Teorías desde el borde. En el zoológico de la ciencia

La ciencia de límites se entiende al menos de dos maneras. Primero, como ciencia sólida, pero fuera de la corriente principal y del paradigma. En segundo lugar, como todas las teorías e hipótesis que poco tienen en común con la ciencia.

La teoría del Big Bang también perteneció una vez al campo de la ciencia menor. Fue el primero en pronunciar sus palabras en los años 40. fred hoyle, el fundador de la teoría de la evolución estelar. Lo hizo en un programa de radio (1), pero en tono de burla, con la intención de ridiculizar todo el concepto. Y este nació cuando se descubrió que las galaxias se “huyen” unas de otras. Esto llevó a los investigadores a la idea de que si el universo se está expandiendo, en algún momento tuvo que comenzar. Esta creencia formó la base de la ahora dominante y universalmente innegable teoría del Big Bang. El mecanismo de expansión, a su vez, se explica por otro, que actualmente tampoco es discutido por la mayoría de los científicos. teoría de la inflación. En el Oxford Dictionary of Astronomy podemos leer que la teoría del Big Bang es: “La teoría más aceptada para explicar el origen y la evolución del universo. Según la teoría del Big Bang, el Universo, que surgió de una singularidad (un estado inicial de alta temperatura y densidad), se expande desde este punto”.

Contra la "exclusión científica"

Sin embargo, no todos, incluso en la comunidad científica, están satisfechos con este estado de cosas. En una carta firmada hace unos años por más de XNUMX científicos de todo el mundo, incluida Polonia, leemos, en particular, que el "Big Bang se basa" en un número cada vez mayor de entidades hipotéticas: inflación cosmológica, no -materia polar. (materia oscura) y energía oscura. (…) Las contradicciones entre las observaciones y las predicciones de la teoría del Big Bang se resuelven añadiendo dichas entidades. Criaturas que no pueden o no han sido observadas. … En cualquier otra rama de la ciencia, la necesidad recurrente de tales objetos al menos plantearía serias dudas sobre la validez de la teoría subyacente, si esa teoría fallara debido a su imperfección. »

“Esta teoría”, escriben los científicos, “requiere la violación de dos leyes físicas bien establecidas: el principio de conservación de la energía y la conservación del número bariónico (que establece que cantidades iguales de materia y antimateria están compuestas de energía). “

¿Conclusión? “(…) La teoría del Big Bang no es la única base disponible para describir la historia del universo. También hay explicaciones alternativas para fenómenos fundamentales en el espacio., incluyendo: la abundancia de elementos ligeros, la formación de estructuras gigantes, la explicación de la radiación de fondo y la conexión Hubble. Hasta el día de hoy, tales problemas y soluciones alternativas no pueden discutirse ni probarse libremente. El intercambio abierto de ideas es lo que más falta en las grandes conferencias. … Esto refleja un creciente dogmatismo de pensamiento, ajeno al espíritu de libre investigación científica. Esta no puede ser una situación saludable".

Quizás entonces las teorías que ponen en duda el Big Bang, aunque relegadas a la zona periférica, deberían, por serias razones científicas, ser protegidas de la "exclusión científica".

Lo que los físicos barrieron debajo de la alfombra

Todas las teorías cosmológicas que descartan el Big Bang suelen eliminar el fastidioso problema de la energía oscura, transforman constantes como la velocidad de la luz y el tiempo en variables, y buscan unificar las interacciones del tiempo y el espacio. Un ejemplo típico de los últimos años es una propuesta de físicos de Taiwán. En su modelo, esto es bastante problemático desde el punto de vista de muchos investigadores. la energía oscura desaparece. Por lo tanto, desafortunadamente, uno tiene que asumir que el Universo no tiene principio ni fin. El autor principal de este modelo, Wun-Ji Szu de la Universidad Nacional de Taiwán, describe el tiempo y el espacio no como elementos separados sino estrechamente relacionados que pueden intercambiarse entre sí. Ni la velocidad de la luz ni la constante gravitacional en este modelo son constantes, pero son factores en la transformación del tiempo y la masa en tamaño y espacio a medida que el universo se expande.

La teoría de Shu puede considerarse una fantasía, pero el modelo de un universo en expansión con un exceso de energía oscura que hace que se expanda plantea serios problemas. Algunos señalan que con la ayuda de esta teoría, los científicos "reemplazaron debajo de la alfombra" la ley física de conservación de la energía. El concepto taiwanés no viola los principios de conservación de la energía, pero a su vez tiene un problema con la radiación de fondo de microondas, que se considera un remanente del Big Bang.

El año pasado, se conoció el discurso de dos físicos de Egipto y Canadá, y basándose en nuevos cálculos, desarrollaron otra teoría muy interesante. Según ellos El universo siempre ha existido. - No hubo Big Bang. Basada en la física cuántica, esta teoría parece aún más atractiva porque resuelve el problema de la materia oscura y la energía oscura de un solo golpe.

2. Visualización de un fluido cuántico

Ahmed Farag Ali de la Ciudad de Ciencia y Tecnología de Zewail y Saurya Das de la Universidad de Lethbridge lo probaron. combinar la mecánica cuántica con la relatividad general. Utilizaron una ecuación desarrollada por el Prof. Amal Kumar Raychaudhuri de la Universidad de Calcuta, que permite predecir el desarrollo de singularidades en relatividad general. Sin embargo, después de varias correcciones, notaron que, de hecho, describe un "líquido", que consta de innumerables partículas diminutas, que, por así decirlo, llena todo el espacio. Durante mucho tiempo, los intentos de resolver el problema de la gravedad nos llevan a la hipotética gravitones son las partículas que generan esta interacción. Según Das y Ali, son estas partículas las que pueden formar este "fluido" cuántico (2). Con la ayuda de su ecuación, los físicos rastrearon el camino del "fluido" hacia el pasado y resultó que realmente no había una singularidad que fuera problemática para la física hace 13,8 millones de años, pero El universo parece existir para siempre. En el pasado, se admite que era más pequeño, pero nunca se comprimió al punto infinitesimal propuesto anteriormente en el espacio..

El nuevo modelo también podría explicar la existencia de energía oscura, que se espera que impulse la expansión del universo al crear una presión negativa en su interior. Aquí, el "fluido" mismo crea una pequeña fuerza que expande el espacio, dirigido hacia afuera, hacia el Universo. Y este no es el final, porque la determinación de la masa del gravitón en este modelo nos permitió explicar otro misterio, la materia oscura, que se supone que tiene un efecto gravitacional en todo el Universo, mientras permanece invisible. En pocas palabras, el "líquido cuántico" en sí mismo es materia oscura.

3. Imagen de radiación cósmica de fondo de WMAP

Tenemos una gran cantidad de modelos.

En la segunda mitad de la década pasada, el filósofo Michal Tempczyk afirmó con disgusto que "El contenido empírico de las teorías cosmológicas es escaso, predicen pocos hechos y se basan en una pequeña cantidad de datos observacionales".. Cada modelo cosmológico es empíricamente equivalente, es decir, basado en los mismos datos. El criterio debe ser teórico. Ahora tenemos más datos de observación que antes, pero la base de información cosmológica no ha aumentado drásticamente; aquí podemos citar datos del satélite WMAP (3) y el satélite Planck (4).

Howard Robertson y Geoffrey Walker formaron de forma independiente métrica para un universo en expansión. Las soluciones a la ecuación de Friedmann, junto con la métrica de Robertson-Walker, forman el llamado Modelo FLRW (Friedmann-Lemaître-Robertson-Walker metric). Modificado con el tiempo y complementado, tiene el estatus de un modelo estándar de cosmología. Este modelo funcionó mejor con datos empíricos posteriores.

Por supuesto, se han creado muchos más modelos. Creado en la década de 30 El modelo cosmológico de Arthur Milne, basado en su teoría cinemática de la relatividad. Se suponía que iba a competir con la teoría general de la relatividad y la cosmología relativista de Einstein, pero las predicciones de Milne resultaron reducidas a una de las soluciones de las ecuaciones de campo de Einstein (EFE).

4 Telescopio espacial Planck

También en este momento, Richard Tolman, el fundador de la termodinámica relativista, presentó su modelo del universo; más tarde, su enfoque se generalizó y el llamado modelo LTB (Lemaitre-Tolman-Bondi). Era un modelo no homogéneo con un gran número de grados de libertad y por lo tanto un bajo grado de simetría.

Fuerte competencia por el modelo FLRW, y ahora por su expansión, modelo ZhKM, que también incluye a lambda, la llamada constante cosmológica responsable de acelerar la expansión del universo y de la materia oscura fría. Es una especie de cosmología no newtoniana que ha quedado en suspenso por la incapacidad de hacer frente al descubrimiento de la radiación cósmica de fondo (CBR) y los cuásares. También se opuso la aparición de la materia de la nada, propuesta por este modelo, aunque hubo una justificación matemáticamente convincente.

Quizás el modelo más famoso de cosmología cuántica es Modelo del Universo Infinito de Hawking y Hartle. Esto incluía tratar todo el cosmos como algo que podría describirse mediante una función de onda. Con crecimiento teoría de supercuerdas se hicieron intentos para construir un modelo cosmológico sobre su base. Los modelos más famosos se basaron en una versión más general de la teoría de cuerdas, la llamada mis teorias. Por ejemplo, puede reemplazar modelo Randall Sandrum.

5. Visión multiversal

Multiverso

Otro ejemplo en una larga serie de teorías de frontera es el concepto de Multiverso (5), basado en la colisión de salvado-universos. Se dice que esta colisión da como resultado una explosión y la transformación de la energía de la explosión en radiación caliente. La inclusión de la energía oscura en este modelo, que también se utilizó durante algún tiempo en la teoría de la inflación, permitió construir un modelo cíclico (6), cuyas ideas, por ejemplo, en forma de universo pulsante, fueron repetidamente rechazadas anteriormente.

6. Visualización del universo cíclico oscilante

Los autores de esta teoría, también conocida como modelo de fuego cósmico o modelo expirótico (del griego ekpyrosis - "fuego mundial"), o Teoría del Gran Choque, son científicos de las universidades de Cambridge y Princeton - Paul Steinhardt y Neil Turok . Según ellos, en un principio el espacio era un lugar vacío y frío. No había tiempo, ni energía, no importaba. Solo la colisión de dos universos planos ubicados uno al lado del otro inició el "gran incendio". La energía que surgió entonces provocó el Big Bang. Los autores de esta teoría también explican la expansión actual del universo. La teoría del Gran Choque sugiere que el universo debe su forma actual a la colisión del llamado en el que se encuentra, con el otro, y la transformación de la energía de la colisión en materia. Fue como resultado de la colisión de un doble vecino con el nuestro que se formó la materia que conocemos y nuestro Universo comenzó a expandirse.. Quizás el ciclo de tales colisiones sea interminable.

La teoría del Gran Choque ha sido respaldada por un grupo de cosmólogos de renombre, incluidos Stephen Hawking y Jim Peebles, uno de los descubridores del CMB. Los resultados de la misión Planck son consistentes con algunas de las predicciones del modelo cíclico.

Aunque tales conceptos ya existían en la antigüedad, el término "Multiverso" más utilizado hoy en día fue acuñado en diciembre de 1960 por Andy Nimmo, entonces vicepresidente del capítulo escocés de la Sociedad Interplanetaria Británica. El término se ha utilizado tanto correcta como incorrectamente durante varios años. A finales de los 60, el escritor de ciencia ficción Michael Moorcock lo llamó la colección de todos los mundos. Después de leer una de sus novelas, el físico David Deutsch la usó en este sentido en su trabajo científico (incluido el desarrollo de la teoría cuántica de muchos mundos por Hugh Everett) que trata sobre la totalidad de todos los universos posibles, contrariamente a la definición original de Andy Nimmo. Después de la publicación de este trabajo, se corrió la voz entre otros científicos. Así que ahora "universo" significa un mundo que se rige por ciertas leyes, y "multiverso" es una colección hipotética de todos los universos.

7. El número hipotético de universos presentes en el multiverso.

En los universos de este “multiverso cuántico”, pueden operar leyes físicas completamente diferentes. Los cosmólogos astrofísicos de la Universidad de Stanford en California han calculado que podría haber 1010 de esos universos, elevando la potencia de 10 a la potencia de 10, que a su vez se eleva a la potencia de 7 (7). Y este número no se puede escribir en forma decimal debido a que la cantidad de ceros excede la cantidad de átomos en el universo observable, estimado en 1080.

Un vacío en descomposición

A principios de la década de 80, los llamados cosmología inflacionaria Alan Guth, físico estadounidense, especialista en el campo de las partículas elementales. Para explicar algunas de las dificultades de observación en el modelo FLRW, introdujo un período adicional de rápida expansión en el modelo estándar después de cruzar el umbral de Planck (10 a 33 segundos después del Big Bang). Guth en 1979, mientras trabajaba en las ecuaciones que describen la existencia temprana del universo, notó algo extraño: un falso vacío. Se diferenciaba de nuestro conocimiento del vacío en que, por ejemplo, no estaba vacío. Más bien, era un material, una fuerza poderosa capaz de encender todo el universo.

Imagina un trozo redondo de queso. Que sea nuestro falso vacío antes del gran estallido. Tiene la asombrosa propiedad de lo que llamamos "gravedad repulsiva". Es una fuerza tan poderosa que el vacío puede expandirse del tamaño de un átomo al tamaño de una galaxia en una fracción de segundo. Por otro lado, puede decaer como material radiactivo. Cuando parte del vacío se rompe, crea una burbuja en expansión, un poco como los agujeros en el queso suizo. En tal agujero de burbuja, se crea un falso vacío: partículas extremadamente calientes y densamente empaquetadas. Luego explotan, que es el Big Bang que crea nuestro universo.

Lo importante de lo que se dio cuenta el físico ruso Alexander Vilenkin a principios de la década de 80 fue que no había ningún vacío sujeto a la descomposición en cuestión. “Estas burbujas se están expandiendo muy rápidamente”, dice Vilenkin, “pero el espacio entre ellas se está expandiendo aún más rápido, dejando espacio para nuevas burbujas”. Esto significa que Una vez que la inflación cósmica ha comenzado, nunca se detiene y cada burbuja subsiguiente contiene la materia prima para el próximo Big Bang. Por lo tanto, nuestro universo puede ser solo uno de un número infinito de universos que emergen constantemente en un falso vacío en constante expansión.. En otras palabras, podría ser real. terremoto de los universos.

Hace unos meses, el Telescopio Espacial Planck de la ESA observó "en el borde del universo" misteriosos puntos más brillantes que algunos científicos creen que podrían ser rastros de nuestra interacción con otro universo. Por ejemplo, dice Ranga-Ram Chari, uno de los investigadores que analiza los datos provenientes del observatorio del centro de California. Notó extraños puntos brillantes en la luz de fondo cósmica (CMB) mapeada por el telescopio Planck. La teoría es que existe un multiverso en el que las "burbujas" de universos están creciendo rápidamente, alimentadas por la inflación. Si las burbujas de semillas son adyacentes, entonces, al comienzo de su expansión, es posible la interacción, "colisiones" hipotéticas, cuyas consecuencias deberíamos ver en los rastros de la radiación de fondo cósmico de microondas del Universo primitivo.

Chari piensa que encontró esas huellas. A través de un análisis cuidadoso y prolongado, se encontró en el CMB regiones que son 4500 veces más brillante que la teoría de la radiación de fondo sugiere. Una posible explicación de este exceso de protones y electrones es el contacto con otro universo. Por supuesto, esta hipótesis aún no ha sido confirmada. Los científicos son cuidadosos.

solo hay rincones

Otro punto de nuestro programa de visita a una especie de zoo espacial, repleto de teorías y razonamientos sobre la creación del Universo, será la hipótesis del destacado físico, matemático y filósofo británico Roger Penrose. Estrictamente hablando, esta no es una teoría cuántica, pero tiene algunos de sus elementos. El mismo nombre de la teoría. cosmología cíclica conforme () - contiene los componentes principales del cuanto. Estos incluyen la geometría conforme, que opera exclusivamente con el concepto de ángulo, rechazando la cuestión de la distancia. Los triángulos grandes y pequeños son indistinguibles en este sistema si tienen los mismos ángulos entre los lados. Las líneas rectas son indistinguibles de los círculos.

En el espacio-tiempo tetradimensional de Einstein, además de las tres dimensiones, también existe el tiempo. La geometría conforme incluso prescinde de ella. Y esto encaja perfectamente con la teoría cuántica de que el tiempo y el espacio pueden ser una ilusión de nuestros sentidos. Entonces solo tenemos esquinas, o más bien conos de luz, es decir. superficies sobre las que se propaga la radiación. La velocidad de la luz también se determina con precisión, porque estamos hablando de fotones. Matemáticamente, esta geometría limitada es suficiente para describir la física, a menos que se trate de objetos masivos. Y el Universo después del Big Bang consistía únicamente en partículas de alta energía, que en realidad eran radiación. Casi el 100% de su masa se convirtió en energía de acuerdo con la fórmula básica de Einstein E = mc².

Entonces, despreciando la masa, con la ayuda de la geometría conforme, podemos mostrar el proceso mismo de la creación del Universo e incluso algún período antes de esta creación. Solo debe tener en cuenta la gravedad que se produce en un estado de mínima entropía, es decir. en un alto grado de orden. Luego, la característica del Big Bang desaparece y el comienzo del Universo aparece simplemente como un límite regular de algún espacio-tiempo.

8. Visión de un hipotético agujero blanco

De hoyo a hoyo o Metabolismo cósmico

Las teorías exóticas predicen la existencia de objetos exóticos, es decir, agujeros blancos (8) son opuestos hipotéticos de los agujeros negros. El primer problema fue mencionado al comienzo del libro de Fred Hoyle. La teoría es que un agujero blanco debe ser una región donde la energía y la materia fluyen desde una singularidad. Estudios previos no han confirmado la existencia de agujeros blancos, aunque algunos investigadores creen que el ejemplo de la aparición del universo, es decir, el Big Bang, podría ser en realidad un ejemplo de tal fenómeno.

Por definición, un agujero blanco arroja lo que absorbe un agujero negro. La única condición sería acercar los agujeros blanco y negro y crear un túnel entre ellos. La existencia de tal túnel se asumió ya en 1921. Se llamaba el puente, luego se llamaba Puente Einstein-Rosen, llamado así por los científicos que realizaron los cálculos matemáticos que describen esta creación hipotética. En años posteriores se llamó agujero de gusano, conocido en inglés con el nombre más peculiar de "agujero de gusano".

Tras el descubrimiento de los cuásares, se sugirió que la violenta emisión de energía asociada a estos objetos podría ser el resultado de un agujero blanco. A pesar de muchas consideraciones teóricas, la mayoría de los astrónomos no tomaron en serio esta teoría. La principal desventaja de todos los modelos de agujeros blancos desarrollados hasta ahora es que debe haber algún tipo de formación a su alrededor. campo gravitatorio muy fuerte. Los cálculos muestran que cuando algo cae en un agujero blanco, debería recibir una poderosa liberación de energía.

Sin embargo, los astutos cálculos de los científicos afirman que incluso si existieran agujeros blancos y, por lo tanto, agujeros de gusano, serían muy inestables. Estrictamente hablando, la materia no podría pasar a través de este "agujero de gusano", porque se desintegraría rápidamente. E incluso si el cuerpo pudiera entrar en otro universo paralelo, entraría en forma de partículas, que, tal vez, podrían convertirse en material para un mundo nuevo y diferente. Algunos científicos incluso argumentan que el Big Bang, que se suponía daría origen a nuestro Universo, fue precisamente el resultado del descubrimiento de un agujero blanco.

hologramas cuánticos

Ofrece mucho exotismo en teorías e hipótesis. la física cuántica. Desde sus inicios ha proporcionado una serie de interpretaciones alternativas a la llamada Escuela de Copenhague. Las ideas sobre una onda piloto o el vacío como una matriz activa de energía e información de la realidad, descartadas hace muchos años, funcionaban en la periferia de la ciencia y, a veces, un poco más allá. Sin embargo, en los últimos tiempos han ganado mucha vitalidad.

Por ejemplo, construyes escenarios alternativos para el desarrollo del Universo, asumiendo una velocidad variable de la luz, el valor de la constante de Planck, o creas variaciones sobre el tema de la gravedad. La ley de la gravitación universal está siendo revolucionada, por ejemplo, por las sospechas de que las ecuaciones de Newton no funcionan a grandes distancias, y el número de dimensiones debe depender del tamaño actual del universo (y aumentar con su crecimiento). El tiempo es negado por la realidad en algunos conceptos y el espacio multidimensional en otros.

Las alternativas cuánticas más conocidas son Conceptos de David Bohm (nueve). Su teoría asume que el estado de un sistema físico depende de la función de onda dada en el espacio de configuración del sistema, y ​​el sistema mismo en cualquier momento está en una de las configuraciones posibles (que son las posiciones de todas las partículas en el sistema o los estados de todos los campos físicos). Esta última suposición no existe en la interpretación estándar de la mecánica cuántica, que supone que hasta el momento de la medición, el estado del sistema viene dado únicamente por la función de onda, lo que conduce a una paradoja (la llamada paradoja del gato de Schrödinger) . La evolución de la configuración del sistema depende de la función de onda a través de la llamada ecuación de onda piloto. La teoría fue desarrollada por Louis de Broglie y luego redescubierta y mejorada por Bohm. La teoría de De Broglie-Bohm es francamente no local porque la ecuación de onda piloto muestra que la velocidad de cada partícula aún depende de la posición de todas las partículas en el universo. Dado que otras leyes conocidas de la física son locales, y las interacciones no locales combinadas con la relatividad conducen a paradojas causales, muchos físicos encuentran esto inaceptable.

10. Holograma espacial

En 1970, Bohm introdujo de gran alcance visión del universo-holograma (10), según el cual, como en un holograma, cada parte contiene información sobre el todo. De acuerdo con este concepto, el vacío no es solo una reserva de energía, sino también un sistema de información extremadamente complejo que contiene un registro holográfico del mundo material.

En 1998, Harold Puthoff, junto con Bernard Heisch y Alphonse Rueda, introdujeron un competidor en la electrodinámica cuántica: electrodinámica estocástica (SED). El vacío en este concepto es un depósito de energía turbulenta que genera partículas virtuales que aparecen y desaparecen constantemente. Chocan con partículas reales, devolviendo su energía, lo que a su vez provoca cambios constantes en su posición y energía, que se perciben como incertidumbre cuántica.

La interpretación ondulatoria fue formulada allá por 1957 por el ya mencionado Everett. En esta interpretación, tiene sentido hablar de el vector de estado para todo el universo. Este vector nunca colapsa, por lo que la realidad sigue siendo estrictamente determinista. Sin embargo, esta no es la realidad en la que solemos pensar, sino una composición de muchos mundos. El vector de estado se divide en un conjunto de estados que representan universos mutuamente inobservables, y cada mundo tiene una dimensión y una ley estadística específicas.

Los supuestos principales en el punto de partida de esta interpretación son los siguientes:

• postulado sobre la naturaleza matemática del mundo – el mundo real o cualquier parte aislada del mismo puede representarse mediante un conjunto de objetos matemáticos;
• postulado sobre la descomposición del mundo – el mundo puede ser considerado como un sistema más un aparato.

Cabe agregar que el adjetivo "quantum" aparece desde hace algún tiempo en la literatura New Age y en la mística moderna.. Por ejemplo, el renombrado médico Deepak Chopra (11) promovió un concepto que él llama curación cuántica, sugiriendo que con suficiente fuerza mental, podemos curar todas las enfermedades.

Según Chopra, esta profunda conclusión se puede extraer de la física cuántica, que según él ha demostrado que el mundo físico, incluidos nuestros cuerpos, es la reacción del observador. Creamos nuestros cuerpos de la misma manera que creamos la experiencia de nuestro mundo. Chopra también afirma que "las creencias, los pensamientos y las emociones desencadenan reacciones químicas que sustentan la vida en cada célula" y que "el mundo en el que vivimos, incluida la experiencia de nuestros cuerpos, está completamente determinado por cómo aprendemos a percibirlo". Así que la enfermedad y el envejecimiento son solo una ilusión. A través del puro poder de la conciencia, podemos lograr lo que Chopra llama "cuerpo siempre joven, mente siempre joven".

Sin embargo, todavía no existe un argumento o evidencia concluyente de que la mecánica cuántica desempeñe un papel central en la conciencia humana o que proporcione conexiones directas y holísticas en todo el universo. La física moderna, incluida la mecánica cuántica, sigue siendo completamente materialista y reduccionista, y al mismo tiempo compatible con todas las observaciones científicas.