Limitele fizicii și experimentul fizic

În urmă cu o sută de ani, situația în fizică era exact invers față de cea de astăzi. În mâinile oamenilor de știință se aflau rezultatele unor experimente dovedite, repetate de multe ori, care, totuși, de multe ori nu puteau fi explicate folosind teoriile fizice existente. Experiența a precedat în mod clar teoria. Teoreticienii au trebuit să se apuce de treabă.

În prezent, balanța este înclinată către teoreticieni ale căror modele sunt foarte diferite de ceea ce se vede din posibile experimente, cum ar fi teoria corzilor. Și se pare că există tot mai multe probleme nerezolvate în fizică (1).

1. Cele mai importante tendințe și probleme moderne din fizică - vizualizare

Renumitul fizician polonez, prof. Andrzej Staruszkiewicz în timpul dezbaterii „Limitele cunoștințelor în fizică” din iunie 2010 la Academia Ignatianum din Cracovia a spus: „Domeniul cunoașterii a crescut enorm în ultimul secol, dar domeniul ignoranței a crescut și mai mult. (…) Descoperirea relativității generale și a mecanicii cuantice sunt realizări monumentale ale gândirii umane, comparabile cu cele ale lui Newton, dar conduc la întrebarea relației dintre cele două structuri, întrebare a cărei amploare de complexitate este pur și simplu șocantă. În această situație, se ridică în mod firesc întrebări: putem face asta? Determinarea și voința noastră de a ajunge la fundul adevărului vor fi proporționale cu dificultățile cu care ne confruntăm?”

Impas experimental

De câteva luni, lumea fizicii este mai ocupată decât de obicei, cu mai multe controverse. În revista Nature, George Ellis și Joseph Silk au publicat un articol în apărarea integrității fizicii, criticând pe cei care sunt din ce în ce mai gata să amâne experimentele pentru a testa cele mai recente teorii cosmologice până la un „mâine” nedefinit. Ele ar trebui să fie caracterizate prin „suficientă eleganță” și valoare explicativă. „Acest lucru rupe tradiția științifică veche de secole conform căreia cunoștințele științifice sunt cunoștințe dovedite empiric”, sună oamenii de știință. Faptele arată clar „impassul experimental” din fizica modernă.

Cele mai recente teorii despre natura și structura lumii și a Universului, de regulă, nu pot fi verificate prin experimente disponibile pentru omenire.

Prin descoperirea bosonului Higgs, oamenii de știință au „finalizat” Modelul Standard. Cu toate acestea, lumea fizicii este departe de a fi satisfăcută. Știm despre toți quarcii și leptonii, dar nu avem idee cum să reconciliăm acest lucru cu teoria gravitației a lui Einstein. Nu știm cum să combinăm mecanica cuantică cu gravitația pentru a crea o teorie ipotetică a gravitației cuantice. De asemenea, nu știm ce este Big Bang-ul (sau dacă s-a întâmplat cu adevărat!) (2).

În prezent, să-i spunem fizicieni clasici, următorul pas după Modelul Standard este supersimetria, care prezice că fiecare particulă elementară cunoscută de noi are un „partener”.

Acest lucru dublează numărul total de blocuri de bază ale materiei, dar teoria se încadrează perfect în ecuațiile matematice și, mai important, oferă șansa de a dezvălui misterul materiei întunecate cosmice. Rămâne doar să așteptăm rezultatele experimentelor de la Large Hadron Collider, care vor confirma existența particulelor supersimetrice.

Cu toate acestea, încă de la Geneva nu s-au auzit astfel de descoperiri. Desigur, acesta este doar începutul unei noi versiuni a LHC, cu o energie de impact de două ori mai mare (după o reparație și o actualizare recentă). În câteva luni, s-ar putea să tragă dopuri de șampanie pentru a sărbători supersimetria. Cu toate acestea, dacă acest lucru nu s-ar întâmpla, mulți fizicieni cred că teoriile supersimetrice ar trebui retrase treptat, precum și superșirul, care se bazează pe supersimetrie. Pentru că dacă Large Collider nu confirmă aceste teorii, atunci ce?

Cu toate acestea, există unii oameni de știință care nu cred așa. Pentru că teoria supersimetriei este prea „frumoasă pentru a fi greșită”.

Prin urmare, ei intenționează să-și reevalueze ecuațiile pentru a demonstra că masele de particule supersimetrice sunt pur și simplu în afara domeniului LHC. Teoreticienii au mare dreptate. Modelele lor sunt bune în explicarea fenomenelor care pot fi măsurate și verificate experimental. Prin urmare, ne putem întreba de ce ar trebui să excludem dezvoltarea acelor teorii pe care (încă) nu le putem cunoaște empiric. Este aceasta o abordare rezonabilă și științifică?

universul din nimic

Științele naturii, în special fizica, se bazează pe naturalism, adică pe credința că putem explica totul folosind forțele naturii. Sarcina științei se reduce la a lua în considerare relația dintre diverse cantități care descriu fenomene sau unele structuri care există în natură. Fizica nu se ocupă de probleme care nu pot fi descrise matematic, care nu pot fi repetate. Acesta este, printre altele, motivul succesului său. Descrierea matematică folosită pentru modelarea fenomenelor naturale s-a dovedit a fi extrem de eficientă. Realizările științelor naturii au dus la generalizările lor filozofice. Au fost create direcții precum filosofia mecanicistă sau materialismul științific, care au transferat rezultatele științelor naturii, obținute înainte de sfârșitul secolului al XNUMX-lea, în domeniul filosofiei.

Se părea că am putea cunoaște întreaga lume, că există un determinism complet în natură, pentru că putem determina cum se vor mișca planetele în milioane de ani, sau cum s-au mișcat cu milioane de ani în urmă. Aceste realizări au dat naștere unei mândrii care a absolutizat mintea umană. Într-o măsură decisivă, naturalismul metodologic stimulează și astăzi dezvoltarea științei naturii. Există, totuși, câteva puncte de delimitare care par a fi indicative ale limitărilor metodologiei naturaliste.

Dacă Universul este limitat în volum și a apărut „din nimic” (3), fără a încălca legile conservării energiei, de exemplu, ca o fluctuație, atunci nu ar trebui să existe modificări în el. Între timp, îi urmărim. Încercând să rezolvăm această problemă pe baza fizicii cuantice, ajungem la concluzia că doar un observator conștient actualizează posibilitatea existenței unei astfel de lumi. De aceea, ne întrebăm de ce acela în care trăim a fost creat din multe universuri diferite. Așa că ajungem la concluzia că numai atunci când o persoană a apărut pe Pământ, lumea - așa cum observăm - a „devenit” cu adevărat...

Cum afectează măsurătorile evenimentele care au avut loc acum un miliard de ani?

4. Experiment Wheeler - vizualizare

Unul dintre fizicienii moderni, John Archibald Wheeler, a propus o versiune spațială a faimosului experiment cu dublă fantă. În designul său mental, lumina dintr-un quasar, aflat la un miliard de ani lumină distanță de noi, călătorește de-a lungul a două părți opuse ale galaxiei (4). Dacă observatorii observă fiecare dintre aceste căi separat, ei vor vedea fotoni. Dacă amândouă deodată, vor vedea valul. Deci, însuși actul de observare schimbă natura luminii care a părăsit quasarul în urmă cu un miliard de ani!

Pentru Wheeler, cele de mai sus demonstrează că universul nu poate exista în sens fizic, cel puțin în sensul în care suntem obișnuiți să înțelegem „o stare fizică”. Nici în trecut nu s-ar fi putut întâmpla până când... nu am făcut o măsurătoare. Astfel, dimensiunea noastră actuală influențează trecutul. Cu observațiile, detecțiile și măsurătorile noastre, modelăm evenimentele din trecut, adânc în timp, până la... începutul Universului!

Neil Turk de la Perimeter Institute din Waterloo, Canada, a declarat în numărul din iulie al New Scientist că „nu putem înțelege ce găsim. Teoria devine din ce în ce mai complexă și mai sofisticată. Ne aruncăm într-o problemă cu câmpuri succesive, dimensiuni și simetrii, chiar și cu o cheie, dar nu putem explica cele mai simple fapte.” Mulți fizicieni sunt în mod evident enervați de faptul că călătoriile mentale ale teoreticienilor moderni, cum ar fi considerațiile de mai sus sau teoria superstringurilor, nu au nimic de-a face cu experimentele care se desfășoară în prezent în laboratoare și nu există nicio modalitate de a le testa experimental.

În lumea cuantică, trebuie să arăți mai larg

După cum a spus odată laureatul Nobel Richard Feynman, nimeni nu înțelege cu adevărat lumea cuantică. Spre deosebire de buna veche lume newtoniana, in care interactiunile a doua corpuri cu anumite mase sunt calculate prin ecuatii, in mecanica cuantica avem ecuatii din care ele nu prea decurg, ci sunt rezultatul unui comportament ciudat observat in experimente. Obiectele fizicii cuantice nu trebuie să fie asociate cu nimic „fizic”, iar comportamentul lor este un domeniu al unui spațiu abstract multidimensional numit spațiu Hilbert.

Există modificări descrise de ecuația Schrödinger, dar de ce exact este necunoscut. Poate fi schimbat asta? Este chiar posibil să derivăm legi cuantice din principiile fizicii, deoarece zeci de legi și principii, de exemplu, referitoare la mișcarea corpurilor în spațiul cosmic, au fost derivate din principiile lui Newton? Oamenii de știință de la Universitatea din Pavia din Italia Giacomo Mauro D'Ariano, Giulio Ciribella și Paolo Perinotti susțin că chiar și fenomenele cuantice care sunt în mod clar contrare bunului simț pot fi detectate în experimente măsurabile. Tot ce ai nevoie este perspectiva potrivită - Poate că neînțelegerea efectelor cuantice se datorează unei viziuni insuficient de ample asupra acestora. Potrivit oamenilor de știință menționați mai sus din New Scientist, experimentele semnificative și măsurabile în mecanica cuantică trebuie să îndeplinească mai multe condiții. Aceasta este:

• cauzalitate - evenimentele viitoare nu pot influența evenimentele trecute;
• distingere - afirmă că trebuie să ne putem separa unul de celălalt ca separat;
• композиция - dacă cunoaștem toate etapele procesului, cunoaștem întregul proces;
• comprimare – există modalități de a transfera informații importante despre cip fără a fi nevoie să transferați întregul cip;
• tomografia – dacă avem un sistem format din mai multe părți, statistica măsurătorilor pe părți este suficientă pentru a dezvălui starea întregului sistem.

Italienii doresc să-și extindă principiile de purificare, o perspectivă mai largă și experimentarea semnificativă pentru a include și ireversibilitatea fenomenelor termodinamice și principiul creșterii entropiei, care nu impresionează fizicienii. Poate că și aici, observațiile și măsurătorile sunt afectate de artefacte ale unei perspective care este prea îngustă pentru a înțelege întregul sistem. „Adevărul fundamental al teoriei cuantice este că schimbările zgomotoase, ireversibile pot fi reversibile prin adăugarea unui nou aspect la descriere”, spune omul de știință italian Giulio Ciribella într-un interviu pentru New Scientist.

Din păcate, spun scepticii, „curățarea” experimentelor și o perspectivă mai largă de măsurare ar putea duce la o ipoteză cu mai multe lumi în care orice rezultat este posibil și în care oamenii de știință, crezând că măsoară cursul corect al evenimentelor, pur și simplu „alege” un anumit continuum prin măsurarea lor.

5. Acete timp sub formă de ace de ceas

Nu este timp?

Conceptul așa-numitelor Săgeți ale timpului (5) a fost introdus în 1927 de către astrofizicianul britanic Arthur Eddington. Această săgeată indică timpul, care curge întotdeauna într-o singură direcție, adică din trecut în viitor, iar acest proces nu poate fi inversat. Stephen Hawking, în a sa Scurtă istorie a timpului, a scris că tulburarea crește cu timpul, deoarece măsuram timpul în direcția în care dezordinea crește. Aceasta ar însemna că avem de ales - putem, de exemplu, să observăm mai întâi bucăți de sticlă spartă împrăștiate pe podea, apoi momentul în care sticla cade pe podea, apoi sticla în aer și, în final, în mâna lui. persoana care o detine. Nu există o regulă științifică conform căreia „săgeata psihologică a timpului” trebuie să meargă în aceeași direcție cu săgeata termodinamică, iar entropia sistemului crește. Cu toate acestea, mulți oameni de știință cred că acest lucru se întâmplă deoarece în creierul uman au loc schimbări energetice, similare cu cele pe care le observăm în natură. Creierul are energia să acționeze, să observe și să raționeze, pentru că „motorul” uman arde combustibil-aliment și, ca într-un motor cu ardere internă, acest proces este ireversibil.

Cu toate acestea, există cazuri când, menținând aceeași direcție a săgeții psihologice a timpului, entropia crește și scade în sisteme diferite. De exemplu, la salvarea datelor în memoria computerului. Modulele de memorie din mașină trec de la starea neordonată la ordinea de scriere pe disc. Astfel, entropia din computer este redusă. Cu toate acestea, orice fizician va spune că din punctul de vedere al universului în ansamblu - este în creștere, deoarece este nevoie de energie pentru a scrie pe un disc, iar această energie este disipată sub formă de căldură generată de o mașină. Deci există o mică rezistență „psihologică” față de legile stabilite ale fizicii. Ne este greu să considerăm că ceea ce iese cu zgomotul de la ventilator este mai important decât înregistrarea unei lucrări sau a unei alte valori în memorie. Ce se întâmplă dacă cineva scrie pe computerul său un argument care va răsturna fizica modernă, teoria forței unificate sau Teoria totul? Ne-ar fi greu să acceptăm ideea că, în ciuda acestui fapt, dezordinea generală din univers a crescut.

În 1967, a apărut ecuația Wheeler-DeWitt, din care a rezultat că timpul ca atare nu există. A fost o încercare de a combina matematic ideile de mecanică cuantică și relativitatea generală, un pas către teoria gravitației cuantice, adică. Teoria a Totului dorită de toți oamenii de știință. Abia în 1983, fizicienii Don Page și William Wutters au oferit o explicație conform căreia problema timpului ar putea fi ocolită folosind conceptul de entanglement cuantic. Conform conceptului lor, pot fi măsurate numai proprietățile unui sistem deja definit. Din punct de vedere matematic, această propunere a însemnat că ceasul nu funcționează izolat de sistem și pornește doar atunci când este încurcat cu un anumit univers. Totuși, dacă cineva s-ar uita la noi dintr-un alt univers, ne-ar vedea ca obiecte statice și doar sosirea lor la noi ar provoca încurcare cuantică și ne-ar face literalmente să simțim trecerea timpului.

Această ipoteză a stat la baza muncii oamenilor de știință de la un institut de cercetare din Torino, Italia. Fizicianul Marco Genovese a decis să construiască un model care să țină cont de specificul întanglementării cuantice. A fost posibil să se recreeze un efect fizic care să indice corectitudinea acestui raționament. A fost creat un model al Universului, format din doi fotoni.

O pereche a fost orientată - polarizată vertical, iar cealaltă pe orizontală. Starea lor cuantică și, prin urmare, polarizarea lor, este apoi detectată de o serie de detectoare. Se pare că până când se ajunge la observația care determină în cele din urmă cadrul de referință, fotonii se află într-o suprapunere cuantică clasică, adică. erau orientate atât pe verticală, cât și pe orizontală. Aceasta înseamnă că observatorul care citește ceasul determină întricarea cuantică care afectează universul din care devine parte. Un astfel de observator este apoi capabil să perceapă polarizarea fotonilor succesivi pe baza probabilității cuantice.

Acest concept este foarte tentant pentru că explică multe probleme, dar duce în mod firesc la necesitatea unui „super-observator” care să fie mai presus de orice determinisme și să controleze totul în ansamblu.

6. Multivers - Vizualizare

Ceea ce observăm și ceea ce percepem subiectiv ca „timp” este de fapt produsul unor schimbări globale măsurabile în lumea din jurul nostru. Pe măsură ce ne adâncim în lumea atomilor, protonilor și fotonilor, ne dăm seama că conceptul de timp devine din ce în ce mai puțin important. Potrivit oamenilor de știință, ceasul care ne însoțește în fiecare zi, din punct de vedere fizic, nu măsoară trecerea lui, ci ne ajută să ne organizăm viața. Pentru cei obișnuiți cu conceptele newtoniene de timp universal și atotcuprinzător, aceste concepte sunt șocante. Dar nu numai tradiționaliștii științifici nu le acceptă. Fizicianul teoretic proeminent Lee Smolin, menționat anterior de noi drept unul dintre posibilii câștigători ai Premiului Nobel din acest an, consideră că timpul există și este destul de real. Odată – la fel ca mulți fizicieni – el a susținut că timpul este o iluzie subiectivă.

Acum, în cartea sa Reborn Time, el are o viziune complet diferită asupra fizicii și critică teoria corzilor populară în comunitatea științifică. Potrivit lui, multiversul nu există (6) pentru că trăim în același univers și în același timp. El crede că timpul este de o importanță capitală și că experiența noastră a realității momentului prezent nu este o iluzie, ci cheia înțelegerii naturii fundamentale a realității.

Entropia zero

Sandu Popescu, Tony Short, Noah Linden (7) și Andreas Winter și-au descris descoperirile în 2009 în revista Physical Review E, care arăta că obiectele ating echilibrul, adică o stare de distribuție uniformă a energiei, prin intrarea în stări de întricare cuantică cu lor. împrejurimi. În 2012, Tony Short a demonstrat că încurcarea provoacă o ecuanimitate în timp finit. Când un obiect interacționează cu mediul înconjurător, cum ar fi atunci când particulele dintr-o ceașcă de cafea se ciocnesc cu aerul, informațiile despre proprietățile lor „se scurg” în exterior și devin „încețoșate” în întregul mediu. Pierderea de informații face ca starea cafelei să stagneze, chiar dacă starea de curățenie a întregii încăperi continuă să se schimbe. Potrivit lui Popescu, starea ei încetează să se mai schimbe în timp.

7. Noah Linden, Sandu Popescu și Tony Short

Pe măsură ce starea de curățenie a încăperii se schimbă, cafeaua poate înceta brusc să se amestece cu aerul și să intre în propria stare pură. Cu toate acestea, există mult mai multe stări amestecate cu mediul decât există stări pure disponibile pentru cafea și, prin urmare, nu apare aproape niciodată. Această improbabilitate statistică dă impresia că săgeata timpului este ireversibilă. Problema săgeții timpului este estompată de mecanica cuantică, ceea ce face dificilă determinarea naturii.

O particulă elementară nu are proprietăți fizice exacte și este determinată doar de probabilitatea de a se afla în stări diferite. De exemplu, la un moment dat, o particulă ar putea avea o șansă de 50% să se rotească în sensul acelor de ceasornic și o șansă de 50% să se rotească în direcția opusă. Teorema, întărită de experiența fizicianului John Bell, afirmă că adevărata stare a particulei nu există și că acestea sunt lăsate să fie ghidate de probabilitate.

Apoi incertitudinea cuantică duce la confuzie. Când două particule interacționează, nici măcar nu pot fi definite singure, dezvoltând independent probabilități cunoscute ca stare pură. În schimb, ele devin componente încurcate ale unei distribuții de probabilitate mai complexe pe care ambele particule o descriu împreună. Această distribuție poate decide, de exemplu, dacă particulele se vor roti în direcția opusă. Sistemul ca întreg este într-o stare pură, dar starea particulelor individuale este asociată cu o altă particulă.

Astfel, ambele pot călători la mulți ani lumină distanță, iar rotația fiecăruia va rămâne corelată cu cealaltă.

Noua teorie a săgeții timpului descrie acest lucru ca o pierdere de informații din cauza încurcăturii cuantice, care trimite o ceașcă de cafea în echilibru cu camera înconjurătoare. În cele din urmă, camera ajunge la echilibru cu mediul său și, la rândul său, se apropie încet de echilibru cu restul universului. Vechii oameni de știință care au studiat termodinamica au văzut acest proces ca pe o disipare treptată a energiei, crescând entropia universului.

Astăzi, fizicienii cred că informațiile devin din ce în ce mai împrăștiate, dar nu dispar niciodată complet. Deși entropia crește local, ei cred că entropia totală a universului rămâne constantă la zero. Cu toate acestea, un aspect al săgeții timpului rămâne nerezolvat. Oamenii de știință susțin că capacitatea unei persoane de a-și aminti trecutul, dar nu viitorul, poate fi înțeleasă și ca formarea de relații între particulele care interacționează. Când citim un mesaj pe o bucată de hârtie, creierul comunică cu el prin fotoni care ajung la ochi.

Abia de acum ne putem aminti ce ne spune acest mesaj. Popescu crede că noua teorie nu explică de ce starea inițială a universului a fost departe de echilibru, adăugând că natura Big Bang-ului ar trebui explicată. Unii cercetători și-au exprimat îndoieli cu privire la această nouă abordare, dar dezvoltarea acestui concept și a unui nou formalism matematic ajută acum la rezolvarea problemelor teoretice ale termodinamicii.

Atingeți grăunțele spațiu-timpului

Fizica găurii negre pare să indice, așa cum sugerează unele modele matematice, că universul nostru nu este deloc tridimensional. În ciuda a ceea ce ne spun simțurile noastre, realitatea din jurul nostru poate fi o hologramă - o proiecție a unui plan îndepărtat care este de fapt bidimensional. Dacă această imagine a universului este corectă, iluzia naturii tridimensionale a spațiu-timpului poate fi risipită de îndată ce instrumentele de cercetare de care dispunem devin suficient de sensibile. Craig Hogan, profesor de fizică la Fermilab, care a petrecut ani de zile studiind structura fundamentală a universului, sugerează că acest nivel tocmai a fost atins.

8. Detector de unde gravitaționale GEO600

Dacă universul este o hologramă, atunci poate că tocmai am atins limitele rezoluției realității. Unii fizicieni avansează ipoteza intrigantă conform căreia spațiul-timp în care trăim nu este în cele din urmă continuu, ci, ca o fotografie digitală, este la cel mai elementar nivel alcătuit din anumite „granule” sau „pixeli”. Dacă da, realitatea noastră trebuie să aibă un fel de „rezoluție” finală. Așa au interpretat unii cercetători „zgomotul” care a apărut în rezultatele detectorului de unde gravitaționale GEO600 (8).

Pentru a testa această ipoteză extraordinară, Craig Hogan, un fizician undelor gravitaționale, el și echipa sa au dezvoltat cel mai precis interferometru din lume, numit holometrul Hogan, care este conceput pentru a măsura cea mai elementară esență a spațiu-timpului în cel mai precis mod. Experimentul, cu numele de cod Fermilab E-990, nu este unul dintre multe altele. Acesta își propune să demonstreze natura cuantică a spațiului însuși și prezența a ceea ce oamenii de știință numesc „zgomot holografic”.

Holometrul este format din două interferometre amplasate unul lângă altul. Acestea direcționează raze laser de un kilowatt către un dispozitiv care le împarte în două fascicule perpendiculare de 40 de metri lungime, care sunt reflectate și returnate la punctul de despicare, creând fluctuații în luminozitatea fasciculelor de lumină (9). Dacă provoacă o anumită mișcare în dispozitivul de divizare, atunci aceasta va fi o dovadă a vibrației spațiului însuși.

9. Reprezentarea grafică a experimentului holografic

Cea mai mare provocare a echipei lui Hogan este să demonstreze că efectele pe care le-au descoperit nu sunt doar perturbări cauzate de factori din afara configurației experimentale, ci rezultatul vibrațiilor spațiu-timp. Prin urmare, oglinzile folosite în interferometru vor fi sincronizate cu frecvențele tuturor celor mai mici zgomote venite din exteriorul dispozitivului și preluate de senzori speciali.

Univers antropic

Pentru ca lumea și omul să existe în ea, legile fizicii trebuie să aibă o formă foarte specifică, iar constantele fizice trebuie să aibă valori precis selectate... și sunt! De ce?

Să începem cu faptul că există patru tipuri de interacțiuni în Univers: gravitaționale (cădere, planete, galaxii), electromagnetice (atomi, particule, frecare, elasticitate, lumină), nuclear slab (sursă de energie stelară) și nuclear puternic ( leagă protonii și neutronii în nuclee atomice). Gravitația este de 1039 de ori mai slabă decât electromagnetismul. Dacă ar fi puțin mai slab, stelele ar fi mai ușoare decât Soarele, supernovele nu ar exploda, nu s-ar forma elemente grele. Dacă ar fi chiar puțin mai puternică, creaturi mai mari decât bacteriile ar fi zdrobite, iar stelele s-ar ciocni adesea, distrugând planetele și ardându-se prea repede.

Densitatea Universului este apropiată de densitatea critică, adică sub care materia s-ar disipa rapid fără formarea de galaxii sau stele și deasupra căreia Universul ar fi trăit prea mult. Pentru apariția unor astfel de condiții, acuratețea potrivirii parametrilor Big Bang-ului ar fi trebuit să fie între ±10-60. Neomogenitățile inițiale ale tânărului Univers erau pe o scară de 10-5. Dacă ar fi mai mici, galaxiile nu s-ar forma. Dacă ar fi mai mari, s-ar forma găuri negre uriașe în loc de galaxii.

Simetria particulelor și antiparticulelor din Univers este ruptă. Și pentru fiecare barion (proton, neutron) există 109 fotoni. Dacă ar fi mai multe, galaxiile nu s-ar putea forma. Dacă ar fi mai puține, n-ar mai fi stele. De asemenea, numărul de dimensiuni în care trăim pare a fi „corect”. Structurile complexe nu pot apărea în două dimensiuni. Cu mai mult de patru (trei dimensiuni plus timp), existența unor orbite planetare stabile și a nivelurilor energetice ale electronilor din atomi devine problematică.

10. Omul ca centru al universului

Conceptul principiului antropic a fost introdus de Brandon Carter în 1973 la o conferință la Cracovia dedicată aniversării a 500 de ani de la nașterea lui Copernic. În termeni generali, ea poate fi formulată în așa fel încât Universul observabil trebuie să îndeplinească condițiile pe care le îndeplinește pentru a fi observat de noi. Până acum, există diferite versiuni ale acestuia. Principiul antropic slab afirmă că nu putem exista decât într-un univers care ne face posibilă existența. Dacă valorile constantelor ar fi diferite, nu am vedea niciodată acest lucru, pentru că nu am fi acolo. Principiul antropic puternic (explicația intenționată) spune că universul este astfel încât să putem exista (10).

Din punctul de vedere al fizicii cuantice, orice număr de universuri ar fi putut apărea fără niciun motiv. Am ajuns într-un univers anume, care trebuia să îndeplinească o serie de condiții subtile pentru ca o persoană să trăiască în el. Atunci vorbim despre lumea antropică. Pentru un credincios, de exemplu, este suficient un univers antropic creat de Dumnezeu. Viziunea materialistă asupra lumii nu acceptă acest lucru și presupune că există multe universuri sau că universul actual este doar o etapă în evoluția infinită a multiversului.

Autorul versiunii moderne a ipotezei universului ca simulare este teoreticianul Niklas Boström. Potrivit lui, realitatea pe care o percepem este doar o simulare de care nu suntem conștienți. Omul de știință a sugerat că, dacă este posibil să se creeze o simulare fiabilă a unei întregi civilizații sau chiar a întregului univers folosind un computer suficient de puternic, iar oamenii simulați pot experimenta conștiința, atunci este foarte probabil ca civilizațiile avansate să fi creat doar un număr mare. de astfel de simulări și trăim într-una dintre ele în ceva asemănător cu The Matrix (11).

Aici au fost rostite cuvintele „Dumnezeu” și „Matrix”. Aici ajungem la limita de a vorbi despre știință. Mulți, inclusiv oamenii de știință, cred că tocmai din cauza neputinței fizicii experimentale știința începe să pătrundă în zone care sunt contrare realismului, mirosind a metafizică și science fiction. Rămâne de sperat că fizica își va depăși criza empirică și va găsi din nou o modalitate de a se bucura ca știință verificabilă experimental.