Зэрэгцээ ертөнц байдаг уу?

2024 Зохиолч: Seth Attwood | [email protected]. Хамгийн сүүлд өөрчлөгдсөн: 2023-12-16 16:12

Физик бодит байдал нь бидний Ертөнц гэж нэрлэдэг цаг хугацааны орон зайн нэг хэсэг болохоос хамаагүй илүү өргөн хүрээтэй байж болно. Манай сансрын орчинг гайхалтай хэмжээгээр бүтээж болох бөгөөд одон орон судлалын багаж хэрэгсэл нь үнэхээр хязгаарлагдмал юм. Шоргоолж шиг бид шоргоолжны үүрний гадна ертөнц ямар том болохыг мэдэхгүй.

Тиймээс зарим онолын физикчид олон ертөнцийн онолыг нухацтай авч үзэж байгаа бөгөөд үүний дагуу манай ертөнц олон ертөнцийн нэг юм. Түүгээр ч зогсохгүй, квант онолыг орчлон ертөнцөд хэрэглэснээр энэ нь олон мужид нэгэн зэрэг оршдог гэдгийг хүлээн зөвшөөрөхөөс өөр аргагүй болдог.

Өөрөөр хэлбэл, квантын хэлбэлзлийг орчлон ертөнцөд ашиглах боломжийг олгосноор бид параллель ертөнц оршин тогтнож байгааг хүлээн зөвшөөрөхөөс өөр аргагүйд хүрч байна. Мөрний онол ба инфляцийн сансар судлалын "мөнхийн" хувилбар (Орчлон ертөнцийн инфляцийн загварын тухай ярьж байна) хосолсон нь "ландшафтын олон ертөнц" гэж нэрлэгддэг байгалийн үндэс суурийг бүрдүүлдэг нь бас сонирхолтой юм.

Олон ертөнцийн онол: Инфляци

Эхлэхийн тулд олон ертөнцийн тухай ойлголт нь физикийн (болон философийн) хэд хэдэн салбарт нэгэн зэрэг гарч ирдэг боловч хамгийн гайхалтай жишээ бол манай орчлон ертөнц маш залуу байхад тохиолдсон таамаглалын үйл явдлыг дүрсэлсэн инфляцийн онол юм. хоёр дахь настай. НАСА-гийн мэдээлснээр, ер бусын богино хугацаанд орчлон ертөнц хурдацтай тэлэх, "хавдах" үеийг туулж, улам бүр томорсон байна.

Манай орчлон дахь инфляци 14 тэрбум жилийн өмнө дууссан гэж үздэг. Гэсэн хэдий ч инфляци хаа сайгүй нэгэн зэрэг дуусдаггүй. Нэг бүс нутагт инфляци дуусч, бусад бүс нутагт үргэлжилдэг гэж судлаачид үзэж байна.

Ийнхүү манай орчлонд инфляци дуусч байхад инфляци үргэлжилсэн, одоо ч үргэлжилсээр байгаа өөр, хамаагүй алслагдсан бүс нутгууд байж болох юм. Түүгээр ч барахгүй, LiveScience-ийн мэдээлснээр бие даасан орчлон ертөнцүүд илүү том, томорч, өргөжин тэлж, олон тооны бие даасан орчлон ертөнцөөр дүүрсэн мөнхийн инфляцийн төгсгөлгүй далайг бий болгож чадна.

Мөнхийн инфляцийн энэ хувилбарт орчлон ертөнц бүр өөрийн гэсэн физикийн хууль, өөрийн бөөмсийн цуглуулга, өөрийн хүчний байрлал, үндсэн тогтмолуудын өөрийн гэсэн утгуудтай үүснэ гэж судлаачид үзэж байна.

Энэ нь манай орчлон ертөнц яагаад өөрийн эзэмшдэг шинж чанаруудтай, ялангуяа харанхуй матери эсвэл сансар судлалын тогтмол гэх мэт ойлголтуудыг ашиглан тайлбарлахад хэцүү шинж чанаруудтай болохыг тайлбарлаж болох юм. "Хэрэв олон ертөнц байсан бол бид янз бүрийн орчлон ертөнцөд санамсаргүй сансар судлалын тогтмолууд байх байсан бөгөөд бидний орчлон ертөнцөд байгаа нь бидний ажиглаж буй үнэ цэнийг авдаг нь зүгээр л тохиолдлын хэрэг юм" гэж Их сургуулийн сансар судлаач Дан Хэлинг хэлэв. Аризона, олон ертөнцийн онолын мэргэжилтэн.

Олон ертөнцийн онол: Ажиглалт ба нотлох баримт

Сонирхолтой нь хүүхэлдэйн киноны оршин тогтнох өөр нэг нотолгоо бол ажиглалт юм - манай орчлон ертөнцөд амьдрал оршин тогтнох нь үнэхээр гайхалтай мэт маш олон зүйл тохиолдох ёстой байв. Хэрэв ганцхан орчлон ертөнц байсан бол түүнд амьдрал байх ёсгүй. Гэхдээ олон ертөнцөд амьдрах магадлал хамаагүй өндөр байдаг. Гэхдээ энэ онолыг үнэмшилтэй гэж нэрлэх нь хэцүү байдаг тул ихэнх эрдэмтэд олон ертөнцийн тухай ойлголтод эргэлзсээр байна.

Гэсэн хэдий ч олон хүн түүний оршин тогтнох талаар илүү бодитой, үнэмшилтэй нотлох баримтыг олохыг хичээсэн. Жишээлбэл, хэрэв зэргэлдээ орчлон ертөнц аль эрт манайхтай ойрхон байсан бол түүнтэй мөргөлдөж, мэдэгдэхүйц ул мөр үлдээсэн байж магадгүй юм.

Энэ ул мөр нь сансрын богино долгионы арын цацраг эсвэл реликт цацрагийн (орчлон ертөнц өнөөгийнхөөс сая дахин бага байсан үеэс үлдсэн гэрэл) гажуудал эсвэл мөргөлдөөний чиглэл дэх галактикуудын хачирхалтай шинж чанарууд, Лондонгийн их сургуулийн коллежийн судлаачдын нийтэлсэн нийтлэлд дурдсанаар. …

Зарим астрофизикчид үүнээс ч илүү явж, квантын туннел гэж нэрлэгддэг үйл явцаар дамжуулан өөрсдийн орчлонд хуваагдсан манай орчлон ертөнцийн хэсгүүдээс олдвор болох тусгай төрлийн хар нүхийг хайж байна.

Хэрэв манай орчлон ертөнцийн зарим хэсэг ингэж хуваагдсан бол манай орчлонд "хөөс" үлдэж, тэдгээр өвөрмөц хар нүхнүүд болон хувирах бөгөөд судлаачдын үзэж байгаагаар "өнөөдөр оршин тогтнож магадгүй" байна.

"Эдгээр хар нүхнүүдийн нээлт нь олон ертөнц байгааг илтгэнэ" гэж онолчид хэлж байна. Гэсэн хэдий ч эдгээр бүх төрлийн хайлтууд өнөөг хүртэл хаашаа ч хүргэгдээгүй тул өнөөдөр Multiverse нь таамаглал хэвээр байна.

Олон ертөнцийн онол: дэвсгэр цацраг

1964 онд физикч Арно Пензиас, Роберт Вилсон нар Нью Жерсигийн Холмдел дахь Белл лабораторид ажиллаж, радио одон орон судлалын ажиглалт хийхэд зориулсан хэт мэдрэмтгий богино долгионы хүлээн авагч бүтээжээ. Гэвч тэд юу ч хийсэн, хачирхалтай нь, бүх талаас нэгэн зэрэг ирж байгаа мэт санагдах арын радио чимээг хүлээн авагчаас салгаж чадаагүй юм.

Пензиас Принстоны их сургуулийн физикч Роберт Диктэй холбогдож, радио шуугиан нь орчлон ертөнцийг дүүргэдэг анхдагч богино долгионы цацраг болох сансрын бичил долгионы арын цацраг (CMB) байж болно гэсэн онолыг дэвшүүлжээ.

Энэ бол НАМЗХ-ны нээлтийн түүх, энгийн бөгөөд дэгжин. Энэ нээлтийнхээ төлөө Пензиас, Вилсон нар 1978 онд Физикийн чиглэлээр Нобелийн шагнал хүртжээ. Тэдний ажил сансар судлалын шинэ эрин үеийг эхлүүлж, эрдэмтэд орчлон ертөнцийг урьд өмнө хэзээ ч байгаагүйгээр судалж, ойлгох боломжийг олгосон юм.

Сонирхолтой нь, физикчдийн ажил нь сүүлийн үеийн түүхэн дэх хамгийн гайхалтай нээлтүүдийн нэгд хүргэсэн: реликт цацрагийн өвөрмөц шинж чанарууд нь мэдэгдэж буй орчлон ертөнцөөс гадна хязгааргүй олон ертөнц үнэхээр оршин байдгийн анхны шууд нотолгоо байж магадгүй юм. Гэсэн хэдий ч энэхүү ер бусын мэдэгдлийг зөв ойлгохын тулд цаг хугацааны эхлэл рүү аялах хэрэгтэй.

Олон ертөнцийн онол: Их тэсрэлт

Орчлон ертөнц үүссэн тухай нийтээр хүлээн зөвшөөрөгдсөн онолын дагуу Их тэсрэлтийн дараах эхний хэдэн зуун мянган жилийн хугацаанд манай орчлон гэрлийг тараадаг цөм, электрон, фотонуудаас бүрдсэн гайхалтай халуун плазмаар дүүрсэн байв.

Ойролцоогоор 380,000 жилийн хугацаанд манай орчлон ертөнц тасралтгүй тэлэх нь түүнийг 3000 Кельвинээс доош температурт хөргөж, электронууд цөмтэй нийлж төвийг сахисан атом үүсгэж, чөлөөт электронуудыг шингээж авснаар харанхуйг гэрэлтүүлэх боломжтой болсон.

Үүний нотолгоо - өмнө дурдсан НМХ-ны хэлбэрээр - Пензиас, Вилсон нар олж мэдсэн зүйл юм. Тэдний нээлт эцэстээ Big Bang онолыг бий болгоход тусалсан.

Олон эрин зуунд үргэлжилсэн тэлэлт нь манай орчлон ертөнцийг ердөө 2.7К орчим температурт хөргөж байсан ч энэ температур жигд бус байна. Температурын ялгаа нь орчлон ертөнц даяар бодис жигд бус тархсантай холбоотой юм. Энэ нь Их тэсрэлтийн дараахан үүссэн квант нягтын өчүүхэн хэлбэлзлээс үүдэлтэй гэж үздэг.

2017 онд Их Британийн Дархамын их сургуулийн судлаачид CMB хэвлэмэл (хүйтэн толбо гэж нэрлэдэг) нь бусад ертөнцийн нотолгоо байж магадгүй гэсэн судалгааг нийтэлжээ. Зохиогчид богино долгионы арын цацраг дахь толбо нь манай орчлон ертөнц болон өөр ертөнцийн мөргөлдөөний үр дүнд үүссэн гэж таамаглаж байв.

Ер нь реликт цацраг дахь толбо нь олон ертөнц буюу манайхтай төстэй бусад олон тэрбум орчлон ертөнц оршин байсны анхны нотолгоо гэж үзэж болно гэж судлаачид бичжээ.

Олон ертөнцийн онол: Хар бодис

Олон ертөнцийн онолын санд байгаа өөр нэг нотолгоо бол шинэ, маш сонирхолтой судалгааг нэмж байна. Түүний үр дүн гэж Дэд бичжээ, нурсан орчлон ертөнцөөс үүссэн хар нүхнүүд харанхуй матери үүсгэдэг бөгөөд бидний орчлон ертөнц гадны хүмүүст хар нүх мэт харагдаж магадгүй юм.

Харанхуй бодис нь орчлон ертөнцийн ихэнх массыг бүрдүүлдэг үл үзэгдэх бодис гэдгийг анхаарна уу - хэдийгээр мэдрэгдэхүйц гэрлийг ялгаруулдаггүй ч энэ нь галактикийн бөөгнөрөл болон сансар огторгуйд ялгарч буй бусад объектуудад таталцлын нөлөө үзүүлдэг тул байсаар байна.

Харанхуй материйг тайлбарлахын тулд толгой эргэм олон тооны таамаглал дэвшүүлсэн боловч одоо эрдэмтэд анхдагч хар нүхнүүд, орчлон ертөнцийн эхэн үеэс үүссэн таамаглалын объектууд нь "харанхуй материйн амьдрах чадвартай нэр дэвшигч" гэж үзэж байна. АНУ, Япон, Тайваний олон улсын судлаачдын баг энэ оны нэгдүгээр сард "Physical Review Letters" шинжлэх ухааны сэтгүүлд нийтлэгдсэн нийтлэлдээ ийм дүгнэлтэд хүрсэн байна.

Гэсэн хэдий ч одоогоор эдгээр ойлголтууд бүгд таамаглалтай боловч физикчид ойрын жилүүдэд олон асуултад хариулахад туслах боловсронгуй телескопоор ажиглах шинэ аргуудыг хүлээж байна.

Олон ертөнцийн онол: Дахин инфляци

Их Британийн нэрт онолын физикч Стивен Хокинг хажуугийн амиотрофын склерозын улмаас олон арван жил тэргэнцэр дээр сууж, хэл ярианы синтезатороос хамааралтай байсны эцэст 2018 оны 3-р сарын 14-нд таалал төгсөв. Эрдэмтний нас барахаас 10-хан хоногийн өмнө хэвлэгдсэн сүүлчийн судалгааны ажил нь онолын физикийн профессор Томас Хертогтой хамтран бичсэн бөгөөд олон ертөнцтэй холбоотой байв.

“Байнгын инфляциас гарах гөлгөр арга уу?” гэсэн гарчигтай нийтлэлд. Хокинг, Хертог нар Их тэсрэлтийн дараа сансар огторгуйн цаг хугацааны хурдацтай тэлэлт нь олон орчлон ертөнцийг бий болгож, олон дахин давтагдах боломжтой гэсэн онол гаргасан.

Тэдний ажил нь үндсэндээ Инфляцийн онолын өргөтгөл бөгөөд энэ нь Их тэсрэлтээс өмнө орчлон ертөнц сансар огторгуйн нэг хэсэг байсан энергиэр дүүрч байсан бөгөөд энэ энерги нь орон зайг экспоненциал хурдаар тэлэх шалтгаан болж байсныг харуулж байна. Чухамхүү энэ энерги нь Их тэсрэлтийг үүсгэсэн бөгөөд энэ тухай бид өмнө нь ярьсан.

Гэсэн хэдий ч инфляци нь бусад бүх зүйлийн нэгэн адил квант шинж чанартай байдаг тул инфляци дуусч, Их тэсрэлт эхэлдэг сансар огторгуйн бүс нутаг байх ёстой гэсэн үг юм. Гэсэн хэдий ч эдгээр хэсгүүд нь бие биетэйгээ хэзээ ч мөргөлдөж чадахгүй, учир нь тэдгээр нь орон зайг хөөрөгдөх хэсгүүдээр тусгаарлагдсан байдаг.

Олон ертөнцийн онол: Шүүмжлэл ба дүгнэлт

Дүгнэж хэлэхэд, хэн нэгэн олон ертөнцийн онолын талаар ярихад энэ нь нэгэн зэрэг ихэмсэг, даруухан сонсогддог гэдгийг хэлэх хэрэгтэй. Гэхдээ олон физикчид огт өөр хариу үйлдэл үзүүлдэг: тэдний үзэж байгаагаар олон ертөнцийн тухай санаа нь шинжлэх ухаанч бус, магадгүй "аюултай" бөгөөд энэ нь шинжлэх ухааны хүчин чармайлтыг буруу чиглүүлэхэд хүргэж болзошгүй юм.

Жишээлбэл, Принстоны их сургуулийн байгалийн шинжлэх ухааны профессор Пол Стайнхардт олон ертөнцийн онолыг дурын ажиглалттай нийцдэг тул эмпирик хэвийх зүйлгүй тул "Аливаа зүйлийн онол" гэж нэрлэжээ.

Нэг талаараа, олон ертөнцийн онолыг шүүмжилж байсан ч шинжлэх ухааны судалгааны өгөгдөл (заримыг нь энэ нийтлэлд тайлбарласан) нь ийм галзуу мэт санагдах онолыг дэвшүүлэх боломжийг олгодог. Эцсийн эцэст, шоргоолжны үүрний зүйрлэл рүү буцаж очиход бид амьдарч буй ертөнцийн талаар юу мэддэг вэ?