta ngjarje ende të panjohura. Për detaje, shih artikullin e W. Waite Gibbs "Spacetime Ripple".

Sa është jetëgjatësia e një protoni?

Disa teori që nuk përshtaten me modelin standard (shih Kapitullin 2) parashikojnë zbërthimin e protonit dhe disa detektorë janë ndërtuar për të zbuluar një zbërthim të tillë. Edhe pse vetë prishja nuk është vërejtur ende, kufiri i poshtëm i gjysmë-jetës së protonit vlerësohet në 10 32 vjet (duke e tejkaluar moshën e Universit). Me ardhjen e sensorëve më të ndjeshëm, mund të jetë e mundur të zbulohet zbërthimi i protonit ose kufiri i poshtëm i gjysmës së jetës së tij do të duhet të shtyhet prapa.

A janë të mundshëm superpërçuesit në temperatura të larta?

Superpërçueshmëria ndodh kur rezistenca elektrike e një metali bie në zero. Në kushte të tilla, rryma elektrike e vendosur në përcjellës rrjedh pa humbje, të cilat janë karakteristike për rrymën e zakonshme kur kalon nëpër përçues të tillë si tela bakri. Fenomeni i superpërçueshmërisë u vu re fillimisht në temperatura jashtëzakonisht të ulëta (pak mbi zero absolute, - 273 °C). Në vitin 1986, shkencëtarët arritën të bënin materiale superpërçuese në pikën e vlimit të azotit të lëngshëm (-196 °C), gjë që tashmë lejonte krijimin e produkteve industriale. Mekanizmi i këtij fenomeni ende nuk është kuptuar plotësisht, por studiuesit po përpiqen të arrijnë superpërçueshmëri në temperaturën e dhomës, e cila do të reduktojë humbjet e energjisë elektrike.

Si e përcakton përbërja e një molekule pamjen e saj?

Njohja e strukturës orbitale të atomeve në molekula të thjeshta e bën mjaft të lehtë përcaktimin e pamjes së një molekule. Sidoqoftë, studimet teorike të shfaqjes së molekulave komplekse, veçanërisht ato biologjikisht të rëndësishme, nuk janë kryer ende. Një aspekt i këtij problemi është palosja e proteinave, e diskutuar në Listën e Ideve 8.

Cilat janë proceset kimike në kancer?

Faktorët biologjikë si trashëgimia dhe mjedisi ka të ngjarë të luajnë një rol të madh në zhvillimin e kancerit. Duke ditur reaksionet kimike që ndodhin në qelizat e kancerit, mund të jetë e mundur të krijohen molekula për të ndërprerë këto reaksione dhe për të zhvilluar rezistencën ndaj kancerit në qeliza.

Si komunikojnë molekulat në qelizat e gjalla?

Për njoftim, molekulat e formës së dëshiruar përdoren në qeliza, kur mesazhi transmetohet përmes "rregullimit" në formën e komplementaritetit. Molekulat e proteinave janë më të rëndësishmet, kështu që mënyra e palosjes së tyre përcakton pamjen [konformacionin] e tyre. Prandaj, një njohuri më e thellë e palosjes së proteinave do të ndihmojë në zgjidhjen e çështjes së komunikimit.

Ku përcaktohet plakja e qelizave në nivel molekular?

Një problem tjetër biokimik i plakjes mund të lidhet me ADN-në dhe proteinat e përfshira në "riparimin" e ADN-së që pritet gjatë riprodhimit të përsëritur (shih: Lista e ideve, 9. Teknologjitë gjenetike).

Si zhvillohet një organizëm i tërë nga një vezë e fekonduar?

Duket se kësaj pyetjeje mund t'i përgjigjet sa më shpejt që problemi kryesor nga kap. 4: cila është struktura dhe qëllimi i proteomës? Sigurisht, çdo organizëm ka karakteristikat e veta në strukturën e proteinave dhe qëllimin e tyre, por sigurisht që do të mund të gjeni shumë të përbashkëta.

Çfarë i shkakton zhdukjet masive?

Gjatë 500 milionë viteve të fundit, zhdukja e plotë e specieve ka ndodhur pesë herë. Shkenca vazhdon të kërkojë arsyet për këtë. Zhdukja e fundit, e cila ndodhi 65 milionë vjet më parë, në kthesën e periudhave Kretake dhe Terciare, lidhet me zhdukjen e dinosaurëve. Ndërsa David Rop shtron pyetjen në librin e tij Extinction: A ishin gjene apo fat? (Shih: Burimet për studim të thelluar), a ishte zhdukja e shumicës së organizmave që jetonin në atë kohë e shkaktuar nga faktorë gjenetikë apo një lloj kataklizmi? Sipas hipotezës së paraqitur nga babai dhe djali, Luis dhe Walter Alvarez, një meteorit i madh (rreth 10 km në diametër) ra në Tokë 65 milion vjet më parë. Ndikimi që bëri ai ngriti re të mëdha pluhuri, të cilat ndërhynë në fotosintezën, e cila çoi në vdekjen e shumë bimëve, dhe për rrjedhojë të kafshëve që përbënin të njëjtin zinxhir ushqimor, deri te dinosaurët e mëdhenj por të pambrojtur. Konfirmimi i kësaj hipoteze është një krater i madh meteorit i zbuluar në Gjirin jugor të Meksikës në vitin 1993. A është e mundur që zhdukjet e mëparshme të jenë rezultat i përplasjeve të ngjashme? Hulumtimet dhe debatet vazhdojnë.

Dinozaurët ishin kafshë me gjak të ngrohtë apo gjakftohtë?

Profesori britanik i anatomisë Richard Owen shpiku termin "dinosaur" (që do të thotë "hardhuca të tmerrshme") në 1841, kur u gjetën vetëm tre skelete jo të plota. Artisti dhe skulptori britanik i kafshëve Benjamin Waterhouse Hawkins filloi të rikrijonte pamjen e kafshëve të zhdukura. Meqenëse ekzemplarët e parë të gjetur kishin dhëmbë të ngjashëm me iguanën, kafshët e tij pellushi u ngjanin iguanave të mëdha, duke shkaktuar mjaft bujë tek vizitorët.

Por hardhucat janë zvarranikë me gjak të ftohtë, dhe për këtë arsye në fillim ata vendosën që dinosaurët ishin të tillë. Më pas, disa shkencëtarë sugjeruan se të paktën disa dinosaur ishin kafshë me gjak të ngrohtë. Nuk kishte asnjë provë deri në vitin 2000, kur një zemër e fosilizuar dinosauri u zbulua në Dakotën e Jugut. Duke pasur një strukturë me katër dhoma, kjo zemër konfirmon supozimin se dinosaurët ishin me gjak të ngrohtë, pasi zemra e hardhucës ka vetëm tre dhoma. Megjithatë, nevojiten më shumë prova për të bindur pjesën tjetër të botës për këtë supozim.

Cila është baza e vetëdijes njerëzore?

Si lëndë e studimit në shkencat humane, kjo çështje shkon shumë përtej qëllimit të këtij libri, por shumë nga kolegët tanë shkencorë janë duke u marrë me studimin e saj.

Siç mund ta prisni, ka disa qasje për interpretimin e ndërgjegjes njerëzore. Përkrahësit e reduksionizmit argumentojnë se truri është një koleksion i madh molekulash ndërvepruese dhe se përfundimisht ne do të zbulojmë rregullat e funksionimit të tyre (shih artikullin nga Crick dhe Koch "The Problem of Consciousness" [In the World of Science. 1992. Nr. 11–12]).

Një qasje tjetër kthehet në mekanikën kuantike. Sipas tij, ne nuk jemi në gjendje të kuptojmë jolinearitetin dhe paparashikueshmërinë e trurit derisa të kuptojmë lidhjet midis niveleve atomike dhe makroskopike të sjelljes së materies (shih librin e Roger Penrose The New Mind of the King: On Computers, Të menduarit dhe ligjet e fizikës [M., 2003] dhe gjithashtu Hijet e mendjes: Në kërkim të shkencës së ndërgjegjes [M., 2003].

Sipas qasjes së kahershme, mendja e njeriut ka një komponent mistik që është i paarritshëm për shpjegimin shkencor, kështu që shkenca nuk mund ta kuptojë fare vetëdijen njerëzore.

Duke pasur parasysh punën e fundit të Stephen Wolfram-it për krijimin e imazheve të rregullta duke zbatuar në mënyrë të përsëritur të njëjtat rregulla të thjeshta (shih Kapitullin 5), nuk është për t'u habitur që kjo qasje përdoret në lidhje me ndërgjegjen njerëzore; Kjo do t'ju japë një këndvështrim tjetër.

Çfarë shkakton ndryshime të mëdha në klimën e Tokës, si ngrohja e përhapur dhe epokat e akullit?

Epokat e akullnajave, karakteristike për Tokën për 35 milionë vitet e fundit, kanë ndodhur afërsisht çdo 100 mijë vjet. Akullnajat avancojnë dhe tërhiqen në të gjithë zonën e butë veriore, duke lënë përmendore në formën e lumenjve, liqeneve dhe deteve. 30 milionë vjet më parë, kur dinosaurët enden në Tokë, klima ishte shumë më e ngrohtë se sot, kështu që pemët u rritën edhe pranë Polit të Veriut. Siç është përmendur tashmë në kapitullin. 5, temperatura e sipërfaqes së tokës varet nga gjendja e ekuilibrit të energjive hyrëse dhe dalëse. Shumë faktorë ndikojnë në këtë ekuilibër, duke përfshirë energjinë e emetuar nga Dielli, mbeturinat në hapësirë ​​nëpër të cilat lundron Toka, rrezatimi në hyrje, ndryshimet në orbitën e Tokës, ndryshimet atmosferike dhe ndryshimet në sasinë e energjisë që lëshon Toka (albedo).

Ky është drejtimi në të cilin po kryhen kërkimet, veçanërisht duke pasur parasysh polemikat e fundit mbi efektin serë. Ka shumë teori, por ende nuk ka një kuptim të vërtetë të asaj që po ndodh.

A është e mundur të parashikohen shpërthime vullkanike ose tërmete?

Disa shpërthime vullkanike janë të parashikueshme, siç është shpërthimi i fundit (1991) i malit Pinatubo në Filipine, por të tjerat janë të paarritshme për mjetet moderne - ende duke i habitur vullkanologët (për shembull, shpërthimi i malit të Shën Helens, Uashington, në maj 18, 1980). Shumë faktorë shkaktojnë shpërthime vullkanike. Nuk ka asnjë qasje të vetme teorike që do të ishte e vërtetë për të gjithë vullkanet.

Tërmetet janë edhe më të vështira për t'u parashikuar se shpërthimet vullkanike. Disa gjeologë të njohur madje dyshojnë në mundësinë e bërjes së një parashikimi të besueshëm (shih: Lista e ideve, 13. Parashikimi i tërmeteve).

Çfarë ndodh në thelbin e tokës?

Dy guaskat e poshtme të Tokës, bërthama e jashtme dhe e brendshme, janë të paarritshme për ne për shkak të vendndodhjes së tyre të thellë dhe presionit të lartë, gjë që përjashton matjet e drejtpërdrejta. Gjeologët marrin të gjitha informacionet rreth bërthamave të tokës bazuar në vëzhgimet e sipërfaqes dhe densitetit të përgjithshëm, përbërjes dhe vetive magnetike, si dhe studimeve që përdorin valët sizmike. Përveç kësaj, studimi i meteoritëve të hekurit ndihmon për shkak të ngjashmërisë së procesit të formimit të tyre me atë në Tokë. Rezultatet e fundit nga valët sizmike kanë zbuluar shpejtësi të ndryshme valësh në drejtimet veri-jug dhe lindje-perëndim, duke treguar një bërthamë të brendshme të ngurtë me shtresa.

A jemi vetëm në univers?

Pavarësisht mungesës së ndonjë prove eksperimentale për ekzistencën e jetës jashtëtokësore, ka mjaft teori mbi këtë temë, si dhe përpjekje për të zbuluar lajme nga qytetërimet e largëta.

Si evoluojnë galaktikat?

Siç është përmendur tashmë në kapitullin. 6, Edwin Hubble klasifikoi të gjitha galaktikat e njohura sipas pamjes së tyre. Pavarësisht përshkrimit të kujdesshëm të gjendjes së tyre aktuale, kjo qasje nuk na lejon të kuptojmë evolucionin e galaktikave. Janë paraqitur disa teori për të shpjeguar formimin e galaktikave spirale, eliptike dhe të parregullta. Këto teori bazohen në fizikën e reve të gazit që i paraprijnë galaktikave. Simulimet në një superkompjuter kanë bërë të mundur për të kuptuar diçka, por ende nuk kanë çuar në një teori të unifikuar të formimit të galaktikave. Krijimi i një teorie të tillë kërkon kërkime shtesë.

A janë të zakonshëm planetë të ngjashëm me Tokën?

Modelet matematikore parashikojnë ekzistencën e planetëve të ngjashëm me Tokën që variojnë nga disa në miliona brenda Rrugës së Qumështit. Teleskopë të fuqishëm kanë zbuluar më shumë se 70 planetë jashtë sistemit tonë diellor, por shumica janë të madhësisë së Jupiterit ose më të mëdhenj. Ndërsa teleskopët përmirësohen, do të jetë e mundur të gjenden planetë të tjerë, të cilët do të ndihmojnë në përcaktimin e modelit matematikor që korrespondon më mirë me realitetin.

Cili është burimi i shpërthimeve të rrezeve Y?

Përafërsisht një herë në ditë, vërehen rrezet γ më të forta, të cilat shpesh janë më të fuqishme se të gjitha të tjerat të marra së bashku (rrezet γ janë të ngjashme me dritën e dukshme, por ato kanë një frekuencë dhe energji shumë më të lartë). Fenomeni u regjistrua për herë të parë në fund të viteve 1960, por nuk u raportua deri në vitet 1970, sepse të gjithë sensorët u përdorën për të monitoruar pajtueshmërinë me ndalimin e testeve bërthamore.

Në fillim, astronomët besonin se burimet e këtyre emetimeve ishin brenda Rrugës së Qumështit. Intensiteti i lartë i rrezatimit çoi në spekulime për afërsinë e burimeve të tij. Por ndërsa të dhënat u grumbulluan, u bë e qartë se këto emetime vinin nga kudo dhe nuk ishin të përqendruara në rrafshin e Rrugës së Qumështit.

I zbuluar në vitin 1997 nga teleskopi Hapësinor Hubble, shpërthimi tregoi se vinte nga periferia e një galaktike të zbehtë disa miliardë vite dritë larg. Për shkak se burimi ishte larg qendrës së galaktikës, nuk kishte gjasa të ishte një vrimë e zezë. Besohet se këto shpërthime të rrezatimit me rreze γ vijnë nga yje të zakonshëm që gjenden në diskun galaktik, ndoshta për shkak të përplasjes së yjeve neutron ose trupave të tjerë qiellorë ende të panjohur për ne.

Pse Plutoni është kaq shumë i ndryshëm nga të gjithë planetët e tjerë?

Katër planetët e brendshëm - Mërkuri, Venusi, Toka dhe Marsi - janë relativisht të vegjël, shkëmborë dhe afër Diellit. Katër planetët e jashtëm - Jupiteri, Saturni, Urani dhe Neptuni - janë të mëdhenj, të gaztë dhe të largët nga Dielli. Tani për Plutonin. Plutoni është i vogël (si planetët e brendshëm) dhe i largët nga Dielli (si planetët e jashtëm). Në këtë kuptim, Plutoni bie jashtë serisë së përgjithshme. Ai rrotullohet rreth Diellit pranë një rajoni të quajtur brezi Kuiper, i cili përmban shumë trupa të ngjashëm me Plutonin (disa astronomë i quajnë Plutino).

Kohët e fundit, disa muze vendosën të privojnë Plutonin nga statusi i tij planetar. Derisa të mund të hartohen më shumë trupa të Brezit Kuiper, debati mbi statusin e Plutonit do të vazhdojë.

Sa vjeç është universi?

Mosha e Universit mund të vlerësohet në disa mënyra. Një metodë vlerëson moshën e elementeve kimike në Rrugën e Qumështit nga zbërthimi radioaktiv i elementeve me gjysmë jetë të njohur, bazuar në supozimin se elementët sintetizohen (brenda supernovave të yjeve të mëdhenj) me një shpejtësi konstante. Duke përdorur këtë metodë, mosha e Universit përcaktohet të jetë 14.5±3 miliardë vjet.

Një metodë tjetër përfshin vlerësimin e moshës së grupimeve të yjeve bazuar në supozime të caktuara në lidhje me sjelljen dhe heqjen e grupimeve. Mosha e grupimeve më të lashta vlerësohet në 11.5 ± 1.3 miliardë vjet, dhe për Universin - 11-14 miliardë.

Mosha e Universit, e përcaktuar nga shkalla e zgjerimit të tij dhe distanca në objektet më të largëta, është 13-14 miliardë vjet. Zbulimi i fundit i zgjerimit të përshpejtuar të Universit (shih Kapitullin 6) e bën këtë sasi më të pasigurt.

Një metodë tjetër është zhvilluar kohët e fundit. Teleskopi Hapësinor Hubble, duke punuar në kufijtë e tij, mati temperaturat e xhuxhëve të bardhë më të vjetër në grupin globular M4. (Kjo metodë është e ngjashme me vlerësimin e kohës së kaluar pas djegies së zjarrit nga temperatura e hirit.) Doli se mosha e xhuxhëve të bardhë më të vjetër është 12-13 miliardë vjet. Duke supozuar se yjet e parë u formuan jo më herët se 1 miliard vjet pas Big Bengut, mosha e Universit është 13-14 miliardë vjet, dhe vlerësimi shërben si një kontroll i treguesve të marrë me metoda të tjera.

Në shkurt 2003, të dhënat u morën nga Sonda e Anisotropisë së Mikrovalëve Wilkinson (WMAP), e cila bëri të mundur llogaritjen më të saktë të moshës së Universit: 13.7 ± 0.2 miliardë vjet.

A ka shumë universe?

Në përputhje me një zgjidhje të mundshme të diskutuar në Kap. 6 nga problemi i zgjerimit të përshpejtuar të Universit, marrim shumë universe që banojnë "brane" të veçanta (membrana shumëdimensionale). Me gjithë spekulativitetin e saj, kjo ide jep hapësirë ​​të gjerë për të gjitha llojet e spekulimeve. Më shumë informacion rreth universeve të shumta mund të gjenden në librin Our Cosmic Abode nga Martin Rees.

Kur do të ketë Toka takimin e saj të radhës me një asteroid?

Mbetjet hapësinore godasin vazhdimisht Tokën. Dhe kjo është arsyeja pse është kaq e rëndësishme të dimë se me çfarë madhësie trupat qiellorë bien mbi ne dhe sa shpesh. Trupat me diametër 1 m hyjnë në atmosferën e Tokës disa herë në muaj. Ata shpesh shpërthejnë në lartësi të mëdha, duke çliruar energji ekuivalente me shpërthimin e një bombe të vogël atomike. Rreth një herë në shekull një trup me diametër 100 m fluturon drejt nesh, duke lënë pas një kujtesë të madhe (një ndikim i dukshëm). Pas shpërthimit të një trupi të ngjashëm qiellor në 1908 mbi taigën siberiane, në pellgun e lumit Podkamennaya Tunguska [Territori Krasnoyarsk], pemët u rrëzuan në një sipërfaqe prej rreth 2 mijë km 2.

Një goditje nga një trup qiellor 1 km i gjerë, që ndodh një herë në milion vjet, mund të shkaktojë shkatërrim të madh dhe madje të shkaktojë ndryshime klimatike. Një përplasje me një trup qiellor 10 km gjerësi ndoshta çoi në zhdukjen e dinosaurëve në kthesën e epokës Kretake dhe Terciare 65 milionë vjet më parë. Megjithëse një trup i kësaj madhësie mund të shfaqet vetëm një herë në 100 milionë vjet, tashmë po ndërmerren hapa në Tokë për të mos u kapur në befasi. Po zhvillohen projektet Near-Earth Objects (NEOs) dhe Near-Earth Asteroid Observations (NEAT), sipas të cilave deri në vitin 2010 do të jetë e mundur të gjurmohen 90% e asteroidëve me një diametër prej më shumë se 1 km, numri i përgjithshëm i që sipas vlerësimeve të ndryshme është brenda 500 -1000. Një program tjetër, Spacewatch, i drejtuar nga Universiteti i Arizonës, monitoron qiellin për kandidatët e mundshëm të ndikimit në Tokë.

Për informacion më të detajuar, ju lutemi vizitoni nyjet e World Wide Web: http://neat.jpl. nasa. gov, http://neo.jpl.nasa.gov dhe http://apacewatch.Ipl. Arizona. edu/

Çfarë ndodhi para Big Bengut?

Meqenëse koha dhe hapësira fillojnë me Big Bengun, koncepti i "para" nuk ka asnjë kuptim. Kjo është e barabartë me pyetjen se çfarë është në veri të Polit të Veriut. Ose, siç do të thoshte shkrimtarja amerikane Gertrude Stein, atëherë nuk ka "atëherë". Por vështirësi të tilla nuk i ndalin teoricienët. Ndoshta para “big bangit” koha ishte imagjinare; ndoshta nuk kishte asgjë fare, dhe Universi u ngrit nga një luhatje e vakumit; ose ka pasur një përplasje me një tjetër "brane" (shih pyetjen e ngritur më parë në lidhje me universet e shumëfishta). Teori të tilla janë të vështira për të gjetur konfirmim eksperimental, pasi temperatura e madhe e topit të zjarrit origjinal nuk lejoi krijimin e ndonjë formacioni atomik ose nënatomik që mund të ekzistonte përpara se të fillonte zgjerimi i Universit.

Shënime:

Brisku i Okamit - parimi se gjithçka duhet kërkuar për interpretimin më të thjeshtë; Më shpesh, ky parim formulohet si vijon: "Në mënyrë të panevojshme nuk duhet të pohohen shumë gjëra" (pluralitas non est ponenda sine necessitate) ose: "Ajo që mund të shpjegohet me më pak nuk duhet të shprehet me më shumë" (frustra fit per plura quod potest fieri per pauciora ). Formulimi i cituar zakonisht nga historianët, "Entitetet nuk duhet të shumëzohen pa nevojë" (entia non sunt multiplicandasine necessitate), nuk gjendet në shkrimet e Occam (këto janë fjalët e Durand të Saint-Pourcin, rreth 1270–1334, një francez teologu dhe murgu domenikane shfaqet për herë të parë te murgu francez Odo Rigo, 1205–1275).

Të ashtuquajturat tunele topologjike. Emra të tjerë për këto objekte hipotetike janë urat Einstein-Rosen (1909-1995), Podolsky (1896-1966) dhe qafa e Schwarzschild (1873-1916). Tunelet mund të lidhin si zona individuale, arbitrare të largëta të hapësirës në Universin tonë, ashtu edhe rajone me momente të ndryshme të fillimit të inflacionit të saj. Aktualisht, ka një diskutim të vazhdueshëm për fizibilitetin e tuneleve, përshkueshmërinë dhe evolucionin e tyre.

Kuiper Gerard Peter (1905–1973) - astronom holandez dhe amerikan. U zbuluan sateliti i Uranit - Miranda (1948), sateliti i Neptunit - Nereid (1949), dioksidi i karbonit në atmosferën e Marsit, atmosfera e satelitit të Saturnit Titan. Përpiloi disa atlase të detajuara të fotografive të Hënës. Identifikoi shumë yje të dyfishtë dhe xhuxha të bardhë.

Një satelit i quajtur në kujtim të iniciatorit të këtij eksperimenti, astrofizikantit David T. Wilkinson. Pesha 840 kg. Byt u nis në qershor 2001 në një orbitë rrethore diellore, në pikën e Lagranzhit L2 (1.5 milion km nga Toka), ku forcat gravitacionale të Tokës dhe Diellit janë të barabarta me njëra-tjetrën dhe kushtet për vëzhgime të sakta të të gjithë qiellit. janë më të favorshmet. Nga Dielli, Toka dhe Hëna (burimet më të afërta të zhurmës termike), pajisja marrëse mbrohet nga një ekran i madh i rrumbullakët, në anën e ndriçuar të të cilit ndodhen panelet diellore. Ky orientim ruhet gjatë gjithë fluturimit. Dy pasqyra marrëse me një sipërfaqe prej 1.4 x 1.6 m, të vendosura krah për krah, skanojnë qiellin larg boshtit të orientimit. Si rezultat i rrotullimit të stacionit rreth boshtit të tij, 30% e sferës qiellore është e dukshme në ditë. Rezolucioni i WMAP është 30 herë më i madh se ai i satelitit të mëparshëm COBE (Cosmic Background Explorer), i lëshuar nga NASA në 1989. Madhësia e qelizës së matur në qiell është 0.2x0.2°, gjë që ndikoi menjëherë në saktësinë e hartave qiellore. Ndjeshmëria e pajisjeve marrëse është rritur gjithashtu shumë herë. Për shembull, një grup të dhënash COBE të marra gjatë 4 viteve mblidhen në vetëm 10 ditë në eksperimentin e ri.

Për disa sekonda, një top zjarri i shndritshëm verbues u vu re duke lëvizur nëpër qiell nga juglindja në veriperëndim. Përgjatë shtegut të topit të zjarrit, i cili ishte i dukshëm në një territor të gjerë të Siberisë Lindore (brenda një rrezeje deri në 800 km), kishte një gjurmë të fuqishme pluhuri që vazhdoi për disa orë. Pas dukurive të lehta është dëgjuar një shpërthim në një distancë mbi 1000 km. Në shumë fshatra janë ndjerë lëkundjet e dheut dhe ndërtesave, të ngjashme me tërmetet, xhamat e dritareve po çanin, enët shtëpiake binin nga raftet, sendet e varura lëkunden etj. Shumë njerëz, si dhe kafshë shtëpiake, u rrëzuan. këmbët e tyre nga valët e ajrit. Sizmografët në Irkutsk dhe në një numër vendesh në Evropën Perëndimore regjistruan një valë sizmike. Vala e shpërthimit të ajrit u regjistrua në barogramet e marra në shumë stacione meteorologjike të Siberisë, në Shën Petersburg dhe një numër stacionesh meteorologjike në Britaninë e Madhe. Këto dukuri shpjegohen më plotësisht nga hipoteza e kometës, sipas së cilës ato u shkaktuan nga pushtimi i atmosferës së tokës nga një kometë e vogël që lëviz me shpejtësi kozmike. Sipas ideve moderne, kometat përbëhen nga uji i ngrirë dhe gazra të ndryshëm me përzierje të hekurit të nikelit dhe substancave shkëmbore. G.I. Petrov përcaktoi në 1975 se "trupi Tunguska" ishte shumë i lirshëm dhe jo më shumë se 10 herë dendësia e ajrit në sipërfaqen e Tokës. Ishte një gungë e lirshme bore me një rreze prej 300 m dhe një densitet më të vogël se 0,01 g/cm. Në një lartësi prej rreth 10 km, trupi u kthye në një gaz që u shpërnda në atmosferë, gjë që shpjegon netët jashtëzakonisht të lehta në Siberinë Perëndimore dhe Evropë pas kësaj ngjarjeje. Vala goditëse e rënë në tokë ka shkaktuar rënien e pyllit.

Gertrude Stein (1874–1946) - shkrimtare amerikane, teoriciene letrare!. Moderniste. Formalisht, proza ​​eksperimentale (“The Making of Americans”, 1906–1908, botuar 1925) në rrjedhën kryesore të letërsisë! "rrjedhë e ndërgjegjes". Libri biografik "Autobiografia e Alice B. Toklas" (1933). Stein zotëron shprehjen "gjenerata e humbur" (në rusisht: Stein G. Autobiography of Alice B. Toklas. St. Petersburg, 2000; Stein G. Autobiography of Alice B. Toklas. Picasso. Lectures in America. M., 2001).

Një aluzion i fjalëve nuk ka atje, atje nga kapitulli 4! novela e vitit 1936 (botuar 1937) "Biografia e të gjithëve", një vazhdim i romanit të saj të famshëm "Autobiografia e Alice B. Toklas".

ARTHUR WIGGINS, CHARLES WYNN

PESË

PAZGJIDHUR

PROBLEME

SHKENCA

Vizatime nga Sidney Harris

WigginsA. , FitoH.

PESË PROBLEMET MË TË MËDHA TË PAZGJIDHURA NË SHKENCË

ARTHUR W. WIGGINS CHARLES M. WYNN

Me komentin e filmit vizatimor nga Sidney Harris

John Wiley & Sons, Inc.

Libri flet për problemet më të mëdha në astronomi, fizikë, kimi, biologji dhe gjeologji për të cilat shkencëtarët po punojnë aktualisht. Autorët shqyrtojnë zbulimet që çuan në këto probleme, prezantojnë punën për zgjidhjen e tyre dhe diskutojnë teori të reja, duke përfshirë teorinë e fijeve, teorinë e kaosit, gjenomin njerëzor dhe palosjen e proteinave.

Parathënie

Ne njerëzit jemi grumbulluar në një copë shkëmbi të quajtur "planet", duke rrotulluar një reaktor bërthamor të quajtur "yll", i cili është pjesë e një koleksioni të madh yjesh të quajtur "Galaxy", i cili nga ana tjetër është pjesë e grupimeve të galaktikave. që përbëjnë Universin. Gjendja jonë, të cilën ne e quajmë jetë, është e natyrshme në shumë organizma të tjerë në këtë planet, por duket se vetëm ne kemi mjetin e mendjes për të kuptuar Universin dhe gjithçka që ai ka. Ne i përfshijmë përpjekjet tona për të sqaruar natyrën e Universit nën konceptin e shkencës. Një kuptim i tillë nuk është i lehtë dhe rruga drejt tij është e gjatë. Megjithatë, progresi është i dukshëm.

Ky libër do t'i tregojë lexuesit për problemet më të mëdha të pazgjidhura të shkencës që shkencëtarët po punojnë sot. Pavarësisht nga bollëku i të dhënave eksperimentale, ato nuk janë të mjaftueshme për të konfirmuar këtë apo atë hipotezë. Ne do të shikojmë ngjarjet dhe zbulimet që çuan në këto probleme dhe më pas do t'ju tregojmë se si shkencëtarët në ballë të shkencës po përpiqen t'i zgjidhin ato sot. Sidney Harris, ilustruesi kryesor shkencor i Amerikës, gjallëron diskutimet tona me humorin e natyrshëm në vizatimet e tij, jo vetëm duke sqaruar idetë e përfshira, por edhe duke i theksuar ato në një mënyrë krejtësisht të re.

Këtu diskutojmë gjithashtu probleme të pazgjidhura në degët kryesore të shkencës natyrore, të udhëhequr në zgjedhjen tonë nga shkalla e rëndësisë, vështirësisë, gjerësia e mbulimit dhe shkalla e pasojave të tyre. Së bashku me to, në libër kemi përfshirë një pasqyrë të shkurtër të disa problemeve të tjera në secilën nga degët e njohurive të prekura, si dhe një "Listë idesh", ku lexuesi do të gjejë informacion shtesë për sfondin e disa problemeve të pazgjidhura. . Së fundi, ne kemi përfshirë Deeper Resources, i cili rendit burimet e informacionit për t'ju ndihmuar të mësoni më shumë rreth temave që ju interesojnë.

Falenderim i veçantë për Kate Bradford, redaktor i lartë Wiley, e para që sugjeroi një libër të tillë dhe agjentja jonë letrare Louise Ketz për fjalët e saj të vazhdueshme inkurajuese.

Kapitulli i parë

Vizioni i shkencës

Në fund të fundit, është e zakonshme që një person i arsimuar të përpiqet për saktësi për çdo lloj [objektesh] 1

në masën e lejuar nga natyra e subjektit. Duket po aq [absurde] të jesh i kënaqur me arsyetimin e gjatë të një matematikani dhe të kërkosh prova rigoroze nga një retorik.

Aristoteli

Shkencë ≠ teknologji

A nuk janë shkenca dhe teknologjia e njëjta gjë? Jo, ato janë të ndryshme.

Megjithëse teknologjia që përcakton kulturën moderne zhvillohet përmes të kuptuarit të shkencës për universin, teknologjia dhe shkenca udhëhiqen nga motive të ndryshme. Le të shohim ndryshimet kryesore midis shkencës dhe teknologjisë. Nëse shkenca shkaktohet nga dëshira e një personi për të njohur dhe kuptuar Universin, atëherë risitë teknike shkaktohen nga dëshira e njerëzve për të ndryshuar kushtet e ekzistencës së tyre në mënyrë që të marrin ushqim për veten e tyre, të ndihmojnë të tjerët dhe shpesh të kryejnë dhunë për përfitime personale.

Njerëzit shpesh angazhohen në shkencë "të pastër" dhe të aplikuar në të njëjtën kohë, por në shkencë është e mundur të kryhen kërkime themelore pa marrë parasysh rezultatin përfundimtar. Kryeministri britanik William Gladstone i tha një herë Michael Faraday-it në lidhje me zbulimet e tij thelbësore që lidhin elektricitetin dhe magnetizmin: "Është gjithçka shumë interesante, por çfarë dobie ka?" Faradei u përgjigj: "Zotëri, nuk e di, por një ditë do të përfitoni prej saj." Pothuajse gjysma e pasurisë aktuale të vendeve të zhvilluara ka ardhur nga lidhja midis energjisë elektrike dhe magnetizmit.

Përpara se përparimet shkencore të bëhen të disponueshme për teknologjinë, duhet të merren parasysh konsiderata shtesë: çfarë lloj pajisjeje duhet të zhvillohet? e mundur,Çfarë e pranueshme ndërtoj (një pyetje e lidhur në thelb me fushën e etikës). Etika i përket një fushe krejtësisht të ndryshme të veprimtarisë mendore njerëzore: shkencave humane.

Dallimi kryesor midis shkencës dhe shkencave humane është objektiviteti. Shkenca natyrore përpiqet të studiojë sjelljen e Universit sa më objektivisht të jetë e mundur, ndërsa shkencat humane nuk kanë një qëllim apo kërkesë të tillë. Për të parafrazuar fjalët e shkrimtares irlandeze të shekullit të 19-të, Margaret Wolfe Hungerford, mund të themi: "Bukuria [dhe e vërteta, dhe drejtësia, dhe fisnikëria, dhe...] shihet ndryshe nga të gjithë".

Shkenca është larg nga monolite. Shkencat e natyrës merren me studimin e mjedisit dhe të vetë njerëzve, pasi ato janë funksionalisht të ngjashme me format e tjera të jetës. Dhe shkencat humane studiojnë sjelljen racionale (emocionale) të njerëzve dhe qëndrimet e tyre, të cilat u nevojiten për ndërveprim social, politik dhe ekonomik. Në Fig. 1.1 paraqet grafikisht këto marrëdhënie.

Pavarësisht se sa një prezantim i tillë harmonik kontribuon në të kuptuarit e lidhjeve ekzistuese, realiteti gjithmonë rezulton të jetë shumë më i ndërlikuar. Etika ndihmon në përcaktimin e asaj që duhet hetuar, cilat metoda dhe teknika kërkimore duhet përdorur dhe cilat eksperimente janë të papranueshme sepse ato përbëjnë një kërcënim për mirëqenien njerëzore. Ekonomia politike dhe shkenca politike luajnë gjithashtu një rol të madh, pasi shkenca mund të studiojë vetëm atë që një kulturë tenton të inkurajojë si mjete prodhimi, punë ose çfarëdo që është politikisht e pranueshme.

Si funksionon shkenca

Suksesi i shkencës në studimin e Universit përbëhet nga vëzhgime dhe ide. Ky lloj shkëmbimi quhet Metoda shkencore(Fig. 1.2).

Gjatë vëzhgimet kjo apo ajo dukuri perceptohet nga shqisat me ose pa instrumente. Nëse në shkencën e natyrës vëzhgimet bëhen nga shumë objekte të ngjashme (për shembull, atomet e karbonit), atëherë shkencat njerëzore merren me një numër më të vogël lëndësh të ndryshme (për shembull, njerëz, madje edhe binjakë identikë).

Pas mbledhjes së të dhënave, mendja jonë, duke u përpjekur t'i organizojë ato, fillon të ndërtojë imazhe ose shpjegime. Kjo është vepër e mendimit njerëzor. Kjo fazë quhet stadi duke paraqitur një hipotezë. Ndërtimi i një hipoteze të përgjithshme bazuar në vëzhgimet e marra kryhet nëpërmjet përfundimit induktiv, i cili përmban një përgjithësim dhe për këtë arsye konsiderohet si lloji më i pabesueshëm i konkluzionit. Dhe pavarësisht se si përpiqen të ndërtojnë artificialisht përfundime, në kuadrin e metodës shkencore ky lloj aktiviteti është i kufizuar, pasi në fazat e mëvonshme hipoteza përplaset me realitetin.

Shpesh një hipotezë formulohet tërësisht ose pjesërisht në një gjuhë të ndryshme nga e folura e përditshme, gjuha e matematikës. Përvetësimi i aftësive matematikore kërkon shumë përpjekje, përndryshe ata që janë injorantë të matematikës do të duhet të përkthejnë konceptet matematikore në gjuhën e përditshme kur shpjegojnë hipotezat shkencore. Fatkeqësisht, kuptimi i hipotezës mund të vuajë ndjeshëm.

Pasi të ndërtohet, një hipotezë mund të përdoret për të parashikuar ngjarje të caktuara që duhet të ndodhin nëse hipoteza është e vërtetë. Kjo parashikim nxirret nga një hipotezë me arsyetim deduktiv. Për shembull, ligji i dytë i Njutonit thotë se F = ta. Nëse Tështë e barabartë me 3 njësi të masës, dhe A - 5 njësi nxitimi, atëherë F duhet të jetë e barabartë me 15 njësi të forcës. Në këtë fazë, llogaritjet matematikore mund të kryhen nga kompjuterët që punojnë në bazë të metodës deduktive.

Faza tjetër është kryerja përvojë, për të zbuluar nëse është konfirmuar parashikimi i bërë në hapin e mëparshëm. Disa eksperimente janë mjaft të lehta për t'u kryer, por më shpesh janë jashtëzakonisht të vështira. Edhe pas ndërtimit të pajisjeve shkencore komplekse dhe të shtrenjta për të prodhuar të dhëna shumë të vlefshme, shpesh mund të jetë e vështirë të gjesh paratë dhe më pas durimin e nevojshëm për të përpunuar dhe kuptuar grupin e gjerë të të dhënave. Shkenca e natyrës ka avantazhin e aftësisë për të izoluar lëndën që studiohet, ndërsa shkencat njerëzore dhe shoqërore duhet të merren me variabla të shumta në varësi të pikëpamjeve (paragjykimeve) të ndryshme të shumë njerëzve.

Pas përfundimit të eksperimenteve, rezultatet e tyre kontrollohen kundrejt parashikimit. Meqenëse hipoteza është e përgjithshme, dhe të dhënat eksperimentale janë specifike, rezultati, kur eksperimenti pajtohet me parashikimin, nuk e vërteton hipotezën, por vetëm e konfirmon atë. Sidoqoftë, nëse rezultati i eksperimentit nuk përputhet me parashikimin, një anë e caktuar e hipotezës rezulton e rreme. Kjo veçori e metodës shkencore, e quajtur falsifibilitet (falsifibilitet), imponon një kërkesë strikte mbi hipotezat. Siç tha Albert Einstein, “Asnjë sasi eksperimentimi nuk mund të provojë një teori; por mjafton një eksperiment për ta hedhur poshtë atë.”

Një hipotezë që rezulton e rreme duhet të rishikohet në një farë mënyre, domethënë të ndryshohet pak, të ripunohet tërësisht ose të hidhet poshtë plotësisht. Mund të jetë jashtëzakonisht e vështirë të vendosësh se cilat ndryshime janë të përshtatshme. Hipotezat e rishikuara do të duhet të kalojnë përsëri në të njëjtën rrugë dhe ose do të mbijetojnë ose do të braktisen gjatë krahasimit të mëtejshëm të parashikimit me përvojën.

Ana tjetër e metodës shkencore, e cila nuk të lejon të devijosh, është riprodhimiÇdo vëzhgues me trajnim dhe pajisje të përshtatshme duhet të jetë në gjendje të përsërisë eksperimentet ose parashikimet dhe të marrë rezultate të krahasueshme. Me fjalë të tjera, shkenca karakterizohet nga një kontroll i vazhdueshëm i dyfishtë. Për shembull, një ekip shkencëtarësh nga Laboratori Kombëtar me emrin. Universiteti Lawrence i Kalifornisë, Berkeley 2 u përpoq të prodhonte një element të ri kimik duke gjuajtur një rreze të fuqishme jonesh kriptoni në një objektiv plumbi dhe më pas duke studiuar substancat që rezultuan. Në vitin 1999, shkencëtarët njoftuan sintezën e një elementi me numër atomik 118.

Sinteza e një elementi të ri është gjithmonë një ngjarje e rëndësishme. Në këtë rast, sinteza e tij mund të konfirmojë idetë mbizotëruese për qëndrueshmërinë e elementëve të rëndë. Megjithatë, shkencëtarët nga laboratorët e tjerë të Shoqatës për Studimin e Joneve të Rënda (Darmstadt, Gjermani), Përshpejtuesi i Madh i Joneve të Rënda të Shtetit të Universitetit të Cayenne (Francë) dhe Laboratori i Fizikës Atomike të Institutit Riken të Fizikës dhe Kimisë ( Japonia) nuk ishin në gjendje të përsërisnin sintezën e elementit 118. Ekipi i zgjeruar i laboratorit të Berkeley përsëriti eksperimentin, por ai gjithashtu nuk arriti të riprodhonte rezultatet e marra më parë. Berkeley rishikoi të dhënat origjinale eksperimentale duke përdorur një program me kod të modifikuar dhe nuk ishte në gjendje të konfirmonte praninë e elementit 118. Ata duhej të tërhiqnin aplikacionin e tyre. Ky rast tregon se kërkimi shkencor është i pafund.

Ndonjëherë, së bashku me eksperimentet, edhe hipotezat ritestohen. Në shkurt 2001, Laboratori Kombëtar Brookhaven në Nju Jork raportoi një eksperiment në të cilin momenti magnetik i një muoni (si elektroni i një grimce të ngarkuar negativisht, por shumë më i rëndë) tejkalon pak vlerën e parashikuar nga modeli standard i fizikës së grimcave (për më shumë për këtë model, shih Kapitullin .2). Dhe meqenëse supozimet e modelit standard për shumë veti të tjera të grimcave ishin në përputhje shumë të mirë me të dhënat eksperimentale, një mospërputhje e tillë në lidhje me madhësinë e momentit magnetik të muonit shkatërroi bazën e modelit standard.

Parashikimi i momentit magnetik të muonit ishte rezultat i llogaritjeve komplekse dhe të gjata të kryera në mënyrë të pavarur nga shkencëtarët në Japoni dhe Nju Jork në 1995. Në nëntor 2001, këto llogaritje u përsëritën nga fizikanët francezë, të cilët zbuluan një shenjë negative të gabuar në një nga termat e ekuacionit dhe postuan rezultatet e tyre në internet. Si rezultat, grupi Brookhaven rishikoi llogaritjet e veta, pranoi gabimin dhe publikoi rezultatet e korrigjuara. Si rezultat, ishte e mundur të zvogëlohej mospërputhja midis parashikimit dhe të dhënave eksperimentale. Modeli Standard do t'i duhet edhe një herë t'i rezistojë provave që kërkimet shkencore të vazhdueshme përgatitin për të.

Më poshtë është një listë probleme të pazgjidhura të fizikës moderne. Disa nga këto probleme janë teorike. Kjo do të thotë se teoritë ekzistuese nuk janë në gjendje të shpjegojnë disa fenomene të vëzhguara ose rezultate eksperimentale. Problemet e tjera janë eksperimentale, që do të thotë se ka vështirësi në krijimin e një eksperimenti për të testuar një teori të propozuar ose për të studiuar një fenomen në më shumë detaje. Problemet e mëposhtme janë ose probleme themelore teorike ose ide teorike për të cilat nuk ka prova eksperimentale. Disa nga këto probleme janë të ndërlidhura ngushtë. Për shembull, dimensionet shtesë ose supersimetria mund të zgjidhin problemin e hierarkisë. Besohet se teoria e plotë e gravitetit kuantik është në gjendje t'i përgjigjet shumicës së pyetjeve të listuara (përveç problemit të ishullit të stabilitetit).

• 1. Graviteti kuantik. A mund të kombinohen mekanika kuantike dhe relativiteti i përgjithshëm në një teori të vetme të qëndrueshme (ndoshta teoria kuantike e fushës)? A është hapësirë-kohë e vazhdueshme apo diskrete? A do të përdorë teoria e vetë-konsistencës një graviton hipotetik apo do të jetë tërësisht një produkt i strukturës diskrete të hapësirë-kohës (si në gravitetin kuantik të ciklit)? A ka devijime nga parashikimet e relativitetit të përgjithshëm për shkallë shumë të vogla ose shumë të mëdha ose rrethana të tjera ekstreme që dalin nga teoria e gravitetit kuantik?
• 2. Vrimat e zeza, zhdukja e informacionit në një vrimë të zezë, rrezatimi Hawking. A prodhojnë vrimat e zeza rrezatim termik siç parashikon teoria? A përmban ky rrezatim informacion rreth strukturës së tyre të brendshme, siç sugjerohet nga dualiteti i pandryshueshmërisë së matësit të gravitetit, apo jo, siç nënkuptohet nga llogaritja origjinale e Hawking? Nëse jo, dhe vrimat e zeza mund të avullojnë vazhdimisht, atëherë çfarë ndodh me informacionin e ruajtur në to (mekanika kuantike nuk parashikon shkatërrimin e informacionit)? Apo do të ndalet rrezatimi në një moment kur të ketë mbetur pak nga vrima e zezë? A ka ndonjë mënyrë tjetër për të studiuar strukturën e tyre të brendshme, nëse ekziston një strukturë e tillë? A është i vërtetë ligji i ruajtjes së ngarkesës së barionit brenda një vrime të zezë? Prova e parimit të censurës kozmike, si dhe formulimi i saktë i kushteve në të cilat ajo përmbushet, nuk dihet. Nuk ka një teori të plotë dhe të plotë të magnetosferës së vrimave të zeza. Formula e saktë për llogaritjen e numrit të gjendjeve të ndryshme të një sistemi, rënia e të cilit çon në shfaqjen e një vrime të zezë me një masë të caktuar, vrull këndor dhe ngarkesë, nuk dihet. Nuk ka asnjë provë të njohur në rastin e përgjithshëm të "teoremës pa flokë" për një vrimë të zezë.
• 3. Dimensioni i hapësirë-kohës. A ka dimensione shtesë të hapësirë-kohës në natyrë përveç katër dimensioneve që njohim? Nëse po, sa është numri i tyre? A është dimensioni "3+1" (ose më i lartë) një veti apriori e Universit apo është rezultat i proceseve të tjera fizike, siç sugjerohet, për shembull, nga teoria e trekëndëshimit dinamik kauzal? A mund të "vëzhgojmë" eksperimentalisht dimensione më të larta hapësinore? A është i vërtetë parimi holografik, sipas të cilit fizika e hapësirës-kohës tonë dimensionale “3+1” është ekuivalente me fizikën në një hipersipërfaqe me dimension “2+1”?
• 4. Modeli inflacionist i Universit. A është e vërtetë teoria e inflacionit kozmik dhe nëse po, cilat janë detajet e kësaj faze? Cila është fusha hipotetike e inflatonit përgjegjëse për rritjen e inflacionit? Nëse inflacioni ka ndodhur në një moment, a është ky fillimi i një procesi të vetë-qëndrueshëm për shkak të inflacionit të lëkundjeve mekanike kuantike, të cilat do të vazhdojnë në një vend krejtësisht tjetër, të largët nga kjo pikë?
• 5. Multiverse. A ka arsye fizike për ekzistencën e universeve të tjera që janë thelbësisht të pavëzhgueshme? Për shembull: a ka "histori alternative" apo "shumë botë" mekanike kuantike? A ka universe “të tjerë” me ligje fizike që rezultojnë nga mënyra alternative për të thyer simetrinë e dukshme të forcave fizike në energji të larta, të vendosura ndoshta tepër larg për shkak të inflacionit kozmik? A mund të ndikojnë universet e tjerë në tonat, duke shkaktuar, për shembull, anomali në shpërndarjen e temperaturës së rrezatimit kozmik të sfondit mikrovalor? A është e justifikuar përdorimi i parimit antropik për të zgjidhur dilemat globale kozmologjike?
• 6. Parimi i censurës kozmike dhe hipoteza e mbrojtjes kronologjike. A mund të lindin singularitetet që nuk fshihen pas horizontit të ngjarjeve, të njohura si "singularitete të zhveshura", nga kushtet fillestare realiste, apo mund të provohet ndonjë version i "hipotezës së censurës kozmike" të Roger Penrose që sugjeron se kjo është e pamundur? Kohët e fundit, faktet janë shfaqur në favor të mospërputhjes së hipotezës së censurës kozmike, që do të thotë se singularitetet e zhveshura duhet të ndodhin shumë më shpesh sesa thjesht si zgjidhjet ekstreme të ekuacioneve Kerr-Newman, megjithatë, prova përfundimtare për këtë ende nuk është paraqitur. Po kështu, do të ketë kurba të mbyllura në formë kohore që lindin në disa zgjidhje të ekuacioneve të relativitetit të përgjithshëm (dhe që nënkuptojnë mundësinë e udhëtimit prapa në kohë) të përjashtuara nga teoria e gravitetit kuantik, e cila unifikon relativitetin e përgjithshëm me mekanikën kuantike, siç sugjerohet nga Stephen's "Hupozimi i mbrojtjes kronologjike" Hawking?
• 7. Boshti kohor.Çfarë mund të na tregojnë për natyrën e kohës dukuritë që ndryshojnë nga njëra-tjetra duke ecur përpara dhe prapa në kohë? Si ndryshon koha nga hapësira? Pse shkeljet e PK-së vërehen vetëm në disa ndërveprime të dobëta dhe askund tjetër? A janë shkeljet e pandryshueshmërisë së CP pasojë e ligjit të dytë të termodinamikës, apo janë një bosht i veçantë i kohës? A ka përjashtime nga parimi i shkakësisë? A është e kaluara e vetmja e mundshme? A është momenti i tashëm fizikisht i ndryshëm nga e kaluara dhe e ardhmja, apo është thjesht rezultat i karakteristikave të vetëdijes? Si mësuan njerëzit të negociojnë se cili është momenti i tanishëm? (Shih gjithashtu më poshtë Entropia (boshti kohor)).
• 8. Lokaliteti. A ka dukuri jo lokale në fizikën kuantike? Nëse ekzistojnë, a kanë kufizime në transferimin e informacionit, apo: a mund të lëvizin energjia dhe materia gjithashtu përgjatë një rruge jo lokale? Në çfarë kushtesh vërehen dukuritë jolokale? Çfarë nënkupton prania ose mungesa e fenomeneve jolokale për strukturën themelore të hapësirë-kohës? Si lidhet kjo me ngatërresën kuantike? Si mund të interpretohet kjo nga këndvështrimi i një interpretimi të saktë të natyrës themelore të fizikës kuantike?
• 9. E ardhmja e Universit. A po shkon Universi drejt një ngrirjeje të madhe, një çarjeje të madhe, një kërcitjeje të madhe apo një kërcimi të madh? A është Universi ynë pjesë e një modeli ciklik që përsëritet pafundësisht?
• 10. Problemi i hierarkisë. Pse graviteti është një forcë kaq e dobët? Ai bëhet i madh vetëm në shkallën Planck, për grimcat me energji të rendit 10 19 GeV, që është shumë më e lartë se shkalla e elektrodobët (në fizikën e energjisë së ulët energjia dominuese është 100 GeV). Pse këto peshore janë kaq të ndryshme nga njëra-tjetra? Çfarë i pengon sasitë e shkallës elektrike të dobët, siç është masa e bozonit Higgs, të marrin korrigjime kuantike në shkallë sipas rendit të Plankut? A është supersimetria, dimensionet shtesë, apo thjesht rregullimi antropik zgjidhja e këtij problemi?
• 11. Monopoli magnetik. A ekzistonin grimcat - bartës të "ngarkesës magnetike" në ndonjë epokë të kaluar me energji më të larta? Nëse po, a ka ndonjë në dispozicion sot? (Paul Dirac tregoi se prania e disa llojeve të monopoleve magnetike mund të shpjegojë kuantizimin e ngarkesës.)
• 12. Prishja e protonit dhe Bashkimi i Madh. Si mund të bashkojmë tre ndërveprimet e ndryshme themelore mekanike kuantike të teorisë kuantike të fushës? Pse barioni më i lehtë, i cili është një proton, është absolutisht i qëndrueshëm? Nëse protoni është i paqëndrueshëm, atëherë cila është gjysma e jetës së tij?
• 13. Supersimetria. A realizohet në natyrë supersimetria e hapësirës? Nëse po, cili është mekanizmi i thyerjes së supersimetrisë? A e stabilizon supersimetria shkallën e dobët elektrike, duke parandaluar korrigjimet e larta kuantike? A përbëhet materia e errët nga grimca të lehta supersimetrike?
• 14. Brezat e materies. A ka më shumë se tre gjenerata kuarkesh dhe leptonesh? A lidhet numri i brezave me dimensionin e hapësirës? Pse ekzistojnë gjenerata fare? A ekziston një teori që mund të shpjegojë praninë e masës në disa kuarkë dhe leptonë në breza individualë bazuar në parimet e para (teoria e ndërveprimit Yukawa)?
• 15. Simetria themelore dhe neutrinot. Cila është natyra e neutrinoteve, cila është masa e tyre dhe si i dhanë formë evolucionit të Universit? Pse tani po zbulohet më shumë materie në Univers sesa antimateria? Cilat forca të padukshme ishin të pranishme në agimin e Universit, por u zhdukën nga pamja ndërsa Universi evoluoi?
• 16. Teoria kuantike e fushës. A janë parimet e teorisë relativiste të fushës kuantike lokale të pajtueshme me ekzistencën e një matrice shpërndarjeje jo të parëndësishme?
• 17. Grimcat pa masë. Pse grimcat pa masë pa rrotullim nuk ekzistojnë në natyrë?
• 18. Kromodinamika kuantike. Cilat janë gjendjet fazore të materies që ndërveprojnë fuqishëm dhe çfarë roli luajnë ato në hapësirë? Cila është struktura e brendshme e nukleoneve? Cilat veti të materies që ndërveprojnë fuqishëm parashikon QCD? Çfarë kontrollon kalimin e kuarkeve dhe gluoneve në pi-mezone dhe nukleone? Cili është roli i ndërveprimit të gluoneve dhe gluoneve në nukleone dhe bërthama? Çfarë përcakton tiparet kryesore të QCD dhe cila është marrëdhënia e tyre me natyrën e gravitetit dhe hapësirës-kohës?
• 19. Bërthama atomike dhe astrofizika bërthamore. Cila është natyra e forcave bërthamore që lidhin protonet dhe neutronet në bërthama të qëndrueshme dhe izotope të rrallë? Cila është arsyeja pse grimcat e thjeshta bashkohen në bërthama komplekse? Cila është natyra e yjeve neutron dhe e lëndës së dendur bërthamore? Cila është origjina e elementeve në hapësirë? Cilat janë reaksionet bërthamore që lëvizin yjet dhe shkaktojnë shpërthimin e tyre?
• 20. Ishulli i stabilitetit. Cila është bërthama më e rëndë e qëndrueshme ose metastabile që mund të ekzistojë?
• 21. Mekanika kuantike dhe parimi i korrespondencës (ndonjëherë i quajtur kaos kuantik). A ka interpretime të preferuara të mekanikës kuantike? Si çon përshkrimi kuantik i realitetit, i cili përfshin elementë të tillë si mbivendosja kuantike e gjendjeve dhe kolapsi i funksionit valor ose dekoherenca kuantike, te realiteti që shohim? E njëjta gjë mund të formulohet duke përdorur problemin e matjes: cila është "matja" që shkakton kolapsin e funksionit të valës në një gjendje të caktuar?
• 22. Informacion fizik. A ka fenomene fizike, të tilla si vrimat e zeza ose kolapsi i funksionit të valës, që shkatërrojnë përgjithmonë informacionin për gjendjet e tyre të mëparshme?
• 23. Teoria e gjithçkaje ("Teoritë e mëdha të unifikuara"). A ekziston një teori që shpjegon vlerat e të gjitha konstanteve themelore fizike? A ekziston një teori që shpjegon pse pandryshueshmëria e matësit të modelit standard është ashtu siç është, pse hapësira koha e vëzhgueshme ka dimensione 3+1 dhe pse ligjet e fizikës janë ashtu siç janë? A ndryshojnë "konstantet themelore fizike" me kalimin e kohës? A përbëhet në të vërtetë ndonjë nga grimcat në modelin standard të fizikës së grimcave nga grimca të tjera të lidhura aq fort sa që nuk mund të vëzhgohen në energjitë eksperimentale aktuale? A ka grimca themelore që ende nuk janë vëzhguar dhe nëse po, cilat janë ato dhe cilat janë vetitë e tyre? A ka forca themelore të pavëzhgueshme që sugjeron teoria që shpjegojnë probleme të tjera të pazgjidhura në fizikë?
• 24. Invarianca e matësit. A ka vërtet teori matëse jo-abeliane me një hendek në spektrin masiv?
• 25. Simetria CP. Pse nuk ruhet simetria CP? Pse ruhet në shumicën e proceseve të vëzhguara?
• 26. Fizika e gjysmëpërçuesve. Teoria kuantike e gjysmëpërçuesve nuk mund të llogarisë me saktësi një konstante të vetme të një gjysmëpërçuesi.
• 27. Fizika kuantike. Zgjidhja e saktë e ekuacionit të Shrodingerit për atomet multielektronike është e panjohur.
• 28. Kur zgjidhet problemi i shpërndarjes së dy trarëve në një pengesë, seksioni kryq i shpërndarjes rezulton të jetë pafundësisht i madh.
• 29. Feynmanium: Çfarë do të ndodhë me një element kimik, numri atomik i të cilit është më i madh se 137, si rezultat i të cilit elektroni 1s 1 do të duhet të lëvizë me një shpejtësi që tejkalon shpejtësinë e dritës (sipas modelit Bohr të atomit) ? A është Feynmanium elementi i fundit kimik i aftë të ekzistojë fizikisht? Problemi mund të shfaqet rreth elementit 137, ku zgjerimi i shpërndarjes së ngarkesës bërthamore arrin pikën e tij përfundimtare. Shih artikullin Tabela e Zgjeruar Periodike e Elementeve dhe seksionin Efektet Relativiste.
• 30. Fizika statistikore. Nuk ekziston një teori sistematike e proceseve të pakthyeshme që bën të mundur kryerjen e llogaritjeve sasiore për çdo proces të caktuar fizik.
• 31. Elektrodinamika kuantike. A ka efekte gravitacionale të shkaktuara nga lëkundjet me pikë zero të fushës elektromagnetike? Nuk dihet se si të plotësohen njëkohësisht kushtet e fundshmërisë së rezultatit, pandryshueshmërisë relativiste dhe shuma e të gjitha probabiliteteve alternative të barabarta me unitetin kur llogaritet elektrodinamika kuantike në rajonin me frekuencë të lartë.
• 32. Biofizika. Nuk ka teori sasiore për kinetikën e relaksimit konformacional të makromolekulave të proteinave dhe komplekseve të tyre. Nuk ekziston një teori e plotë e transferimit të elektroneve në strukturat biologjike.
• 33. Superpërçueshmëri.Është e pamundur të parashikohet teorikisht, duke ditur strukturën dhe përbërjen e një lënde, nëse ajo do të shkojë në një gjendje superpërcjellëse me ulje të temperaturës.

• Përkthimi

Modeli ynë standard i grimcave elementare dhe ndërveprimeve kohët e fundit është bërë aq i plotë sa mund të dëshirohej. Çdo grimcë e vetme elementare - në të gjitha format e saj të mundshme - u krijua në laborator, u mat dhe u përcaktuan vetitë e tyre. Ato më jetëgjata, kuarki i lartë, antikuarku, neutrinoja tau dhe antineutrinoja, dhe më në fund bozoni Higgs, ranë viktimë e aftësive tona.

Dhe ky i fundit - bozoni Higgs - zgjidhi gjithashtu një problem të vjetër në fizikë: më në fund, ne mund të demonstrojmë se nga e marrin masën grimcat elementare!

E gjithë kjo është e bukur, por shkenca nuk mbaron kur përfundoni së zgjidhuri këtë gjëegjëzë. Përkundrazi, ngre pyetje të rëndësishme, dhe njëra prej tyre është "çfarë më pas?" Lidhur me Modelin Standard, mund të themi se nuk dimë ende gjithçka. Dhe për shumicën e fizikanëve, një pyetje është veçanërisht e rëndësishme - për ta përshkruar atë, le të shqyrtojmë së pari vetinë e mëposhtme të Modelit Standard.

Nga njëra anë, forcat e dobëta, elektromagnetike dhe të forta mund të jenë shumë të rëndësishme, në varësi të energjive të tyre dhe distancave në të cilat ndodh ndërveprimi. Por ky nuk është rasti me gravitetin.

Ne mund të marrim çdo dy grimca elementare - të çdo mase dhe që i nënshtrohen çdo ndërveprimesh - dhe të zbulojmë se graviteti është 40 rend i madhësisë më i dobët se çdo forcë tjetër në Univers. Kjo do të thotë se forca e gravitetit është 10 40 herë më e dobët se tre forcat e mbetura. Për shembull, megjithëse ato nuk janë themelore, nëse merrni dy protone dhe i ndani me një metër, zmbrapsja elektromagnetike midis tyre do të jetë 10 40 herë më e fortë se tërheqja gravitacionale. Ose, me fjalë të tjera, ne duhet të rrisim forcën e gravitetit me një faktor prej 10,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000,000 për të barazuar çdo forcë tjetër.

Në këtë rast, nuk mund të rrisni thjesht masën e një protoni me 10 20 herë në mënyrë që graviteti t'i tërheqë së bashku, duke kapërcyer forcën elektromagnetike.

Në vend të kësaj, në mënyrë që reaksionet si ai i ilustruar më sipër të ndodhin spontanisht kur protonet kapërcejnë zmbrapsjen e tyre elektromagnetike, ju duhet të bashkoni 10 56 protone. Vetëm duke u bashkuar dhe duke iu nënshtruar forcës së gravitetit mund të kapërcejnë elektromagnetizmin. Rezulton se 10 56 protone përbëjnë masën minimale të mundshme të një ylli.

Ky është një përshkrim se si funksionon Universi - por ne nuk e dimë pse funksionon ashtu siç funksionon. Pse graviteti është shumë më i dobët se ndërveprimet e tjera? Pse "ngarkesa gravitacionale" (dmth masa) është kaq shumë më e dobët se elektrike apo ngjyra, apo edhe e dobët?

Ky është problemi i hierarkisë dhe është, për shumë arsye, problemi më i madh i pazgjidhur në fizikë. Ne nuk e dimë përgjigjen, por nuk mund të themi se jemi plotësisht injorantë. Në teori, ne kemi disa ide të mira për të gjetur një zgjidhje dhe një mjet për të gjetur prova të korrektësisë së tyre.

Deri më tani, Large Hadron Collider - përplasësi me energjinë më të lartë - ka arritur nivele të papara të energjisë në laborator, ka mbledhur grupe të dhënash dhe ka rindërtuar atë që ndodhi në pikat e përplasjes. Kjo përfshin krijimin e grimcave të reja, të padukshme deri më tani (të tilla si bozoni Higgs), dhe shfaqjen e grimcave të vjetra, të njohura të Modelit Standard (kuarke, leptone, bozone matës). Ai është gjithashtu i aftë, nëse ato ekzistojnë, të prodhojë ndonjë grimcë tjetër që nuk përfshihet në Modelin Standard.

Ka katër mënyra të mundshme për të cilat unë di - domethënë katër ide të mira - për të zgjidhur problemin e hierarkisë. Lajmi i mirë është se nëse natyra zgjodhi njërën prej tyre, LHC do ta gjejë atë! (Dhe nëse jo, kërkimi do të vazhdojë).

Përveç bozonit Higgs, i gjetur disa vite më parë, asnjë grimcë e re themelore nuk është gjetur në LHC. (Për më tepër, nuk vërehen fare kandidatë të rinj intrigues të grimcave). E megjithatë, grimca e gjetur korrespondonte plotësisht me përshkrimin e Modelit Standard; nuk u panë shenja statistikisht domethënëse të fizikës së re. Jo për të përbërë bozonet Higgs, jo për grimcat e shumta Higgs, jo për zbërthimet jo standarde, asgjë si kjo.

Por tani kemi filluar të marrim të dhëna nga energji edhe më të larta, dyfishi i atyre të mëparshme, deri në 13-14 TeV, për të gjetur diçka tjetër. Dhe cilat janë zgjidhjet e mundshme dhe të arsyeshme për problemin e hierarkisë në këtë drejtim?

1) Supersimetria, ose SUSY. Supersimetria është një simetri e veçantë që mund të bëjë që masat normale të çdo grimce mjaft të madhe që graviteti të jetë i krahasueshëm me ndikimet e tjera për të anuluar njëra-tjetrën me një shkallë të lartë saktësie. Kjo simetri sugjeron gjithashtu se çdo grimcë në modelin standard ka një partner supergrimcash dhe se ka pesë grimca Higgs dhe pesë superpartnerët e tyre. Nëse ekziston një simetri e tillë, ajo duhet të prishet, ose superpartnerët do të kishin të njëjtat masa si grimcat e zakonshme dhe do të ishin gjetur shumë kohë më parë.

Nëse SUSY ekziston në një shkallë të përshtatshme për zgjidhjen e problemit të hierarkisë, atëherë LHC, duke arritur energjitë prej 14 TeV, duhet të gjejë të paktën një superpartner, si dhe një grimcë të dytë Higgs. Përndryshe, ekzistenca e superpartnerëve shumë të rëndë do të çojë vetë në një problem tjetër hierarkie që nuk do të ketë një zgjidhje të mirë. (Interesante, mungesa e grimcave SUSY në të gjitha energjitë do të hidhte poshtë teorinë e fijeve, pasi supersimetria është një kusht i domosdoshëm për teoritë e vargjeve që përmbajnë modelin standard të grimcave elementare).

Këtu është zgjidhja e parë e mundshme për problemin e hierarkisë, e cila aktualisht nuk ka asnjë provë.

Është e mundur të krijohen kllapa të vogla super të ftohta të mbushura me kristale piezoelektrike (të cilat prodhojnë energji elektrike kur deformohen), me distanca ndërmjet tyre. Kjo teknologji na lejon të vendosim kufizime 5-10 mikron në matjet "të mëdha". Me fjalë të tjera, graviteti funksionon sipas parashikimeve të relativitetit të përgjithshëm në shkallë shumë më të vogla se një milimetër. Pra, nëse ka dimensione të mëdha shtesë, ato janë në nivele energjie të paarritshme për LHC dhe, më e rëndësishmja, nuk zgjidhin problemin e hierarkisë.

Natyrisht, për problemin e hierarkisë mund të ketë një zgjidhje krejtësisht të ndryshme që nuk mund të gjendet në përplasësit modernë, ose nuk ka fare zgjidhje; thjesht mund të jetë një pronë e natyrës pa ndonjë shpjegim për të. Por shkenca nuk do të përparojë pa u përpjekur, dhe kjo është ajo që këto ide dhe kërkime po përpiqen të bëjnë: shtyjnë njohuritë tona për universin përpara. Dhe, si gjithmonë, me fillimin e ekzekutimit të dytë të LHC-së, mezi pres të shoh se çfarë mund të shfaqet atje, përveç bozonit të Higgs-it tashmë të zbuluar!

Etiketa:

• gravitetit
• ndërveprimet themelore
• tank