6 Нерозв’язані таємниці фізики

Всесвіт сповнений незрозумілих таємниць (Джерело зображення: NASA)

Згідно з науковими легендами, британський фізик лорд Келвін у 1900 році заявив, що фізики в цей час більше нічого не можна було відкрити і що згодом науку можна вдосконалити лише все більш точні вимірювання. Однак, щоб заяву Кельвіна було спростовано, пройшло кілька десятиліть.

Протягом першої половини ХХ століття основи квантової фізики почали будувати такі потужні імена, як Ейнштейн, Планк, Бор та Гайнсенберг. Після цього ніхто не наважувався повторити, що ми вже все знаємо про Всесвіт. І все частіше досягнення науки відкривають нові сфери, які потрібно розуміти.

Хочете тестування? Бо тоді ми переходимо до деяких таємниць, які ще не повністю зрозумілі науці.

1. Темна енергія і наш Всесвіт

Навіть незважаючи на те, що гравітація штовхає все до центру нашого Всесвіту, вона продовжує розширюватися. Щоб пояснити це, астрофізики припустили наявність невидимої енергії, яка протистоїть силі тяжіння.

Ця космологічна константа, відома як темна енергія, сприймається як властива самому простору. Зі збільшенням простору створюється більше місця, а отже, більше темної енергії.

І не тільки це. Спираючись на спостереження швидкості розширення Всесвіту, вчені підрахували, що понад 70 відсотків Всесвіту складається з темної енергії. Однак ніхто не знає, як насправді встановити наявність цієї енергії.

2. Темна речовина складає 84% Всесвіту

Ще одна цікавість щодо нашого Всесвіту: 84% речовини, присутньої у нашому Всесвіті, не випромінює і навіть не поглинає світло. Темну матерію, як її називають, неможливо побачити безпосередньо і її ще не можна було виявити опосередковано. Однак вчені вірять у існування цієї речовини завдяки гравітаційним впливам, які, крім видимої речовини, діють на випромінювання та структуру Всесвіту.

Темно-синя речовина обходить Чумацький шлях (Джерело зображення: ESO / L. Тротуар)

Вважається, що цей тип речовини складається з частинок, відомих як WIMP, що у вільному перекладі означає «Слабо взаємодіючі масивні частинки». Однак до цих пір жодна з цих частинок не виявлена.

3. Чи є паралельні всесвіти?

Розширення та створення нових всесвітів: червоний X вказує на кінець інфляції (Джерело зображення: Починається з вибуху)

І як ніби у нас більше не було проблем на Землі, вчені придумали концепцію мультиварки, тобто кілька паралельних всесвітів, які співіснують без контакту один з одним. Якщо ви хочете дізнатися більше про одну з теорій, що підтримують цю ідею, прочитайте статтю "Паралельні всесвіти: що це за чорт?"

4. Чому більше речовини, ніж антиматерія?

Це одне з питань, на відповідь якого далеко не відповіді. Ми знаємо, що коли частинка речовини зустрічається зі своїм колегою, вони зникають. Однак багато хто вважає, що під час Великого вибуху утворилася однакова кількість речовини та антиматерії.

Але якби це насправді сталося, протони були б знищені антипротонами, нейтронами з антинейтонами тощо. Всесвіт не був би створений, і ви б не були тут, читаючи цю статтю. Тож існує спекуляція, що у Всесвіті є набагато більше матерії, ніж антиматерія. Але якщо це правда, ніхто не може пояснити, як і чому все так сталося.

5. Доля Всесвіту

Всесвіт розширюється. Але чи закінчиться цей процес? Ну, є кілька відповідей на цю можливість, і в основному це залежить від змінної, значення якої невідомо: вимірювання щільності речовини і енергії в просторі. З цього можна було б чітко обумовити форму Всесвіту.

Темна енергія може визначити майбутнє Всесвіту (Джерело зображення: NASA)

Всесвіт може бути замкнутим, як форма кулі, і якщо такої темної енергії немає, вона з часом знову почне скорочуватися, навпаки процесу Великого вибуху, відомого як Великий крих. Якщо темна енергія дійсно існує, ця сферична Всесвіт розшириться назавжди.

Крім того, Всесвіт може бути вигнутою і відкритою, як поверхня сідла для верхових коней. Якщо це так, Всесвіт може йти на два процеси, відомі як Велике замерзання та Великий розрив, тобто, по-перше, прискорення Всесвіту врешті-решт знищить галактики та зірки, залишаючи холодну та покинуту матерію. Тоді прискорення зростало б настільки високим, що навіть може перевершити силу, яка утримує елементи атома на місці, повністю знищивши його.

Хронологія нашої Всесвіту з моменту заснування (Джерело зображення: NASA)

Нарешті, Всесвіт може мати площинну структуру, подібну до таблиці, яка розширюється в усі сторони. Якщо темної енергії у цій моделі не існує, Всесвіт повільно зменшить прискорення свого розширення до повного припинення. Але якщо існує темна енергія, все було б знищене Великим розривом.

6. Вимірювання знищують квантові хвилі

Субатомний світ дивний. Закони фізики різні, і все ведеться досить дивно за нашими мірками. Для початку частинки ведуть себе не як малі сфери, а як хвилі, що займають певну площу. Таким чином, такі властивості, як розташування та швидкість частинки, вимірюються у ймовірності, діапазон значень, який може займати частинка.

Однак несподіване трапляється, коли хтось намагається точно виміряти одну зі своїх властивостей: частинка - це вже не хвильова функція, а лише одна локація або швидкість, наприклад. Але як і чому ця хвиля розривається, ніхто не знає.

Джерело: Маленькі таємниці життя

* Спочатку розміщено 05.07.2012.