Pada akhir abad ke-19, tampaknya, secara keseluruhan, semuanya sudah jelas baik dengan struktur alam maupun hukumnya. Itu tetap berurusan dengan detail kecil dan masalah menjengkelkan seperti elektron terbuka karena alasan tertentu dan perbedaan kecil antara orbit Merkurius yang nyata dan yang dihitung. Tidak ada yang membayangkan bahwa revolusi ilmiah akan datang dan teori relativitas, mekanika kuantum, dan fisika atom akan muncul. Pada awal abad ke-21, sejarah tampaknya akan terulang kembali.
Selama 10 tahun terakhir, sains telah mengumpulkan cukup banyak teka-teki, yang solusinya dapat mengarah pada revolusi ilmiah lain. Fenomena yang ditemukan oleh astronomi, fisika dan ilmu bumi, serta beberapa yang belum ditemukan (seperti monopole), jadi tidak cocok dengan gagasan modern tentang alam yang, jika mereka tidak menemukan penjelasan yang dapat diterima dalam kerangka teori yang ada, mereka akan membutuhkannya. perubahan teori ini.
"Chaskor" memutuskan untuk memulai dengan memilih tujuh fenomena, pencarian penjelasan yang bisa menjadi hal yang menentukan bagi ilmu alam semesta - astrofisika dan kosmologi.
1. Poros kejahatan
Pada pertengahan abad lalu, para kosmolog (salah satu yang pertama kali mengemukakan gagasan ini adalah Georgy Gamow) menyarankan bahwa setelah Big Bang, yang melahirkan Alam Semesta kita, radiasi sisa yang lemah harus tetap ada. Dialah yang ditemukan pada 1965 oleh ilmuwan Amerika Penzias dan Wilson (dan pada 1978 mereka menerima Hadiah Nobel Fisika untuk ini). Dan secara umum, tidak ada masalah khusus dengan radiasi relik ini, sampai keakuratan instrumen mencapai ambang tertentu, setelah itu pada tahun 2005 ahli astrofisika Inggris menemukan fenomena yang menakjubkan. Pola distribusi CMB, alih-alih distribusi acak yang diharapkan dari wilayah yang sedikit lebih atau sedikit lebih "panas" yang tersebar dalam urutan acak di seluruh Semesta, ternyata disusun dalam arah tertentu. Gambar ini mendapat julukan "poros kejahatan", meskipun, tentu saja,jika hal itu menyebabkan masalah, itu hanya prinsip dasar isotropi ruang, atau, lebih sederhananya, gagasan bahwa Semesta pada dasarnya sama, ke arah mana pun Anda melihatnya. Jika radiasi kosmik memiliki beberapa orientasi, maka sejalan dengan prinsip ini akan perlu untuk menyingkirkan gagasan tentang sejarah alam semesta yang dimiliki kosmologi modern.
Mungkin tidak terlalu buruk. Ada kemungkinan bahwa beberapa gugus galaksi, tidak terlalu jauh dari kita, mengganggu homogenitas radiasi. Pada akhirnya, kita bisa mengamati alam semesta sejauh ini secara eksklusif dari sekitar Tata Surya, yaitu dari dalam Galaksi kita sendiri. Mungkin data yang akan diterima ahli astrofisika pada akhir 2012 dari instrumen satelit Planck yang diluncurkan oleh NASA akan memberikan kejelasan pada gambar radiasi latar.
Video promosi:
2. Gelembung galaksi
Bahkan di Galaksi kita ada banyak hal yang lebih menarik dan tidak bisa dipahami. Data terbaru dari satelit NASA lainnya, Fermi, telah membingungkan para astronom. Teleskop sinar-X telah menemukan dua formasi bola raksasa (bukan, bukan, - RAKSASA) yang berdekatan dengan pusat galaksi kita. Diameternya kira-kira 25 ribu tahun cahaya, yaitu dua diameternya kira-kira sama dengan setengah atau sepertiga diameter Bima Sakti. Kedua "gelembung" ini secara aktif memancarkan dalam kisaran radiasi gamma keras. Jika kita bisa melihat dalam jarak ini, "gelembung" akan menempati setengah dari langit. Energi radiasi dari setiap "gelembung" kira-kira sama dengan ledakan 100 ribu supernova sekaligus.
Dari mana "gelembung" ini berasal, ahli astrofisika tidak dapat mengatakannya, dengan sangat hati-hati mengasumsikan sejauh ini bahwa mereka terbentuk sebagai hasil dari emisi yang sangat kuat dari lubang hitam besar yang terletak di pusat galaksi. Benar, para astronom belum pernah melihat yang seperti ini sebelumnya. Dan untuk membayangkan bencana alam seperti apa yang dapat meninggalkan konsekuensi yang begitu jelas, mereka masih tidak bisa.
3. Aliran gelap
Jika kita dapat menemukan beberapa gelembung aneh di galaksi kita sendiri, maka apa yang dapat kita harapkan dari tempat-tempat di alam semesta yang masih belum kita lihat dan dalam beberapa miliar tahun mendatang tidak akan terlihat - hanya karena letaknya terlalu jauh dari kita. Jika kita mengandalkan prinsip isotropi yang sama, maka tidak ada yang terlalu mengejutkan yang diharapkan. Tapi kamu harus.
Pada 2008, sekelompok peneliti yang dipimpin oleh Alexander Kashlinsky bekerja di Pusat Penelitian NASA. Goddard, menemukan bahwa beberapa gugus galaksi bergerak dengan kecepatan sangat tinggi (sekitar 1000 km / s) menuju bagian kecil langit berbintang di antara konstelasi Centaurus dan Parus. Arus galaksi yang disebut Kashlinsky "gelap", untuk menghormati materi gelap misterius dan energi gelap.
Yang tidak biasa dari gerakan ini adalah tidak ada apa pun di wilayah ruang angkasa yang ditunjukkan yang dapat menarik gugus bintang raksasa ini. Atau tidak terlihat. Mungkin saja yang menarik mereka terletak di luar cakrawala alam semesta yang terlihat. Tapi apa? Jelas sesuatu yang sangat besar. Satu-satunya masalah adalah bahwa "sesuatu yang sangat besar" ini harus SANGAT BESAR. Begitu besar sehingga ukurannya melebihi segala sesuatu yang mampu dilihat oleh astronomi modern di luar angkasa hingga sekarang.
Tetapi meskipun masih belum diketahui apa itu, kosmologi sudah memiliki masalah. Jika Leviathan kosmik seperti itu ada di suatu tempat di luar sana, maka Leviathans seperti itu harus menemukan tempat lain. Tapi saya tidak bisa melihat mereka.
Bahkan ada kecurigaan bahwa mungkin sesuatu yang luar biasa ini sama sekali bukan dari alam semesta kita. Mungkin ini adalah konfirmasi dari salah satu teori kosmologis alternatif, yang menurutnya Alam Semesta kita tidak sendirian, tetapi di sebelahnya (meskipun tidak terlalu jelas dalam arti apa - di sebelahnya) ada yang lain, dan beberapa jenis tetangga menarik ribuan metagalaxy?
4. Konstanta variabel
Ternyata, kita benar-benar tidak mengetahui sesuatu tentang alam. Konfirmasi tidak langsung bahwa alam semesta tidak tertata secara seragam adalah data terbaru yang diperoleh astrofisikawan Australia, yang muncul dengan ide untuk membandingkan data analisis spektral yang diperoleh oleh teleskop yang mengamati berbagai wilayah ruang angkasa. Jika perhitungan mereka benar (dan dalam 10 tahun yang telah berlalu sejak publikasi pertama, tidak ada yang dapat menyangkal kesimpulan mereka), maka salah satu konstanta fisik fundamental - konstanta struktur halus yang bertanggung jawab atas salah satu dari tiga jenis interaksi utama materi (electroweak) - tidak sama sekali adalah konstan dan rasio muatan listrik terhadap kecepatan cahaya berubah tergantung pada tempatnya di alam semesta. Selain itu, peta lokasi "sumbu" perubahan konstanta menunjukkan arah yang hampir sama dengan metagalaxies di "aliran gelap" Kashlinsky.
Ahli astrofisika sudah menuntut klarifikasi perhitungan orang Australia, dan fisikawan marah, karena menyetujui variabilitas konstanta seperti memaksa untuk menciptakan fisika modern lagi. Dan pada saat yang sama, untuk mengakui bahwa umat manusia benar-benar muncul di suatu tempat yang aneh di Semesta (atau di Semesta yang aneh), di mana terdapat kondisi yang paling cocok untuk ini.
5. Gravitasi asimetris
Untuk anomali konstanta, bagaimanapun, juga tidak perlu melakukan perjalanan ke ujung dunia (bagaimanapun, tidak semuanya jelas dengan cahaya, tetapi lebih dari itu di bawah). Beberapa tahun lalu, karyawan NASA Amerika yang sama menarik perhatian pada fakta bahwa pesawat ruang angkasa mereka tidak terbang di tata surya persis seperti yang direncanakan.
Insinyur yang berencana meluncurkan pesawat ruang angkasa ke planet yang jauh telah lama menyadari bahwa mesin mereka dapat bekerja jika mereka memanfaatkan daya tarik planet terdekat atau Matahari: terbang melewati mereka di sepanjang lintasan yang benar dapat memberikan akselerasi tambahan pada pesawat ruang angkasa dan secara signifikan mengurangi durasi ekspedisi ruang angkasa dan menghemat bahan bakar.
Perbandingan akurat dari lintasan yang dihitung dan yang sebenarnya, bagaimanapun, menunjukkan bahwa kendaraan dapat menerima akselerasi yang tidak direncanakan. Pada bulan Desember 1990, pesawat ruang angkasa Galileo menggunakan Bumi itu sendiri untuk berakselerasi sebelum menuju Yupiter. Dan sebagai hasilnya, ia menerima akselerasi tambahan, tidak seperti yang diperkirakan sebelumnya, yaitu sebesar 3,9 mm / s. Perangkat lain, dikirim pada tahun 1998 ke komet pembuat sepatu, menerima percepatan yang lebih besar - 13,5 mm / s.
Penyimpangan ini kecil dan untungnya tidak mempengaruhi hasil ekspedisi, namun para peneliti masih belum bisa menjelaskannya, setidaknya dari sudut pandang fisika biasa. Penjelasan alternatif, bagaimanapun, sudah cukup - dari kemungkinan asimetri medan gravitasi dan pengaruh materi gelap hingga kebutuhan untuk mengubah teori relativitas atau bahkan mengubah sudut pandang tentang keteguhan kecepatan cahaya.
6. Cahaya lambat
Pada tahun 2005, para astronom yang bekerja dengan teleskop sinar-X MAGIC di Observatorium di Kepulauan Canary dan mengamati semburan sinar-X dari pusat galaksi Markarian 501, yang terletak 500 juta tahun cahaya, menarik perhatian pada anomali yang tidak dapat dipahami. Kuanta gamma energi tinggi terdeteksi oleh teleskop 4 menit lebih lambat dari kuanta energi rendah. Dalam kasus ini, foton-foton tersebut muncul secara bersamaan.
Jika kita mengikuti teori relativitas khusus, maka ini tidak mungkin. Karena radiasi elektromagnetik harus merambat dalam ruang hampa dengan kecepatan yang sama - kecepatan cahaya. Terlepas dari energi radiasi ini. Jika mempercayai hasil pengamatan, maka kecepatan cahaya sama sekali tidak konstan dan bergantung pada energi foton cahaya.
Pengamatan dari Bumi juga mengkonfirmasi data dari teleskop sinar-X Fermi, yang mencatat jeda 20 menit dari sinar gamma keras, yang dipancarkan secara bersamaan dengan foton dengan energi lebih rendah sebagai akibat dari semacam bencana alam kosmik yang terjadi pada jarak 12 miliar tahun cahaya.
Yang terpenting, para pengembang teori gravitasi kuantum senang dengan hasil ini, yang, tidak seperti teori relativitas umum Einstein, menyediakan pergeseran semacam itu. Namun, mungkin, sekali lagi, ini bukannya tanpa energi gelap. Atau tanpa holografi.
7. Kebisingan gravitasi
Salah satu konsekuensi dari teori relativitas umum (yang juga merupakan teori gravitasi modern) adalah adanya gelombang gravitasi, yang seharusnya membelokkan kontinum ruang-waktu, misalnya sebagai akibat dari tumbukan beberapa benda angkasa besar (ok, SANGAT BESAR), misalnya hitam masif lubang.
Namun sejauh ini, belum ada yang mencatat gelombang ini. Mungkin itu baru saja gagal: pendeteksi gelombang ini pasti sangat besar. Salah satu detektor ini - GEO600 - dibangun beberapa tahun lalu untuk percobaan bersama oleh para ilmuwan dari Inggris Raya dan Jerman di dekat Hanover. Detektor ini juga belum mendeteksi gelombang gravitasi. Tapi, ada kemungkinan dia secara tidak sengaja menerima bukti teori gravitasi lain.
Pada tahun 2008, fisikawan Craig Hogan dari National Laboratory. Fermi (USA) merumuskan konsep bahwa realitas fisik kita adalah hasil proyeksi batas-batas alam semesta. Dia menyebutnya prinsip holografik. Informasi yang difokuskan pada batas-batas Alam Semesta tidak terus menerus didistribusikan di atasnya, tetapi terdiri dari "bit", yang ukurannya sesuai dengan apa yang disebut kuanta ruang. Hogan tidak berhenti pada perkembangan teoritis, tetapi mencoba memprediksi bagaimana teorinya dapat dikonfirmasi dengan eksperimen: detektor gelombang gravitasi harus merekam "kebisingan" ruang-waktu. Dan dia mengirimkan perhitungan ini ke tim GEO600.
Secara kebetulan (atau tidak terlalu banyak), tim ilmuwan di Hanover hanya mencoba menangani kebisingan yang terus direkam oleh detektor. Anehnya, parameter kebisingan ini cocok dengan yang diprediksi oleh Hogan. Dimungkinkan untuk memeriksa apakah kebisingan dalam detektor benar-benar disebabkan oleh ruang-waktu itu sendiri, atau penyebabnya lebih biasa-biasa saja, itu hanya mungkin setelah penyempurnaan peralatan selesai, yang harus diselesaikan pada tahun 2011. Sementara itu, kebisingan belum pergi kemana-mana dan para ilmuwan tidak memiliki penjelasan yang dapat dimengerti - selain dari prinsip holografik.
PS Jika Anda perhatikan, teka-teki skala besar sering dikaitkan dengan fenomena skala terkecil - tingkat partikel elementer. Tentang apa yang coba dicari oleh fisika partikel unsur modern di artikel berikutnya.
Penulis: Vladimir Kharitonov
