Največja fizikalna vprašanja

Že tri desetletja kasneje se je izoblikovala kvantna mehanika, Einsteinova teorija relativnosti pa je popolnoma spremenila področje fizike. Danes je edina stvar, ki jo vemo, zagotovo ta, da vsak odgovor da več vprašanj. Vsako znanje odpre Pandorino skrinjico še precej večjih fizikalnih vprašanj. In poiskali smo jih deset, ki trenutno najbolj begajo fizike. Zanalašč pa smo se izognili slavni teoriji, kako delci pridobivajo maso, ki bo morda prav kmalu razložena.

Kaj je temna materija?
Kar 84 odstotkov materije v vesolju ne absorbira ali oddaja svetlobe. Ta materija se imenuje temna materija in gre za nekaj česar ne moremo videti ali zaznati. Vemo samo, da ima neka skrivnostna snov gravitacijski vpliv na vidno materijo, radiacijo in samo strukturo vesolja. Domneva se, da leži na robovih galaksij in je sestavljena iz masivnih delcev s šibko interakcijo (WIMP). Te delce znanstveniki iščejo že dlje časa, a jim jih še ni uspelo odkriti.

Zakaj obstaja časovna puščica?
Za zdaj domnevamo, da se čas premika naprej zaradi lastnosti imenovane entropija, ki v bistvu pomeni, da se nivo neurejenosti lahko samo povečuje in da se učinka entropije ne da obrniti. V vesolju je preprosto več kaotičnih usmeritev kot urejenih in ko se stvari spreminjajo, v večini primerov padejo v nered. Vprašanje pa je, zakaj je bilo vesolje v začetku urejeno? Zakaj je bila entropija tako nizka, ko je bilo toliko energije na tako majhnem prostoru?

Ali obstajajo paralelna vesolja?
Fiziki vse več govorijo o paralelnih vesoljih. Dokaze o tem naj bi našli celo v gravitaciji, ki je pravzaprav zelo šibka sila, glede na druge sile v našem vesolju. Astrofiziki zdaj verjamejo, da je časovni prostor ploščat in ne ukrivljen, kar bi pomenilo, da gre v neskončnost. Če to drži, potem je naše vesolje samo ena od plasti v neskončnem multivesolju. Istočasno pa nas kvantna mehanika uči, da obstaja končno število možnih kombinacij delcev v posameznem vesolju. Če je torej končno število kombinacij, v neskončno število vesolj, potem mora priti do ponavljanja. Kar lahko pomeni, da je tam zunaj neskončno število popolnoma identičnih vesolj, kot je naše, prav tako pa tudi neskončno število vesolij, ki so popolnoma drugačna od našega. Vprašanje je samo, kako potrditi obstoj multivesolja. Prav šibka gravitacija in temna energija naj bi bila ključ do dokaza o multivesolju. Eden od kvantnih fizikov je dejal, da v kvantni fiziki ni nobenega zakona, ki bi dejal, da morajo biti kvantni fiziki srečni.

Kakšna je usoda našega vesolja?
Kot kaže, je usoda vesolja predvsem odvisna od temne materije in energije, ki je še neznanka (Ω) ter izmerjene gostote materije in energije vesolja. Če temna energija ne obstaja in je konstanta Ω večja od 1, potem se bo vesolje nehalo širiti in se znova sesulo samo vase. Ta teorija se imenuje 'big crunch'. Če pa temna energija obstaja in je Ω večja od 1, potem naj bi se vesolje širilo v neskončnost.
Druga alternativa pa je 'big freeze', ki mu sledi 'big rip'. V tem primeru mora biti Ω manjša od ena. Sprva se bodo vesoljski objekti oddaljili drug od drugega in se ohladili. Nato pa bo pospešeno širjenje vesolja dobesedno raztrgalo tudi atome.
Če pa je konstanta Ω enaka 1, bo vesolje ploščato in raztegnjeno v vse smeri. Če temna energija ne obstaja, se bo vesolje širilo v neskončnost, a se postopoma upočasnjevalo. Če temna energija obstaja, potem bo to pripeljalo do teorije 'big rip.'

Kako merjenja podrejo kvantne valovne funkcije?
Kvantni svet ima vsaj na videz popolnoma druga fizikalna pravila kot naš svet. Osnovni delci ne reagirajo kot majhne kroglice, temveč bolj kot valovi, ki so raztegnjeni na večja področja. Vsak delec ima valovno funkcijo ali verjetnostno distribucijo, ki pove največjo verjetnost, kje se nahaja, kakšno hitrost ima in kakšne so najverjetnejše druge lastnosti, ne pa tudi, kaj te lastnosti so. Delec ima vrsto lastnosti za vse možnosti, dokler ga ne izmerimo. Recimo določimo njegovo pozicijo. Takrat se valovna funkcija podre in zavzame le eno lokacijo. Zakaj in kako to merjenje poruši valovno funkcijo in ustvari trdno realnost, ni znano. Če bi to odkrili, bi vedeli precej več o tem, kaj realnost je.

Je teorija strune pravilna?
Fiziki domnevajo, da so vsi osnovni delci enodimenzionalne zanke ali strune, ki vibrirajo z različno frekvenco. Vibracija nato določi, kaj delec bo/je. Teorija strune bi potencialno lahko postala tako iskana univerzalna teorija vsega. Saj bi, če bo potrjena, lahko združila kvantni svet in svet prostora ter časa. Vendar obstaja težava. Teorija strun lahko deluje le, če obstaja 10 ali enajst dimenzij. Tri velikoprostorske, šest ali sedem majhnoprostorskih in čas. Te majhnoprostorske dimenzije so v velikosti ene trilijoninke atomskega jedra. In ker ne moremo zaznati ničesar tako majhnega, teorije strun za enkrat ne moremo potrditi ali ovreči.

Ali obstaja red v kaosu?
Vesolje je pravzaprav popoln kaos in če bi bilo urejeno, nas verjetno ne bi bilo. Že zaradi razmerja materije-antimaterije. A se fiziki vendarle trudijo najti red v kaosu. Trenutno ne moremo najti enačbe, ki bi natančno opisala obnašanje tekočin in plinov. Tako se fiziki in matematiki (tudi s pomočjo enačb Navier-Stokes – če jo rešite ali ovržete, lahko dobite milijon dolarjev) trudijo razumeti, ali je vreme samo težko napovedati, ali pravzaprav po naravi popolnoma nepredvidljivo. Ali so turbulence matematično opisljive ali popolnoma kaotične? Če kaosa ni, bi to spoznanje lahko prineslo kar malce strašljiv red v vesolje, saj bi lahko napovedali kar koli, in napovedi ne bi mogli spremeniti.

Svoje mnenje pa lahko izrazite tudi na naši Facebook strani!