Alla fine del XIX secolo, sembrava che nel complesso, tutto fosse già chiaro con la struttura della natura e le sue leggi. Restava da affrontare piccoli dettagli e problemi fastidiosi come un elettrone aperto per qualche motivo e piccole discrepanze tra le orbite reali e calcolate di Mercurio. Nessuno immaginava che fosse in arrivo una rivoluzione scientifica e che sarebbero apparse la teoria della relatività, la meccanica quantistica e la fisica atomica. All'inizio del 21 ° secolo, la storia sembra ripetersi.
Negli ultimi 10 anni, la scienza ha già accumulato un numero sufficiente di enigmi, la cui soluzione può portare a un'altra rivoluzione scientifica. I fenomeni scoperti dall'astronomia, dalla fisica e dalle scienze della terra, così come alcuni che non sono stati ancora trovati (come un monopolo), quindi non rientrano nelle idee moderne sulla natura che, se non trovano alcuna spiegazione accettabile nell'ambito delle teorie esistenti, richiederanno modifiche a queste teorie.
"Chaskor" ha deciso di iniziare scegliendo sette fenomeni, la cui ricerca di una spiegazione potrebbe diventare fatale per le scienze dell'Universo: astrofisica e cosmologia.
1. Asse del male
A metà del secolo scorso, i cosmologi (uno dei primi che hanno avuto questa idea è stato Georgy Gamow) hanno suggerito che dopo il Big Bang, che ha dato vita al nostro Universo, dovrebbero rimanere deboli radiazioni residue. Fu lui a essere scoperto nel 1965 dagli scienziati americani Penzias e Wilson (e nel 1978 ricevettero il Premio Nobel per la Fisica per questo). E in generale, non ci sono stati problemi particolari con questa radiazione reliquia, fino a quando la precisione degli strumenti ha raggiunto una certa soglia, oltre la quale nel 2005 gli astrofisici britannici hanno scoperto un fenomeno sorprendente. Il modello della distribuzione CMB, invece della distribuzione casuale attesa di regioni leggermente più o leggermente meno "calde" sparse in un ordine arbitrario nell'Universo, si è rivelato ordinato in una certa direzione. Questa immagine ha ricevuto il clamoroso soprannome di "asse del male", anche se, ovviamente,se ha causato qualche problema, è stato solo il principio fondamentale dell'isotropia dello spazio, o, più semplicemente, l'idea che l'Universo sia, in sostanza, lo stesso, in qualunque direzione lo si guardi. Se la radiazione cosmica ha un certo orientamento, allora insieme a questo principio sarà necessario sbarazzarsi delle idee sulla storia dell'Universo che ha la cosmologia moderna.
Forse non è poi così male. È possibile che qualche ammasso di galassie, non molto lontano da noi, stia interferendo con l'omogeneità della radiazione. Alla fine, possiamo osservare l'Universo così lontano esclusivamente dalle vicinanze del Sistema Solare, cioè dall'interno della nostra Galassia. Forse i dati che gli astrofisici riceveranno entro la fine del 2012 dagli strumenti del satellite Planck lanciato dalla NASA porteranno chiarezza al quadro della radiazione di fondo.
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2. Bolle galattiche
Anche nella nostra Galassia ci sono molte cose più interessanti e incomprensibili. Gli ultimi dati di un altro satellite della NASA, Fermi, hanno lasciato gli astronomi completamente perplessi. Il telescopio a raggi X ha scoperto due formazioni sferiche giganti (no, non così, - GIANT) adiacenti al centro della nostra Galassia. Il loro diametro è di circa 25mila anni luce, cioè i loro due diametri sono approssimativamente uguali alla metà o un terzo del diametro della Via Lattea. Entrambe queste "bolle" emettono attivamente nella gamma di radiazioni gamma dure. Se potessimo vedere in questo intervallo, le "bolle" occuperebbero metà del cielo. L'energia di radiazione di ciascuna delle "bolle" è approssimativamente uguale all'esplosione di 100mila supernove contemporaneamente.
Gli astrofisici non possono dire da dove provengano queste "bolle", supponendo con cautela che si siano formate a seguito di emissioni superpotenti da un enorme buco nero situato al centro della Galassia. È vero, gli astronomi non hanno mai visto niente di simile prima. E per immaginare quale tipo di cataclisma potrebbe lasciare dietro di sé conseguenze così vivide, ancora non possono davvero.
3. Flusso scuro
Se fossimo in grado di trovare alcune strane bolle nella nostra Galassia, cosa possiamo aspettarci da quei luoghi dell'Universo che ancora non vediamo e nei prossimi miliardi di anni non vedremo, semplicemente perché si trovano troppo lontani da noi. Se ci affidiamo allo stesso principio di isotropia, non ci si aspetta nulla di troppo sorprendente. Ma devi.
Nel 2008, un gruppo di ricercatori guidato da Alexander Kashlinsky lavorava presso il Centro di ricerca della NASA. Goddard, ha scoperto che diversi ammassi di galassie si stanno muovendo a una velocità insolitamente alta (circa 1000 km / s) verso una piccola area del cielo stellato tra le costellazioni Centaurus e Parus. Questo flusso galattico Kashlinsky chiamava "oscuro", in onore della misteriosa materia oscura e dell'energia oscura.
Ciò che è insolito in questo movimento è che non c'è nulla nella regione dello spazio indicata che potrebbe attrarre questi giganteschi ammassi di stelle. O non visibile. È possibile che ciò che li attrae si trovi oltre l'orizzonte dell'universo visibile. Ma cosa? Ovviamente qualcosa di molto grande. L'unico problema è che questo "qualcosa di molto grande" deve essere MOLTO GRANDE. Così grande che dovrebbe superare in termini di dimensioni tutto ciò che l'astronomia moderna è stata in grado di discernere nello spazio fino ad ora.
Ma anche se non si sa ancora cosa sia, la cosmologia ha già un problema. Se un simile Leviatano cosmico esiste da qualche parte là fuori, allora tali Leviatani devono trovarsi da qualche altra parte. Ma non li vedo.
C'era persino il sospetto che forse questo qualcosa di incredibile non proviene affatto dal nostro universo. Forse questa è una conferma di una delle teorie cosmologiche alternative, secondo cui il nostro Universo non è affatto solo, ma accanto ad esso (anche se non è molto chiaro in che senso - accanto ad esso) ce ne sono altri, e una sorta di vicino attira migliaia metagalassia?
4. Costante variabile
Apparentemente, non sappiamo davvero qualcosa sulla natura. La conferma indiretta che l'universo non è ordinato in modo uniforme sono gli ultimi dati ottenuti dagli astrofisici australiani, che hanno avuto l'idea di confrontare i dati dell'analisi spettrale ottenuti da telescopi che osservano diverse regioni dello spazio. Se i loro calcoli sono corretti (e nei 10 anni trascorsi dalla prima pubblicazione nessuno è stato in grado di confutare le loro conclusioni), allora una delle costanti fisiche fondamentali - la costante di struttura fine responsabile di uno dei tre principali tipi di interazione della materia (elettrodebole) - non lo è affatto è costante e il rapporto tra carica elettrica e velocità della luce cambia a seconda del luogo nell'Universo. Inoltre, la mappa della posizione dell '"asse" dei cambiamenti nella costante indica circa la stessa direzione delle metagalassie nel "flusso oscuro" di Kashlinsky.
Gli astrofisici chiedono già chiarimenti sui calcoli degli australiani, ei fisici sono indignati, poiché essere d'accordo con la variabilità delle costanti è come costringere a inventare di nuovo la fisica moderna. E allo stesso tempo, ammettere che l'umanità è apparsa davvero in qualche strano posto nell'Universo (o in qualche strano Universo), dove c'erano le condizioni più adatte per questo.
5. Gravità asimmetrica
Per le anomalie delle costanti, tuttavia, non è nemmeno necessario viaggiare fino alla fine del mondo (tuttavia, non tutto è chiaro con la luce, ma più su quello sotto). Diversi anni fa, i dipendenti della stessa NASA americana hanno attirato l'attenzione sul fatto che la loro navicella spaziale non volava nel sistema solare esattamente come previsto.
Gli ingegneri che intendono lanciare veicoli spaziali su pianeti lontani hanno capito da tempo che è possibile aiutare i loro motori a funzionare se sfruttano l'attrazione dei pianeti vicini o del Sole: sorvolarli lungo la traiettoria corretta può dare alla navicella un'accelerazione aggiuntiva e ridurre significativamente la durata delle spedizioni spaziali e risparmiare carburante.
Un accurato confronto tra le traiettorie calcolate e quelle reali, tuttavia, ha mostrato che i veicoli possono ricevere accelerazioni non pianificate. Nel dicembre 1990, la sonda Galileo ha utilizzato la Terra stessa per accelerare prima di andare su Giove. Di conseguenza, ha ricevuto un'ulteriore accelerazione, non prevista dal programma, che è stata di 3,9 mm / s. Un altro dispositivo, inviato nel 1998 alla cometa Shoemaker, ha ricevuto un'accelerazione ancora maggiore: 13,5 mm / s.
Queste deviazioni sono piccole e, fortunatamente, non hanno influenzato i risultati delle spedizioni, ma i ricercatori non sono ancora in grado di spiegarle, almeno dal punto di vista della fisica ordinaria. Tuttavia, sono sufficienti spiegazioni alternative: dalla possibile asimmetria del campo gravitazionale e l'influenza della materia oscura alla necessità di modificare la teoria della relatività o addirittura cambiare il punto di vista sulla costanza della velocità della luce.
6. Luce lenta
Nel 2005, gli astronomi che lavoravano con il telescopio a raggi X MAGIC all'Osservatorio delle Isole Canarie e osservando un'esplosione di raggi X dal centro della galassia Markarian 501, situata a 500 milioni di anni luce di distanza, hanno attirato l'attenzione su un'incomprensibile anomalia. I quanti gamma ad alta energia sono stati rilevati dal telescopio 4 minuti più tardi rispetto ai quanti a bassa energia. In questo caso, questi fotoni sono apparsi simultaneamente.
Se seguiamo la teoria della relatività speciale, allora questo non può essere. Perché la radiazione elettromagnetica deve propagarsi nel vuoto alla stessa velocità, la velocità della luce. Indipendentemente dall'energia di questa radiazione. Se credi ai risultati delle osservazioni, la velocità della luce non è affatto una costante e dipende dall'energia dei fotoni della luce.
Le osservazioni dalla Terra hanno anche confermato i dati del telescopio a raggi X Fermi, che ha registrato un ritardo di 20 minuti di raggi gamma duri, che sono stati emessi simultaneamente con fotoni di energia inferiore a seguito di una sorta di cataclisma cosmico che si è verificato a una distanza di 12 miliardi di anni luce.
Soprattutto, gli sviluppatori della teoria della gravità quantistica erano entusiasti di questi risultati, che, a differenza della teoria della relatività generale di Einstein, prevede tali cambiamenti. Tuttavia, forse, ancora una volta, non era privo di energia oscura. O senza olografia.
7. Rumore gravitazionale
Una delle conseguenze della teoria generale della relatività (è anche la moderna teoria della gravità) è la presenza di onde gravitazionali, che dovrebbero piegare il continuum spazio-temporale, ad esempio, a seguito della collisione di alcuni oggetti spaziali di grandi dimensioni (okay, MOLTO GRANDI), ad esempio nero massiccio buchi.
Finora, tuttavia, nessuno ha registrato queste onde. Forse ha semplicemente fallito: dopotutto, i rilevatori di queste onde devono essere semplicemente molto grandi. Uno di questi rilevatori - GEO600 - è stato costruito diversi anni fa per esperimenti congiunti da scienziati provenienti dalla Gran Bretagna e dalla Germania vicino ad Hannover. Anche questo rilevatore non ha ancora rilevato le onde gravitazionali. Ma è possibile che abbia ricevuto accidentalmente una prova di un'altra teoria della gravità.
Nel 2008, il fisico Craig Hogan del National Laboratory. Fermi (USA) ha formulato il concetto che la nostra realtà fisica è il risultato della proiezione dei confini dell'universo. Lo chiamava principio olografico. L'informazione focalizzata sui confini dell'Universo non è distribuita continuamente su di esso, ma consiste di "bit", le cui dimensioni corrispondono ai cosiddetti quanti di spazio. Hogan non si è fermato agli sviluppi teorici, ma ha cercato di prevedere come la sua teoria possa essere confermata dall'esperimento: i rivelatori di onde gravitazionali dovrebbero registrare il "rumore" dello spazio-tempo. E ha inviato questi calcoli al team GEO600.
Per coincidenza (o non così tanto), un team di scienziati di Hannover stava solo cercando di affrontare il rumore che il rilevatore registrava costantemente. Sorprendentemente, i parametri di questo rumore corrispondevano a quelli previsti da Hogan. Sarà possibile verificare se il rumore nel rivelatore è realmente causato dallo spazio-tempo stesso, o se la sua causa è un po 'più prosaica, sarà possibile solo dopo il completamento della messa a punto delle apparecchiature, che dovrebbe essere completata nel 2011. Nel frattempo, il rumore non è andato da nessuna parte e gli scienziati non hanno una spiegazione comprensibile, a parte il principio olografico.
PS Se hai prestato attenzione, gli enigmi di grandi scale sono spesso associati ai fenomeni delle scale più piccole: il livello delle particelle elementari. Su ciò che la moderna fisica delle particelle elementari sta cercando di capire nel prossimo articolo.
Autore: Vladimir Kharitonov
