mit tudunk igazán a mi univerzum?
egy 13,8 milliárd évvel ezelőtti kozmikus robbanásból született, az univerzum gyorsan felfújt, majd lehűlt, még mindig növekvő ütemben bővül, többnyire ismeretlen sötét anyagból és sötét energiából áll … igaz?,
Ez a jól ismert történet az általában vett, mint egy magától értetődő tudományos tény, annak ellenére, hogy a relatív empirikus bizonyítékok híján—annak ellenére, hogy a folyamatos termés eltérések eredő, a megfigyelések, a távoli univerzumban.
az elmúlt hónapokban a Hubble-állandó új mérései, az egyetemes terjeszkedés mértéke jelentős különbségeket javasolt két független számítási módszer között., A tágulási Arány eltérései óriási következményekkel járnak nemcsak a számításra, hanem a kozmológia jelenlegi standard modelljének érvényességére a kozmosz szélsőséges skáláin.
egy újabb szonda olyan galaxisokat talált, amelyek ellentmondtak a sötét anyag elméletének, amely ezt a hipotetikus anyagot mindenütt jelen van. De a legújabb mérések szerint nem, ami arra utal, hogy az elméletet újra kell vizsgálni.
talán érdemes megállni, hogy megkérdezzük, miért feltételezik az asztrofizikusok, hogy a sötét anyag mindenütt jelen van az univerzumban., A válasz a kozmológiai fizika sajátos vonásában rejlik, amelyet gyakran nem jegyeznek meg. Az olyan elméletek döntő funkciója, mint a sötét anyag, a sötét energia és az infláció—mindegyik a maga módján kötődik a big bang paradigmához—nem az ismert empirikus jelenségek leírása, hanem a keret matematikai koherenciájának fenntartása, miközben az eltérő megfigyelések elszámolása. Alapvetően olyan nevek, amelyeknek létezniük kell, amennyiben a keretet általánosan érvényesnek tartják.,
minden új ellentmondás a megfigyelés és az elmélet között természetesen önmagában is több kutatás izgalmas ígéretének tekinthető, az igazság fokozatos finomítása. De amikor összeadódnak, javasolhatnak egy zavarosabb problémát is, amelyet nem oldanak meg paraméterek módosításával vagy új változók hozzáadásával.
vegye figyelembe a probléma hátterét és annak történetét. Matematikailag vezérelt tudományként a kozmológiai fizikát általában rendkívül pontosnak tartják., De a kozmosz ellentétben áll a Föld bármely tudományos tárgyával. Az egész univerzum elmélete, amely a saját apró szomszédságunkon alapul, mint az egyetlen ismert mintája, sok egyszerűsítő feltételezést igényel. Amikor ezeket a feltételezéseket megsokszorozzuk és hatalmas távolságokra feszítjük, a hiba lehetősége növekszik, és ezt tovább súlyosbítja a nagyon korlátozott tesztelési eszközünk.
történelmileg Newton fizikai törvényei olyan elméleti keretet alkottak, amely figyelemre méltó pontossággal működött a saját Naprendszerünk számára., Mind az Uránusz, mind a Neptunusz például Newton modelljén alapuló előrejelzésekkel fedezték fel. De ahogy a mérlegek nagyobbak lettek, érvényessége korlátozottnak bizonyult. Einstein általános relativitáselmélet-kerete kiterjesztett és pontosabb elérést biztosított a saját galaxisunk legtávolabbi pontjain túl. De milyen messzire mehetett?,
a 20.század közepén kialakult big bang paradigma hatékonyan kiterjeszti a modell érvényességét egyfajta végtelenre, amelyet vagy az univerzum sugarának határaként határoznak meg (46 milliárd fényévre számítva), vagy az idő kezdete szempontjából. Ez az óriási szakasz néhány konkrét felfedezésen alapul, mint például Edwin Hubble megfigyelése arról, hogy az univerzum tágulni látszik (1929-ben), valamint a mikrohullámú háttérsugárzás észlelése (1964-ben)., De figyelembe véve az érintett skálát, ezek a korlátozott megfigyelések túlméretezett hatással voltak a kozmológiai elméletre.
természetesen teljesen valószínű, hogy az általános relativitás érvényessége sokkal közelebb esik saját otthonunkhoz, mint az univerzum hipotetikus végének szélén., Ha ez lenne a helyzet, a mai többrétegű elméleti épület a big bang paradigma kiderül, hogy egy zavaros mix kitalált állatok találta ki, hogy fenntartsa a modell, valamint empirikusan érvényes változók kölcsönösen függ egymástól, hogy a lényeg, hogy lehetetlen, hogy valami tudomány, a fikció.
ezt a problémát összevetve a világegyetem legtöbb megfigyelése kísérletileg és közvetve történik., A mai űrteleszkópok semmilyen közvetlen képet nem nyújtanak semmiről—méréseket végeznek az elméleti Jóslatok és hajlékony paraméterek kölcsönhatásán keresztül, amelyben a modell minden lépésnél részt vesz. A keretrendszer szó szerint keretezi a problémát; meghatározza, hogy hol és hogyan kell megfigyelni. Így a fejlett technológiák és módszerek ellenére a törekvés mélyreható korlátai növelik annak kockázatát is, hogy félrevezetik azokat a feltevéseket, amelyeket nem lehet kiszámítani.,
miután sok éven át kutattam a kozmológiai fizika alapjait a tudomány filozófiája szempontjából, nem lepődtem meg, hogy néhány tudós nyíltan beszélt a kozmológia válságáról. A tudományos Amerikai nagy “inflációs vitában” néhány évvel ezelőtt a big bang paradigma kulcsfontosságú részét az elmélet egyik eredeti támogatója kritizálta, hogy tudományos elméletként védhetetlenné vált.
miért?, Mivel az inflációs elmélet ad hoc hivatkozásokra támaszkodik, hogy szinte bármilyen adatot befogadjon, és mivel a javasolt fizikai területe nem empirikus indokláson alapul. Ez valószínűleg azért van, mert az infláció egyik alapvető funkciója az, hogy áthidalja az átmenetet egy ismeretlen ősrobbanásról egy olyan fizikára, amelyet ma felismerhetünk. Tehát tudomány vagy kényelmes találmány?
néhány asztrofizikus, mint például Michael J. Disney, kritizálta a big bang paradigmát a bizonyított bizonyosságok hiánya miatt., Elemzésében az elméleti keretnek sokkal kevesebb megfigyelése van, mint a szabad paramétereknek a csípéshez—ez egy úgynevezett “negatív szignifikancia”, amely riasztó jel lenne minden tudomány számára. Ahogy Disney írja az amerikai tudós: “a szkeptikus jogosult érezni, hogy a negatív jelentősége, miután annyi idő, erőfeszítés és vágás, nem más, mint azt várnánk, hogy a népmese folyamatosan újra szerkesztett, hogy illeszkedjen kényelmetlen új megfigyelések.”
ahogy az új könyvemben, a metafizikai kísérletekben tárgyalom, mélyebb történelem áll a jelenlegi problémák mögött., Maga a big bang hipotézis eredetileg az átalakítás alatt álló általános relativitás közvetett következményeként alakult ki. Einstein alapvető feltételezést tett az univerzumról, hogy statikus mind térben, mind időben, és egyenleteinek összeadásához “kozmológiai állandót” adott hozzá, amelyre szabadon beismerte, hogy nincs fizikai indoklás.,
de amikor Hubble észrevette, hogy az univerzum tágul, és Einstein megoldásának már nincs értelme, néhány matematikai fizikus megpróbálta megváltoztatni a modell alapvető feltételezését: hogy az univerzum minden térbeli irányban azonos, de időben variáns. Nem jelentéktelen, ez az elmélet nagyon ígéretes fejjel jött: a kozmológia és a nukleáris fizika lehetséges egyesülése. Megmagyarázhatja-e az atom bátor új modellje az univerzumunkat is?,
az elmélet kezdettől fogva csak egy kifejezetten hipotetikus esemény közvetlen utóhatásaként beszélt, amelynek fő funkciója határfeltétel volt, az a pont, ahol az elmélet lebomlik. Big bang elmélet nem mond semmit a big bang; ez inkább egy lehetséges hipotetikus előfeltétele megoldására általános relativitáselmélet.
ezen a vitathatatlan, de nagyon produktív hipotézisen felül a padlón lévő padlót érintetlenül adták hozzá, nagymértékben kiterjesztett skálákkal és új eltérésekkel., Elmagyarázni, hogy a megfigyelések a galaxisok ellentétes az általános relativitáselmélet, hogy létezik a sötét anyag dualizmus, mint egy ismeretlen, láthatatlan forma számított, hogy több mint negyede tömeg-energia-tartalom a világegyetem—feltéve persze, hogy a keret általánosan érvényes. 1998-ban, amikor egy sor supernova mérések gyorsul a galaxisok úgy tűnt, hadilábon áll a keret egy új elmélet alakult ki az a titokzatos erő az úgynevezett sötét energia, kiszámított, hogy töltse ki cirka 70% – a a tömeg-energia az univerzumban.,
A mai kozmológiai paradigma lényege, hogy az egész univerzumra érvényes matematikailag egységes elmélet fenntartása érdekében el kell fogadnunk, hogy kozmoszunk 95 százalékát teljesen ismeretlen elemek és erők szolgáltatják, amelyekre semmiféle empirikus bizonyítékunk nincs. Ahhoz, hogy egy tudós biztos legyen ebben a képben, kivételes hitre van szükség a matematikai egyesítés erejében.
végül a kozmológia rejtélye a keretre való támaszkodás, mint a kutatás elvégzéséhez szükséges előfeltétel., Egyértelmű alternatíva hiányában, amint azt az asztrofizikus Disney is megjegyzi, bizonyos értelemben megragadt a paradigmával. Pragmatikusabbnak tűnik új elméleti emeletek hozzáadása, mint az alapok újragondolása.
ellentétben a tudományos ideállal, hogy fokozatosan közelebb kerüljön az igazsághoz, inkább úgy néz ki, mint a kozmológia, egy kifejezés kölcsönzése a technológiai tanulmányokból, path-függővé vált: a múltbeli találmányok következményei által meghatározva.,
ez a cikk a Metaphysical Experiments: Physics and the Invention of the Universe című könyv szerkesztett kivonatain alapul, amelyet a University of Minnesota Press adott ki.