Нерешените проблеми на физиката

Хората са уникални по своята същност създания. Любопитството, жаждата за познание и нуждата да обяснят заобикалящия ги свят – това са двигателите на прогреса, които са карали пещерните хора да боготворят природните стихии, древните месопотамци да строят своите зикурати и да се взират в нощното небе, микените – да се замислят за структурата на предметите и така до квантовата механика, многоизмерността, теорията на струните и суперсиметрията. И всичко това е породено от детския и кодиран в самите ни гени въпрос: “Защо?”.

Ако човек погледне пътя, който сме извървели съотнесен към мащабите на Вселената, не може да не се почувства поне малко горд. Вселената е на около 14 милиарда години, а хората – крехки създания от белтък и вода, с продължителност на живота едва няколко десетки години, вече са на път да поставят малки звезди в реактори за термоядрен синтез, способни са да строят квантови компютри, да изчислят възрастта на Вселената, да наблюдават първите фази от живота и.
Впечатляващо. И все пак, решените проблеми сякаш водят след себе си нови и нови въпроси, теориите, които работят, включват неизбежно в себе си десетки други теории, нуждаещи се от по-точно обяснение и т.н. Списъкът с неразрешени от физиката проблеми далеч не е толкова кратък, колкото би ни се искало, но стига патос и мелодрама – ето го и него:

Квантова гравитация – могат ли квантовата механика и общата теория на относителността да бъдат обяснени чрез единна теория? Това сякаш е един от най-сложните и мащабни въпроси във физиката от десетилетия насам. Решението на този проблем ще даде много фундаментални отговори за Вселената – дали тя има непрекъсната или дискретен характер, съществува ли частицата носител на гравитационното взаимодействие – гравитонът, или механизмът на гравитацията изисква съвсем нов подход и поглед, може би нов модел в съвременната физика.
Единната теория би ни дала възможност да опознаем Вселената на съвсем по-различно ниво, което значи, че ще можем да я контролираме още по-добре.

Черните дупки – доскоро тези обекти бяха предмет единствено на научната фантастика, но в началото на 21 век астрономите успяха да представят достатъчно убедителни емпирични доказателства в подкрепа на съществуването им. Накратко – това са свръхплътни астрономически обекти, които с огромните си сили на привличане не позволяват нищо да напусне обятията им, дори светлината. Тук възниква и парадоксът, който занимава физициците и до днес. Теоретично, черните дупки трябва да имат топлинно излъчване по оста си, което значи, че част от веществото в тях все пак ги напуска. Големите въпроси са: дали това излъчване носи някаква информация за състоянието вътре в черната дупка? Според уравненията на Хокинг, това не е така. Тогава при изчезването на черната дупка, информацията събрана в нея би трябвало да е унищожена напълно и завинаги. Което е в разрез с квантовата механика. Ако си позволим да спекулираме, въпросите стават дори по-фантастични – възможно ли е да използваме черните дупки, които огъват пространството до степен то да се затвори само в себе си, за да пътуваме на десетки парсеци, без да се съобразяваме с границата, поставена от скоростта на светлината? Дали черните дупки не са път към други Вселени, каквото и да значи това? Възможно ли е да създадем и поддържаме стабилна микро-черна дупка, която да използваме? Силите, с които съвременната физика се сблъсква в подобни случаи, карат атомната енергия да изглежда като батерийка от 9 волта.

Допълнителни измерения – много научнофантастични филми вече експлоатират многоизмерните пространства, досущ както млади студенти по физика експлоатират риманови интеграли – смело, безрасъдно и без да ги разбират особено. Има ли нашата Вселена повече от три пространствени измерения? Ако да, кога са били създадени те, част ли са от първоначалната структура на време-пространствения континуум, можем ли да получим някакви преки доказателства за съществуването им? Много математици и физици (в това число и така експлоатирания в този текст Риман) са построили различни модели на многоизмерни пространства, но дали те наистина съществуват? И какво произтича от това? Самият Стивън Хокинг смята факта, че ние сме тук, за достатъчно доказателство, което изключва други пространствени измерения. От друга страна, модерната струнна теория (един от малкото шансове на физиката да създаде единна теория, поне за момента) включва в себе си 26 измерения! Те същестуват на квантово ниво и ние не можем да получим пряко доказателство за тях – колко удобно.

Паралелни Вселени – принципът на неопределеността на Хайзенберг както и фундаменталните принципи, заложени в квантовата физика предполагат, че нашата Вселена не е единствената възможна. Дори само за една елементарна частица съществува така наречената сума по истории, която показва всички възможни развития за тази частица. По същия начин този принцип може да бъде отнесен и към Вселената – на теория биха могли да съществуват безброй много Вселени, всяка със свои физични константи и закони. За съжаление на този етап не можем да докажем емпирично съществуването на паралелни Вселени, нито дори да го опровергаем, защото повечето хипотези няма как да бъдат проверени с нормалния научен подход – останалите Вселени просто са в различен време-пространствен континуум и не оставят следи в нашата собствена Вселена, освен в съзнанията на философите и някои по-иновативно мислещи физици.

Из IDG : http://news.idg.bg/razvlechenie/59034/
news.idg.bg/razvlechenie/59034/


Криза във Фундаменталната Физика

http://old.inrne.bas.bg/wop/ARCHIVE/wop_2_2007/Smolin_naukata.pdf
old.inrne.bas.bg/wop/ARCHIVE/wop_2_2007/Smolin_naukata.pdf