... Pasak M teorijos... daugybė visatų buvo
sukurta tiesiog iš nieko...
... Manoma, kad Talis pirmasis numatė Saulės
užtemimą 565 m. pr. Kr... Talio gimtinė tapo vienu iš filosofijos centrų
Jonijoje... Jonijos mokslininkai atkakliai siekė atskleisti kertinius dėsnius,
kurie paaiškintų gamtos reiškinius, tai buvo esminis žmonių idėjų raidos
etapas... Pasak legendos, Jonijos mokslininkas Pitagoras (580 – 490 pr. Kr.)
pateikė... Pitagoro teoremą... Pitagoras atrado skaitmeninį sąryšį tarp muzikos
instrumentuose įtaisytų stygų ilgio ir harmoningo garsų skambesio...
(Be Pitagoro stygų dėsnio, vieninteliai 3 žinoti
senovėje buvo 3 Archimedo: sverto, plūduriavimo, atspindžio.)
... Revoliucinę idėją, kad mes esame eiliniai
Visatos gyventojai, o ne ypatingos būtybės, išsiskiriančios gyvenimu Visatos
centre, pirmą kartą iškėlė Aristarchas (apie 310 m. pr. Kr. 230), vienas
paskutinių Jonijos mokslininkų. Iki mūsų dienų išliko tik vienas jo
skaičiavimas – tai sudėtinga tikslių Žemės šešėlio dydžio ant mėnulio užtemimo
metu stebėjimų geometrinė analizė. Remdamasis surinkta informacija jis padarė
išvadą, kad saulė turėtų būti daug didesnė nei žemė. Galbūt įkvėptas idėjos,
kad maži objektai turėtų skrieti aplink milžiniškus, o ne atvirkščiai, jis tapo
pirmuoju žmogumi, teigusiu, kad žemė nėra mūsų planetų sistemos centras, o kad
ji ir kitos planetos skrieja aplink gerokai didesnę saulę. Tai buvo mažas
žingsnelis nuo suvokimo, kad žemė yra tik dar viena planeta, iki idėjos, kad
saulės sistema irgi nėra niekuo ypatinga. Aristarchas įtarė, kad taip ir buvo,
ir tikėjo, kad naktį danguje matomos žvaigždės tėra tik tolimos saulės.
Jonijos mokykla buvo tik viena iš senovės
Graikijos filosofijos mokyklų, ir kiekviena iš tų mokyklų turėjo savitas ir
dažnai prieštaraujančias viena kitai tradicijas. Deja, Jonijos mokslininkų
gamtos suvokimas – viską galima paaiškinti remiantis pagrindiniais dėsniais ir
suvesti į paprastą taisyklių rinkinį – darė didžiulę įtaką tik kelis amžius.
Viena iš priežasčių buvo tai, kad Jonijos mokslininkų teorijos dažnai
nepalikdavo vietos laisvos valios, tikslo idėjai ar dieviškosios intervencijos
koncepcijai. Daugelis graikų mąstytojų, kaip ir daugumai žmonių dabar, tai buvo
pribloškiamos idėjos. Pavyzdžiui, filosofas Epikūras oponavo atomizmui
teigdamas, kad „geriau yra tikėti mitais apie dievus, nei tapti gamtos
filosofais – likimo „vergais““. Aristotelis taip pat atmetė atomų koncepciją,
nes negalėjo susitaikyti su mintimi, kad žmonės neturi sielų ir yra nedvasingi.
Jonijos mokslininkų idėja, kad egzistuoja bendri objektyvūs dėsniai, dabar
sudaro kosmoso suvokimo pagrindą, tačiau ištisus 20 amžių tai buvo pamiršta ir
visuotinai nepripažįstama iki pat Galilėjaus...
... Nors Aristotelio teorijos dažnai neturėjo
nuspėjamosios vertės, jo požiūris į mokslą dominavo Vakaruose beveik du
tūkstančius metų.
Graikų pasekėjai krikščionys atmetė mintį, kad
visatą valdo abejingi gamtos dėsniai. Jie taip pat atmetė mintį, kad žmonės
neužima jokios privilegijuotos vietos visatoje. Ir nors viduramžiais nebuvo
vientisos filosofinės sistemos, bendra vyraujanti nuomonė teigė, kad visata yra
dievo lėlių namelis, o religija – žymiai vertesnis tyrinėjimų objektas nei
gamtos reiškiniai. Ir tikrai, 1277 metais Paryžiaus vyskupas Tempjė, vykdydamas
popiežiaus Jono XXI nurodymus, paskelbė 219 smerkiamų klaidų ar erezijų sąrašą.
Ten taip pat buvo ir teorija, kad gamta vadovaujasi tam tikrais dėsniais,
kadangi tai kertasi su Dievo visagalybe.
Šiuolaikinė gamtos dėsnių koncepcija pasirodė tik 17
amžiuje. Panašu, kad Kepleris buvo pirmasis mokslininkas, kuris suprato
reiškinį modernaus mokslo prasme... Galilėjus... propagavo principą, kad mokslo
pagrindą sudaro stebėjimai ir kad mokslo tikslas yra ieškoti tarp gamtos
reiškinių egzistuojančių kiekybinių sąryšių. Tačiau pirmasis žmogus, kuris
aiškiai ir tiksliai suformulavo gamtos dėsnių koncepciją taip, kaip dabar ją
suprantame mes, buvo Renė Dekartas... Atnaujintą tikėjimą gamtos dėsnių
egzistavimu lydėjo nauji bandymai suderinti tuos dėsnius su Dievo egzistavimu.
Pasak Dekarto, Dievas, jei nori, gali pakeisti tiesą ar suklastoti moralinius
teiginius ar matematines teoremas, bet ne gamtą. Jis tikėjo, kad Dievas iš
anksto nustatė tuos dėsnius, tačiau neturėjo dėsnių pasirinkimo laisvės. Dievas
juos parinko, nes dėsniai, kuriuos mes patiriame, yra vieninteliai įmanomi
dėsniai. Atrodytų, kad taip yra kėsinamasi į dievo visagalybę, tačiau Dekartas
to išvengė teigdamas, jog dėsniai yra nepakeičiami, nes jie yra dievo
prigimties atspindys. Jei tai būtų tiesa, būtų galima galvoti, kad dievas vis
dar turi pasirinkimą, kurdamas daugybę įvairių pasaulių, kurių kiekvienas
atitiktų skirtingas pradines būsenas, tačiau Dekartas neigė ir tai. Jis teigė,
kad nepriklausomai nuo medžiagos būsenos visatos pradžioje, laikui bėgant
atsirastų pasaulis, identiškas mūsiškiui, be to, Dekartas taip pat mane, kad
dievas, sukūręs pasaulį, liovėsi kištis į jo reikalus.
(....)
Šiuolaikiniame moksle gamtos dėsniai dažniausiai
yra formuluojami matematiškai. Jie gali būti tikslūs arba apytiksliai, tačiau
privalo būti teisingi be išimčių jei ne visais atvejais, tai bent esant
tiksliai apibrėžtoms sąlygoms. Pavyzdžiui, mes žinome, kad Niutono dėsniai
privalo būti pakeisti, jei objektai juda greičiu artimu šviesos greičiui. Vis
dėl to, mes vis dar laikome Niutono dėsnius dėsniais, nes jie yra teisingi ar
bent labai tikslūs kasdieninėmis sąlygomis, nes greičiai, su kuriais
susiduriame, yra daug mažesni nei šviesos greitis.
a.
Kokia
yra
dėsnių prigimtis?
b.
Ar
yra tų dėsnių išimčių, t.y. stebuklų?
c.
Ar
yra tik vienas galimas dėsnių komplektas?
... Prieštaraudami Dekarto požiūriui, beveik visi
krikščionių mąstytojai tvirtino, kad dievas gali laikinai atšaukti dėsnius tam,
kad įvyktų stebuklai. Net Niutonas tikėjo tokiais stebuklais. Jis manė, kad
planetų orbitos turėtų būti nestabilios, nes vienos planetos gravitacinė trauka
kitai sukeltų orbitų trikdžius, kurie laikui bėgant didėtų, ir galiausiai
planetos arba nuskristų į saulę, arba pabėgtų iš saulės sistemos. Jis tikėjo,
kad dievas, matyt, vis atitaiso orbitas arba „pristabdo žvaigždžių laikrodį,
kad šis nepradėtų eiti atgal“. Vis dėlto markizas Pjeras Simonas de Laplasas
teigė, kad šios perturbacijos turėtų būti periodinės, t.y. cikliškai
pasikartojančios, o ne stiprėjančios. Tokiu būdu saulės sistema pati
atsistatytų ir nebereikėtų dievo įsikišimo siekiant paaiškinti, kodėl ji išliko
iki šių dienų.
Laplasas dažniausiai yra laikomas pirmuoju,
aiškiai postulavusiu mokslinį determinizmą: atsižvelgiant į visatos būseną
konkrečiu laiko momentu, pilnas dėsnių rinkinys tiksliai apibrėš tiek ateitį,
tiek praeitį. Tai panaikintų stebuklų ar aktyvaus dievo vaidmens galimybę. Mokslinis
determinizmas, kurį suformulavo Laplasas, yra šiuolaikinio mokslininko
atsakymas į antrąjį klausimą. Iš tiesų jis yra viso šiuolaikinio mokslo
pagrindas ir svarbus šios knygos principas. Mokslinis dėsnis nėra mokslinis
dėsnis, jei jis yra teisingas tik kokiai nors antgamtiškai būtybei nusprendus
neįsikišti. Tai pripažindamas, Napoleonas paklausęs Laplaso, kaip dievas
„telpa“ tame vaizde. Laplasas atsakė: „pone, man neprireikė tokios hipotezės“.
... Vis dėlto dauguma nors ir sutinka, kad
mokslinis determinizmas taikomas fiziniams procesams, daro išimtį žmonių
elgesiui, nes mano juos turint laisvą valią. Pavyzdžiui, Dekartas,siekdamas
išsaugoti laisvos valios idėją, teigė, kad žmogaus protas labai skiriasi nuo
kito fizinio pasaulio. Todėl jam negalioja fizinio pasaulio dėsniai. Jo
nuomone, žmogus susideda iš dviejų elementų kūno ir sielos. Kūnas yra ne kas
kita kaip įprasta mašina, tačiau siela nėra mokslinių dėsnių objektas...
Ar žmonės turi laisvą valią? Jei mes turime laisvą
valią, kurioje evoliucijos stadijoje ji išsivystė? Ar gelsvažaliai dumbliai ir
bakterijos turi laisvą valią, o gal jų elgesys automatiškas, vienareikšmiškai
nulemtas mokslo dėsnių? Ar tik daugialąsčiai organizmai turi laisvą valią, ar
tik žinduoliai? Galime manyti, kad šimpanzė naudojasi laisva valia, kai
pasirenka krimsti bananą, ar katė, kai ji apdrasko jūsų sofą, o kaip apvalioji
kirmėlė? ... Ar tai laisvos valios išraiška?
Nors mums atrodo, kad galime rinktis, ką daryti,
mūsų biologijos supratimas molekulinės sandaros požiūriu rodo, kad biologiniai
procesai yra valdomi fizikos ir chemijos dėsnių, todėl yra apibrėžti kaip ir
planetų orbitos... Sunku įsivaizduoti, kaip žmogus gali naudotis laisva valia,
jei mūsų elgesys yra nulemtas fizikos dėsnių, tad atrodo, kad mes esame tik
mašinos, o laisva valia tėra iliuzija...
... 150 m. sukurtas Ptolemėjo dangaus kūnų
judėjimo modelis... Žemė sferinė, nejudanti, esanti Visatos centre ir
nereikšmingai maža, lyginant ją su tolimu dangumi. Nepaisant Aristarcho
heliocentrinio modelio, šiuos įsitikinimus bent jau nuo Aristotelio laikų
palaikė dauguma išsilavinusių graikų dėl mistinių priežasčių... Vėliau
europiečių mokslas buvo pagrįstas jiems perėjusiais graikų šaltiniais, tad
Aristotelio ir Ptolemėjo idėjos tapo Vakarų minties pagrindu. Ptolemėjo Visatos
modelį palaikė Katalikų bažnyčia ir 1400 metų jis buvo laikomas oficialia
doktrina. Ir tik 1543 metais Kopernikas savo knygoje „Apie dangaus sferų
sukimąsi“... pateikė alternatyvų modelį...
Kopernikas, kaip ir Aristarchas maždaug 17 amžių
anksčiau, aprašė pasaulį, kuriame saulė nejudėjo, o kitos planetos sukosi
aplink apskritiminėmis orbitomis. Nors ši idėja nebuvo nauja, jos atgimimas
buvo pasitiktas aršiu priešiškumu. Koperniko modelis buvo laikomas
prieštaraujančiu Biblijai, kuri buvo interpretuojama kaip teigianti, jog
planetos juda aplink Žemę, nors Biblijoje to niekur nėra aiškiai pasakoma. Iš
tiesų tais laikais, kai buvo parašyta Biblija, manyta, kad Žemė yra plokščia.
Koperniko modelis privedė prie įnirtingų debatų, ar Žemė yra statiška, 1633
metais pasibaigusių Galilėjaus teismu už erezijas, tuo palaikant Koperniko
modelį, ir už manymą, kad „galima palaikyti ir ginti kaip tikėtiną nuomonę po
to, kai ji jau buvo paskelbta ir apibrėžta kaip prieštaraujanti Šventajam
Raštui“... „Bet ji vis tiek sukasi“. 1992
– aisiais Romos katalikų bažnyčia pagaliau pripažino, kad buvo neteisi,
pasmerkdama Galilėjų...
Visai kitokia realybė yra... Matricoje... Kaip
mums sužinoti, ar nesame kompiuterio sukurtos muilo operos veikėjai? Jei mes
gyventume dirbtiniame, įsivaizduojamame pasaulyje, įvykiai nebūtinai turėtų
logikos ar nuoseklumo ar paklustų dėsniams. Mus kontroliuojantiems ateiviams
būtų daug įdomiau ir linksmiau stebėti mūsų reakciją, jei Mėnulis staiga skiltų
pusiau arba visus pasaulyje žmones, besilaikančius dietos, užpultų nevaldomas
pyrago su bananiniu kremu troškimas. Tačiau jei ateiviai mums primetė
nuoseklius dėsnius, mes negalime sužinoti, ar už virtualios yra dar viena
realybė. Būtų nesunku pasaulį, kuriame gyvena ateiviai, pavadinti „tikru“, o
kompiuterių sugeneruotą – dirbtiniu. Bet jei būtybės virtualiame pasaulyje
negalėtų pažvelgti į savo pasaulį iš išorės, jiems nebūtų pagrindo abejoti savo
pačių realybės suvokimu...
(...)
Pasak kvantinės fizikos principų.... dalelė neturi
nei tikslios buvimo vietos, nei tikslaus greičio, kol tie dydžiai nėra
išmatuoti stebėtojo. Todėl neteisinga manyti, kad matavimas duoda tikslų
rezultatą, kadangi matuojamas dydis turėjo tą reikšmę matavimo momentu. Iš
tiesų, kai kuriais atvejais, atskiri objektai net neegzistuoja nepriklausomai,
o tik kaip visumos dalis. Ir jeigu teorija, vadinama holografiniu principu,
pasitvirtins, tai ir mes, ir mūsų keturmatis pasaulis galime būti tik šešėliai
didesniame, penkiamečiame erdvėlaivyje. Tokiu atveju mūsų statusas visatoje
tiesiogine prasme yra analogiškas auksinės žuvelės statusui.
(...)
Kvarkai, kurių mes taip pat nematome, yra modelis,
kuriuo siekiama paaiškinti protonų ir neutronų savybes atomo branduolyje. Nors
teigiama, kad protonai ir neutronai yra sudaryti iš kvarkų, mes niekada jų
nepamatysime, nes kvarkus siejanti jėga didėja proporcingai atstumui tarp jų,
todėl gamtoje izoliuoti, laisvi kvarkai egzistuoti negali. Jie visada būna
grupėmis po tris (protonai ir neutronai) arba kvarkas ir antikvarkas (pi
mezonai) ir elgiasi taip, lyg būtų sujungti guminiais raiščiais.
(...)
Modelio realizmas gali suteikti pagrindą tokiems
klausimams aptarti: jei pasaulis buvo sukurtas prieš baigtinį laiką, kas buvo
prieš tai? Ankstyvosios krikščionybės filosofas šventasis Augustinas teigė, jog
atsakymas buvo... kad laikas buvo Dievo sukurto pasaulio savybė ir kad laikas
neegzistavo prieš Sukūrimą.... Tai – vienas iš galimų modelių, kurį mėgsta tie,
kurie tvirtina, kad paaiškinimas, duotas Biblijoje Pradžios knygoje, yra tiesa,
nepaisant to, kad pasaulyje yra filosofijų ir kitų įrodymų, jog Žemė daug
senesnė. Taip pat galima turėti kitokį modelį, pagal kurį laikas tęsiasi jau 13,7
mlrd. metų nuo pat Didžiojo Sprogimo... Ir vis dėlto, nė vieno modelio negalima
pripažinti tikresniu už kitą.
Modelis geras jei jis: a) paprastas; b) turi
keletą laisvai parenkamų arba empirinių parametrų; c) atitinka ir paaiškina
visus egzistuojančius stebėjimus; d) leidžia detaliai prognozuoti ateities
stebėjimus, kurie gali paneigti arba nepateisinti modelio, jei ji
nepasitvirtina.
... perfrazuojant Einšteiną, teorija turėtų būti
kiek įmanoma paprastesnė, bet ne dirbtinė.
... realiausias modelis buvo besiplečiančios
visatos modelis (o ne nekintančios, t.y. statiškos), pateiktas Hablo...
... šviesa elgiasi ir kaip dalelė, ir kaip banga...
Tačiau šis bangų ir dalelių dvejopumas – požiūris, kad pats objektas gali būti
apibrėžiamas ir kaip dalelė, ir kaip banga – prieštarauja mūsų kasdieninei
patirčiai... Atrodo, kad Visatą valdantys dėsniai yra tokie: lyg ir nėra
vienintelio matematinio modelio ar teorijos, kurie apimtų kiekvieną Visatos
aspektą... egzistuoja teorijų rinkinys, vadinamas
M teorija.
... Patobulinę mūsų technologijas ir išplėtę
tiriamų reiškinių ribas, mes ėmėme pastebėti, kad gamtos elgesys vis mažiau ir
mažiau atitinka mūsų kasdieninę patirtį, taigi ir mūsų intuiciją... Feinmanas
rašė, kad dvigubo plyšio bandymas... „apima visas kvantinės mechanikos
paslaptis“... Kvantinė fizika sutiekia sistemą, leidžiančią suprasti, kaip
gamta veikia atominiu ir subatominiu lygmeniu, tačiau, kaip mes pamatysime
vėliau, ji taip pat diktuoja visiškai kitokią koncepcinę schemą, kurioje
objekto padėtis, trajektorija ir net praeitis ir ateitis nėra tiksliai
nustatytos... Kvantinės fizikos atveju fizikai vis dar bando tiksliai
išsiaiškinti, kaip Niutono dėsniai susiję su kvantine sritimi...
Kita esminė kvantinės fizikos dogma yra
neapibrėžtumo principas, 1926 metais suformuluotas Heizenbergo. Neapibrėžtumo
principas teigia, kad mūsų galimybės vienu metu išmatuoti tam tikrus dydžius,
tokius kaip dalelės padėtis ir greitis, yra ribotos. Pavyzdžiui, remiantis
neapibrėžtumo principu, jei dalelės padėties neapibrėžtumą padauginsime iš
judesio kiekio neapibrėžtumo (masė x greitis), rezultatas niekada nebus
mažesnis nei Planko konstanta... Kuo tiksliau apskaičiuojame greitį, tuo mažiau
tikslumo lieka padėčiai nustatyti, ir atvirkščiai. Jei padėties neapibrėžtumą
sumažinsite dvigubai, turėsite padvigubinti greičio neapibrėžtumą. (Planko
konstanta 6,625x10^-34)...
Remiantis kvantine fizika, nesvarbu, kiek
informacijos mes tur4sime ar kokios galingos bus duomenų apdorojimo galimybės,
tiksliai prognozuoti fizinių procesų rezultatų negalima, kadangi jie nėra
tiksliai apibrėžti. Vietoj to, esant tam tikrai pradinei sistemos būsenai,
gamta apibrėžia jos ateities būseną procesu, kuris iš esmės yra neapibrėžtas.
Kitaip sakant, net pačiose paprasčiausiose situacijose gamta nediktuoja jokio proceso
ar eksperimento rezultatų. Greičiau ji palieka tam tikrą galimų variantų
skaičių, kiekvieną su tam tikra realizavimo tikimybe. Perfrazavus Einšteiną,
panašu į tai, lyg Dievas mestų kauliukus kaskart, prieš nuspręsdamas kiekvieno
fizinio proceso rezultatus. Ta mintis nedavė Einšteinui ramybės, ir nors jis
laikomas vienu kvantinės fizikos tėvų, vėliau jo požiūris tapo kritiškas.
Atrodytų, kad kvantinė fizika paneigia mintį, jog
gamta valdoma dėsnių, tačiau taip nėra. Ji skatina mus priimti naujos formos
determinizmą: esant sistemos būsenai apibrėžtai tam laiko momentu, gamtos
dėsniai apibrėžia įvairių ateičių ir praeičių tikimybes, o ne tiksliai nustato
vieną konkrečią ateitį ir praeitį... nepaisydami tikimybinės jų prognozių
prigimties, mes vis tiek galime patikrinti kvantines teorijas... Kvantinė
fizika teigia, kad nieko niekada nėra randama tiksliai nustatytame taške, nes
jei taip būtų, laiko neapibrėžtumas būtų begalinis. Iš tiesų, remiantis
kvantine fizika, kiekviena dalelė turi tikimybę būti rasta bet kur Visatoje.
Todėl net jei tikimybė rasti duotą elektroną dvigubo plyšio mechanizme yra
labai didelė, visada bus šiokia tokia tikimybė jį rasti tolimojoje Alfa
Kentauro žvaigždės pusėje... bandymų rezultatai atitinka teorines prognozes...
Tikimybės kvantinėje fizikoje atspindi
fundamentalų atsitiktinumą gamtoje. Kvantinis gamtos modelis remiasi
principais, kurie prieštarauja ne tik mūsų kasdienei patirčiai bet ir
intuityviai realybės koncepcijai. Tie, kuriems šie principai atrodo keisti ar
sudėtingi, yra geroje kompanijoje didžiųjų fizikų, tokių kaip Einšteinas ir net
Feinmenas: „Aš manu, galiu saugiai teigti, kad niekas nesupranta kvantinės
mechanikos“. Tačiau kvantinė fizika atitinka stebėjimus. Ji dar nė karto
neapvylė testuojant, nors ją tikrino daugiau nei bet kokią kitą mokslinę
teoriją...
[Feinmano dvigubo plyšio eksperimentas]...
remiantis kvantiniu modeliu sakoma, kad dalelė neturi konkrečios vietos tarp
pradinio ir galutinio taškų. Feinmenas suprato, kad tai nereiškia, jog dalelės,
keliaudamos nuo šaltinio iki ekrano, neturi trajektorijos. Tai galėtų reikšti,
kad dalelės pasirenka kiekvieną įmanomą tuos taškus jungiančią trajektoriją.
Štai kuo, kaip tvirtino Feinmenas, kvantinė fizika skiriasi nuo Niutono
fizikos. Situacija abiejuose plyšuose svarbi, nes, užuot keliavusios tam tikru
apibrėžtu keliu, dalelės pasirenka kiekvieną kelią, ir pasirenka juos visus
vienu metu. Tai skamba kaip mokslinė fantastika, tačiau taip nėra. Feinmenas
suformulavo matematinę išraišką – Feinmeno sumavimą trajektorijoms, - kuri
atspindi šią mintį ir atkuria visus kvantinės fizikos dėsnius...
Fenmeno idėjos atliekant dvigubo plyšio
eksperimentą reiškia, kad dalelės pasirenka kelius, einančius tik pro kairįjį
ar tik pro dešinįjį plyšį; kelius, einančius pro kairįjį, grįžtančius atgal pro
dešinįjį ir tuomet vėl pro kairįjį; kelius pro restoraną... ir porą kartų
apsukančius Jupiterį prieš sukant namo; net kelius, einančiu per visą Visatą ir
atgal. Toks Feinmeno požiūris paaiškina, kaip dalelė gauna informaciją apie
tai, kuris plyšys yra atviras – jei plyšys atviras, dalelė pasirenka kelią,
einantį pro jį. Kai abu plyšiai yra atviri, pro vieną plyšį keliaujančios
dalelė keliai gali kirstis su keliais, kuriais ji keliauja pro kitą plyšį, ir
taip sukelti interferenciją... Feinmenas parodė, kad esant apibendrintai
sistemai, bet kokio stebėjimo tikimybė yra sudaryta iš visų įmanomų istorijų,
kurios galėjo atvesti prie to stebėjimo. Dėl to jo metodas vadinamas „istorijų
sumavimo“ arba „alternatyvių istorijų“ kvantinės fizikos formuluote.
... Pasak kvantinės fizikos, neįmanoma „tiesiog“
kažką stebėti. Kvantinė fizika teigia, kad norint atlikti stebėjimą, reikia
sąveikauti su stebimu objektu. Pavyzdžiui, norėdami pamatyti objektą, mes jį
apšviečiame... jei labai silpna šviesa apšviesime... kvantinę dalelę, poveikis
bus pastebimas, ir eksperimentai rodo, kad tai keičia bandymo rezultatus taip,
kaip prognozuoja kvantinė fizika... interferencijos modelis (banginės savybės)
išnyksta...
... Niutono dėsniai leidžia sudaryti išbaigtą praeities
vaizdą... Kvantinė fizika mums sako, jog kad ir koks išsamus būtų mūsų
stebėjimas, dabartis, (nestebima) praeitis, kaip ir ateitis, yra neapibrėžtos
ir egzistuoja tik kaip galimybių spektras. Pagal kvantinę fiziką Visata neturi
vienintelės praeities ar istorijos.
Tas faktas... reiškia, kad mūsų atliekami sistemos
stebėjimai dabartyje veikia ir praeitį. Tai gana dramatiškai akcentuoja Džono
Vilerio (J. Wheeler) sugalvotas vieno tipo eksperimentas, vadinamas „atidėto
pasirinkimo eksperimentu“. Schematiškai šis eksperimentas panašus į dvigubo
plyšio eksperimentą..., išskyrus tai, kad atidėto pasirinkimo eksperimente savo
sprendimą stebėti ar nestebėti kelią atidedame iki prieš pat dalelei
atsitrenkiant į registruojantį ekraną... šiuo atveju kelias, kurį pasirenka
kiekviena dalelė, t.y. jos praeitis, yra apibrėžta jau seniai, dar iki jai praeinant pro plyšį, ir turbūt ji turėjo
„nuspręsti“, ar skrieti pro vieną plyšį, nesukeliant interferencijos, ar pro
abu, ją sukeliant... jei pastatysime
prietaisą, renkantį „kuris kelias“ informaciją prieš pat detektavimą, tas
interferencinis raštas turėtų dingti... mes paveiksime tuos pasirinkimus...
<...>
Pirmoji matematiškai aprašyta jėga buvo
gravitacija. 1687 m... kiekvienas Visatos objektas traukia bet kokį kitą objektą
jėga, proporcinga jo masei... Jei Žemė sustotų, pagal Niutono dėsnius viskas,
kas nebūtų pririšta, toliau judėtų pradiniu Žemės greičiu (1100 mylių per
valandą pusiaujyje)...
Kiti visatos aspektai, kuriems buvo atrastas
dėsnis ar modelis, buvo elektrinės ir magnetinės jėgos... žymiai stipresnės nei
gravitacinės... XIX a. septintame dešimtmetyje, škotų fizikas J. C. Maxwell‘as
Faradėjaus idėjas pavertė matematine sistema, kuri paaiškino glaudų ir
paslaptingą elektros, magnetizmo ir šviesos tarpusavio ryšį. Rezultatas buvo
lygčių grupė, apibūdinanti ir elektros, ir magnetines jėgas kaip tos pačios
fizikinės esybės – elektromagnetinio lauko – pasireiškimus...
elektromagnetiniai laukai gali sklisti erdve kaip bangos... atrado, kad pati
šviesa yra elektromagnetinė banga... Mūsų saulė spinduliuoja įvairiausių ilgių
bangas, tačiau jos spinduliavimas pats intensyviausias mums matomame bangos
ilgių diapazone. Tikriausiai neatsitiktinai mūsų plika akimi matomi bangų
ilgiai yra tie, kuriuos saulė išspinduliuoja intensyviausiai: tikėtina, kad
mūsų akys išvystė gebėjimą aptikti tiksliai to diapazono elektromagnetinę
spinduliuotę, nes to diapazono spinduliuotės gaunama daugiausiai...
... kai Maksvelas
teigė atradęs „šviesos greitį“, staiga pasirodžiusį jo lygtyse, kilo
natūralus klausimas, kieno atžvilgiu Maksvelo lygtys nustato šviesos greitį...
jo lygtys tinka visai visatai. Neilgai svarstytas alternatyvus atsakymas yra
toks: jo lygtis nustato šviesos greitį anksčiau neaptiktos terpės atžvilgiu. Ši
terpė paplitusi visoje erdvėje ir vadinama.. eteriu. Tokį terminą Aristotelis
vartojo apibūdinti substancijai, kuri, kaip jis tikėjo, yra užpildžiusi visą
Visatą už Žemės rutulio. Hipotetinis eteris atitiktų aplinką, kuria sklinda
elektromagnetinės bangos, lygiai kaip garsas sklinda oru... Taigi eterio
egzistavimas buvo postuluojamas teoriniu lygmeniu ir tai paskatino keletą
mokslininkų ieškoti būdo, kaip ištirti eterį ar bent jau įrodyti jo
egzistavimą. Vienas jų buvo pats Maksvelas... įkvėpti Maksvelo hipotezių
Maiklsonas ir Morlis 1887 metais atliko labai tikslų bandymą, skirtą išmatuoti
greičiui, kuriuo Žemė keliauja per eterį...
Maiklsono ir Morlio eksperimento rezultatai
akivaizdžiai neatitiko eteriu keliaujančių elektromagnetinių bangų modelio ir
suteikė pagrindą pastarąjį atmesti. Tačiau Maikelsono tikslas buvo išmatuoti
žemės greitį eterio atžvilgiu, o ne įrodyti ar paneigti eterio egzistavimo.
Niekas kitas tokios išvados taip ir nepadarė...
... Tokios pastangos išsaugoti eterio koncepciją
tęsėsi... iki Einšteino.
Einšteinui buvo 26, kai 1905 metais jis paskelbė
savo darbą „Judančių kūnų elektrodinamika“... Jis padarė logišką, net
stulbinamą išvadą, kad išmatuotas laiko tarpsnis, kaip ir nueito atstumo
matavimas, priklauso nuo stebėtojo, atliekančio matavimus. Šis reiškinys yra
raktas į 1905 m. Einšteino darbe paskelbtą specialiąją reliatyvumo teoriją...
Einšteino darbai parodė, kad, kaip ir rimties
būsenos koncepcija, laikas negali būti absoliutus, kaip manė Niutonas. Kitaip
tariant, neįmanoma kiekvienam įvykiui priskirti laiko, dėl kurio sutiktų
kiekvienas stebėtojas. ..
Einšteino darbas fizikus įtikino, jog Maksvelo
elektros ir magnetizmo teorija, reikalaujanti vienodo šviesos greičio visose
atskaitos sistemose, teigia, jog laikas negali būti nagrinėjamas atsietai nuo
trijų erdvės matmenų. Laikas ir erdvė yra susipynę... Erdvėlaikis... Einšteino
specialioji reliatyvumo teorija buvo naujas modelis, kuris leido atsikratyti
absoliutaus laiko ir absoliučios rimties (t.y. rimties, nustatytos eterio
atžvilgiu) koncepcijų.
Einšteinas greitai suprato, kad, siekiant
suderinti gravitaciją su reliatyvumu, reikalingas dar vienas pakeitimas.
Remiantis Niutono gravitacijos teorija, bet kuriuo laiko momentu objektai
vienas kitą traukia jėga, priklausančia nuo tuo momentu tarp jų esančio
atstumo. Tačiau reliatyvumo teorija panaikino absoliutaus laiko koncepciją, tad
nebuvo būdo, kaip nuspręsti, kada turi būti matuojamas atstumas tarp dviejų
masių...
Per kitus 11 metų Einšteinas kūrė naują
gravitacijos teoriją, kuri vadinamą bendrąja reliatyvumo teorija. Gravitacijos
koncepcija šioje teorijoje visiškai nepanaši į Niutono, kadangi ji pagrįsta
revoliucinga prielaida, kad erdvėlaikis nėra plokščias, kaip buvo manyta
anksčiau, bet iškreivintas ir deformuotas joje esančios masės ir energijos...
Pasak Niutono judėjimo dėsnių, objektai... juda
tiesiomis linijomis, išskyrus atvejus, kai juos veikia kokia nors jėga,
pavyzdžiui, gravitacijos. Tačiau Einšteino teorijoje gravitacija nėra tokia
jėga kaip kitos jėgos, tiksliau, tai yra pasekmė fakto, kad masė iškreipia
erdvėlaikį, sukurdama kreivumą...
Kai gravitacijos nėra, Einšteino bendroji
reliatyvumo teorija sutampa su specialiąja reliatyvumo teorija ir silpno mūsų
saulės sistemos gravitacinio lauko atveju jos prognozės beveik sutampa su Niutono
gravitacijos teorijos prognozėmis – tačiau nevisiškai. Iš tiesų, jei GPS
palydovinėse navigacijos sistemose nebūtų atsižvelgta į bendrąją reliatyvumo
teoriją, GPS paklaidos kauptųsi maždaug po 10 km per dieną greičiu! Vis dėlto
esminė bendrosios reliatyvumo teorijos reikšmė – visiškai kitoks Visatos
modelis, kuris numato naujus reiškinius, kaip antai gravitacinės bangos ir
juodosios skylės...
Nors Maksvelo elektromagnetizmo teorija ir
Einšteino gravitacijos – bendroji reliatyvumo – teorija iš pagrindų pakeitė
fiziką, jos abi, kaip ir Niutono teorija, yra klasikinės. Kitaip tariant, jos
yra modeliai, kuriuose Visata turi vienintelę istoriją... (tačiau)
(sub)atominiame lygmenyse tie modeliai neatitinka stebėjimų. Todėl turime
taikyti kvantines teorijas, pagal kurias visata turi kiekvieną įmanomą
istoriją... jei norime suprasti atomų ir molekulių savybes, taikome Maksvelo
elektromagnetizmo kvantinės teorijos versiją; ir jei norime suprasti Visatą
ankstyvuoju laikotarpiu mažoje erdvėje, reikia remtis bendrosios reliatyvumo
teorijos kvantine versija. Mums reikalingos tokios teorijos, kadangi,
stengiantis suprasti gamtą iš pagrindų, nebūtų nuoseklu, jei vieni dėsniai būtų
kvantiniai o kiti – klasikiniai. Todėl turime surasi visų gamtos dėsnių
kvantines versijas. Tokios teorijos yra vadinamos kvantinėmis laiko teorijomis.
Žinomos gamtos jėgos gali būti suskirstytos į 4
klases:
1.
Gravitacija
– silpniausia iš 4, tačiau tai yra toliasiekė jėga. Vadinasi, visos didelius objektus
veikiančios jėgos sumuojasi ir gali dominuoti kitų jėgų atžvilgiu.
2.
Elektromagnetizmas...
gerokai stipresnė už gravitacijos jėgą,.. elektrinės jėgos tarp didelių objektų
viena kitą panaikina, tačiau atomų ir molekulių lygmeny jos dominuoja. Elektromagnetinės
jėgos atsakingos už cheminius ir biologinius procesus.
3.
Silpnoji
branduolinė jėga. Sukelia radioaktyvumą ir vaidina gyvybiškai svarbų vaidmenį
susidarant elementams žvaigždėse ir ankstyvojoje Visatos stadijoje...
4.
Stiprioji
branduolinė jėga. Susieja protonus ir neutronus atomo branduoly ir neleidžia
jiems suirti, kurie patys yra sudaryti iš dar smulkesnių dalelių – kvarkų...
KED – Kvantinė elektromagnetinio lauko teorija arba
kvantinė elektrodinamika... kaip jau anksčiau minėjome, remiantis klasikinėmis
teorijomis, jėgos perduodamos laukais. Tačiau kvantinėse lauko teorijose jėgos
laukai apibūdinami kaip sudaryti iš elementariųjų dalelių, vadinamų bozonais,
KURIOS YRA JĖGAS PERNEŠANČIOS DALELĖS, SKRIEJANČIOS PRIMYN/ ATGAL TARP MATERIJOS
DALELIŲ (fermionų), TAIP PERDUODAMOS JĖGAS. Elektronai ir kvarkai –
fermionų pavyzdžiai. Fotonas – bozono pavyzdys. Bozonas perduoda
elektromagnetinę jėgą...
... atrasdamas naujų alternatyvių istorijų
sąvoką... Feinmenas taip pat sukūrė tikslų grafinį metodą, padedantį
atsižvelgti į skirtingas istorijas, metodą, kuris šiandien taikomas ne tik KED,
bet ir visoms kvantinių laukų teorijoms... Feinmeno diagramas.
Šiose diagramose ištisinės linijos simbolizuoja
elektronus, banguotos – fotonus. Laikas didėja einant iš apačios į viršų ir
linijų susijungimo vietos atitinka elektrono išspinduliuojamus arba
absorbuojamus fotonus... Diagrama vaizduoja tik keletą galimų variantų; iš
tiesų skaičius variantų. Į kuriuos reikia atsižvelgti, yra begalinis.
... nors įeinantys ir išeinantys elektronai turi
tam tikrą energiją ir impulsą, dalelės, esančios kilpose diagramos viduje, gali
turėti bet kokią energiją ir impulsą. Tai svarbu, kadangi sudarant Feinmeno
sumą reikia sumuoti ne tik visas diagramas, bet ir visas energijos ir impulso
vertes.
Feinmeno diagramos fizikams labai padėjo
vizualizuoti ir apskaičiuoti KED aprašytų procesų tikimybes. Vis dėl to... kai
susiduriame su begalinio skaičiaus skirtingų istorijų indėlius, gauname
begalinį rezultatą... gaunamas rezultatas, lyg elektronas turėtų begalinę masę
ir krūvį. Tai yra absurdas, kadangi mes galime išmatuoti jo masę ir krūvį,
kurie yra baigtiniai. Siekiant susidoroti su šiomis begalybėmis buvo sukurta
procedūra, vadinama renormalizacija.
Atliekant renormalizaciją begaliniai dydžiai
išnyksta tokiu būdu: neigiamų begalinių verčių ir teigiamų begalinių verčių
sumos, atsirandančios atliekant matematiškai tikslius skaičiavimus, beveik
panaikina viena kitą, palikdamos nedidelį likutį – baigtines stebimas masės ir
krūvio vertes... Viena iš pasekmių yra ta, kad šiuo metodu gautos elektrono
masės ir krūvio vertės gali būti bet koks baigtinis skaičius. Privalumas –
fizikai gali rinktis neigiamas begalybes taip, kad gautų teisingą atsakymą,
tačiau trūkumu tampa tai, kad elektrono masė ir krūvis nebegali numatyti
teorijos. Tačiau kartą tokiu būdu nustačius elektrono masę ir krūvį, galima
pasinaudoti KED ir atlikti daug kitų tikslių prognozių, kurios ypač tiksliai
atitiks stebėjimus, todėl renormalizacija yra vienas iš esminių KED elementų...
Renormalizacijos sėkmė KED paskatino bandymus
ieškoti kvantinių laukų teorijų, apibūdinančių kitas 3 gamtos jėgas. Tačiau gamtos
jėgų skirstymas į 4 klases greičiausiai yra dirbtinis ir sąlygotas supratimo
trūkumo. Todėl žmonės ieškojo visko teorijos, kuri sujungtų visas 4 klases į 1
dėsnį, suderinamą su kvantine teorija. Tai būtų fiziko Šventasis Gralis.
Plėtojant silpnosios jėgos lauko teoriją
paaiškėjo, kad suvienijimas yra galimas... Vainbergas pasiūlė teoriją, kurioje
elektromagnetizmas buvo suvienytas su silpnąja jėga... vadinama
elektrosilpnosios sąveikos jėga. Ši teorija galėjo būti renormalizuota ir ji
išpranašavo 3 naujas daleles, vadinamas W+, W- ir Zo bozonais. Jų egzistavimą
pagrindžiantys įrodymai buvo gauti CERN, Ženevoje, 1973 metais... 83- aisiais W
ir Z buvo galiausiai atrastos.
Stipriosios sąveikos jėga gali būti renormalizuota
KCD, t.y. kvantinės chromodinamikos teorijoje. Anot KCD, protonas, neutronas ir
daug kitų elementariųjų materijos dalelių yra sudarytos iš kvarkų, pasižyminčių
nepaprasta savybe, kurią fizikai nusprendė pavadinti spalva (iš to kilo
chrmodinamikos pavadinimas, nors kvarkų spalvas reikia suprasti perkeltine
prasme – jos neturi ryšio su matoma spalva). Kvarkai būna 3 „spalvų“: raudonos,
žalios ir mėlynos. Kiekvienas kvarkas turi antidalelę (antiraudona, anti....).
Mintis yra ta, kad suminės bespalvės kombinacijos gali egzistuoti kaip
laisvosios dalelės.
Tokias neutralių
kvarkų kombinacijas galima sudaryti 2 būdais. Spalva ir jos antispalva panaikina
viena kitą, todėl [anti]kvarkas suformuoja bespalvę porą, nestabilią dalelę,
vadinamą mezonu. Taip pat bespalvė kombinacija gaunama, kai susimaišo visos 3
spalvos, sudaro stabilias daleles, vadinamas barionais, kurių pavyzdžiai yra
protonai ir neutronai (trys antikvarkai sudaro barionų antidaleles). Protonai ir
neutronai yra barionai, sudarantys atomo branduolį ir yra bet kokios įprastos
materijos Visatoje pagrindas.
KCD taip pat turi savybę, vadinamą asimptotine
laisve... – stipriosios jėgos yra silpnos tarp kvarkų, esančių šalia vienas
kito, tačiau didėja jiems tolstant, lyg jie būtų sujungti guminėmis gijomis. Asimptotinė
laisvė paaiškina, kodėl mes nematome izoliuotų kvarkų gamtoje ir nesugebėjome
jų sukurti laboratorijose.
Po silpnųjų ir elektromagnetinių jėgų suvienijimo
XX a. 8 – ame dešimtmety fizikai ieškojo būdų, kaip tą patį padaryti su
stipriosiomis jėgomis. Yra nemažai DST (Didžiojo suvienijimo teorijų), kurios
susieja stipriąsias jėgas su silpnosiomis ir elektromagnetinėmis, tačiau
dažniausiai jos numato, kad protonai, dalelės, iš kurių mes sudaryti,
vidutiniškai turėtų suirti po maždaug 10^32 metų. tai yra labai ilgas laiko
tarpas, atsižvelgiant į tai, kad visatos amžius yra tik maždaug 10^10 metų. Tačiau,
kai kvantinėje fizikoje sakome, kad dalelė vidutiniškai gyvuoja 10^32... Mes
turime galvoje, kad yra tikimybė, jog kasmet 1 dalelė iš 10^32 suirs. Todėl,
jei keletą metų stebėsime cisterną su joje patalpintais 10^32 protonais,
turėtume pamatyti bent keleto jų suirimą... Siekiant sumažinti triukšmą, eksperimentai
atliekami giliai (kasyklose, po kalnu ir t.t.), o tai iš dalies apsauga nuo
kosminių spindulių. Iš 2009 metais atliktų bandymų rezultatų stebėtojai padarė
išvadą, kad jei protonai iš viso skyla, tai vidutinis protono egzistavimo
laikas yra didesnis nei 10^34, o tai bloga naujiena DST.
Kadangi DST nebuvo paremtos jokiais stebėjimų metu
gautais rezultatais, dauguma fizikų pritaikė ad hoc teoriją, vadinamą
standartiniu modeliu, kuri sudaro elektrosilpnosios ir stipriosios jėgų bendrą
teoriją. Tačiau standartiniame modelyje elektrosilpnosios ir stipriosios jėgos
veikia atskirai ir iš tikro nėra suvienytos..., be to, neatsižvelgia į
gravitaciją.
Paaiškėjo, kad yra sudėtinga sujungti stipriąsias jėgas
su elektromagnetinėmis ir silpnosios jėgomis, tačiau tai yra niekis palyginus
su kliūtimis, su kuriomis susiduriame bandydami gravitaciją prijungti prie
minėtų 3 ar bent jau sukurti savarankišką kvantinę gravitacijos teoriją. Priežastis
– Heizenbergo neapibrėžtumas... Kaip svarbi to pasekmė yra išvada, kad toks
objektas kaip tuščia erdvė neegzistuoja... Ji gali būti minimalios energijos
būsenos, vadinamos vakuumu, tačiau tokia erdvei būdingi vadinamieji kvantiniai
svyravimai, arba vakuumo fluktuacijos, - pasirodančių ir vėl išnykstančių laukų
ir dalelių virpesiai.
Galma galvoti apie vakuumo fluktuacijas kaip apie
dalelių poras, kurios kažkuriuo metu atsiranda kartu, išsiskiria, tada vėl
susijungia ir anihiliuoja. Feinmeno diagramų kontekste jos atitinka uždarus
ciklus (virtualiosios dalelės)... Uždari ciklai Feinmeno gravitacinėse
diagramose sukuria begalybes, kurios negali būti panaikintos renormalizuojant,
kadangi bendroji reliatyvumo teorija neturi pakankamai renormalizuojamų
parametrų, galinčių panaikinti visas begalybes. Taigi liekame su gravitacijos
teorija, kuri prognozuoja, kad tam tikri dydžiai, kaip antai erdvėlaikio
kreivumas, yra begaliniai, o tai nėra tinkamas būdas valdyti gyvenimui tinkamą
Visatą. Tai reiškia, kad būtų vienintelė galimybė turėti praktišką teoriją, jei
visos begalybės panaikintų viena kitą, nesigriebiant renormalizacijos.
1976 – aisiais buvo atrastas galimas tos problemos
sprendimas – supergravitacija... „super“ reiškia supersimetriją.
... dauguma fizikų manė, kad supergravitacija
greičiausiai yra teisingas pasirinkimas sprendžiant gravitacijos ir kitų jėgų
suvienijimo problemą...
Mintis apie supersimtriją buvo raktas kuriant
supergravitaciją, tačiau teoretikams pati koncepcija kilo anksčiau,
analizuojant dar naują teoriją, vadinamą stygų teoriją. Remiantis stygų
teorija, dalelės nėra taškai, o virpesių struktūros, turinčios ilgį, tačiau
neturinčios aukščio ar pločio – kaip be galo plonos gijos. Stygų teorijoje taip
pat atsiranda begalybių, tačiau manoma, kad tinkamai parinkus versiją, jos
viena kitą panaikins. Jos turi kitą neįprastą bruožą: teorijos yra suderintos
tik tada, kai erdvėlaikio matmenys yra lygūs dešimčiai vietoj įprastinių 4... jei
jie egzistuoja, kodėl mes nepastebime tų papildomų matavimų? Pasak stygų
teorijos, jie susitraukę į labai mažą erdvę. Norėdami tai suvokti, įsivaizduokite
dvimatę plokštumą. Mes plokštumą vadintume dvimate, kadangi reikia dviejų
skaičių (vertikalios ir horizontalios koordinačių), norint nustatyti jo buvimo
vietą. Dar vienas dvimatės erdvė pavyzdys yra šiaudo paviršius. Norint nustatyti
tašką toje erdvėje, reikia žinoti, kurioje vietoje, einant išilgai šiaudo, tas
taškas yra ir taip pat kurioje vietoje ant apskritimo jis yra. Tačiau, jei
šiaudas labai plonas, taško vietą nustatytume pakankamai tiksliai, panaudoję
tik išilgines šiaudo koordinates, ir tai mums leistų ignoruoti apskritiminį
matmenį. Ir jei šiaudo skersmuo būtų milijoninė milijoninės... colio dalies
dydžio, apskritiminis matmuo būtų nepastebimas. Tokį įspūdį apie papildomus
matmenis yra susidarę stygų teoretikai – stygos itin sulankstytos, tokios
mažos, kad mes jų nematome. Stygų teorijoje papildomi matmenys yra
kompaktizuoti (susukti) į vadinamąją vidinę erdvę...
Be matmenų problemos, stygų teorija taip pat
kenčia nuo kito keisto reiškinio: paaiškėjo, kad yra bent 5 teorijos ir
milijonai būdų, kaip tie matmenys galėtų būti kompaktizuoti, taigi ganėtinai
nemalonu tiems, kurie palaikė nuomonę, kad stygų teorija yra unikali visko
teorija. Tuomet, maždaug 1994 – aisiais, žmonėsėmė pastebėti jos
nevienareikšmiškumą – skirtingos stygų teorijos ir skirtingi matmenų
kompaktizavimo būdai paprasčiausiai yra skirtingi būdai apibūdinti tą patį reiškinį
keturmetėje erdvėje. Be to, jie išsiaiškino, kad supergravitacija su kitomis
teorijomis taip pat yra susijusi tokiu būdu. Dabar stygų teoretikai yra
įsitikinę, kad penkios stygų teorijos ir supergravitacija tėra skirtingi
fundamentalesnės teorijos artiniai, kiekvienas galiojantis skirtingose situacijose.
... ta teorija vadinama M teorija... vis dar
stengiamasi atskleisti M teorijos prigimtį, tačiau tai gali būti neįmanoma. Tikėtina,
kad fizikų tradiciniai vienos gamtos teorijos lūkesčiai nepagrįsti ir
vienintelė formuluotė neegzistuoja, gali būti, kad norėdami paaiškinti Visatą,
skirtingose situacijose turėsime remtis skirtingomis teorijomis. Kiekviena teorija
gali turėti savo realybės versiją, tačiau remiantis modelio realizmu, tai
priimtina tol, kol teorijų prognozės bendroje galiojimo srityje neprieštarauja
viena kitai, t.y. kada galime pritaikyti abi teorijas.
Nepriklausomai nuo to, ar M teorija egzistuoja
kaip bendra teorija, ar tik kaip jų rinkinys, kai kurias jos savybes mes
žinome. Pirma, M teorija numato 11 erdvėlaikio matmenų, ne 10. Stygų teoretikai
ilgai įtarė, kad 10 matmenų prognozes gali tekti taisyti, ir pastarieji darbai
parodė kad 1 matmuo nebuvo pastebėtas. Taip pat M teorija sudaro ne tik
vibruojančios stygos, tačiau ir taškinės dalelės, dvimatės membranos, trimačiai
gniužulėliai ir kiti objektai, kuriuos sunkiau įsivaizduoti ir sutalpinti
didesnių matmenų, siekiančių 9, erdvėse. Jie vadinami p branomis (kur p kinta
nuo 0 iki 9).
O kaip dėl to baisingo skaičiaus būdų, kuriais
galima kompaktizuoti mažyčius matmenis? M teorijoje tie papildomi erdvės
matmenys negali būti kompaktizuoti bet kaip. Teorija matematiškai apriboja
būdus, kuriais gali būti kompaktizuoti vidinės erdvės matmenys. Tiksli vidinės
erdvės forma apibrėžia ir fizikinių konstantų vertes, kaip antai elektrono
krūvis ir sąveikos tarp elementariųjų dalelių prigimtis. Kitaip tariant, ji
nustato aiškius gamtos dėsnius...
M teorijos dėsniai numato SKIRTINGAS VISATAS SU
SKIRTINGAIS DĖSNIAIS, PRIKLAUSOMAI NUO TO, KAIP YRA KOMPAKTIZUOTA VIDINĖ ERDVĖ.
M teorija pateikia sprendimus, kurie numato daug skirtingų vidinių erdvių,
galbūt net daugiau nei 10^500, o tai reiškia, kad ji numato 10^500 skirtingų
visatų, kiekvieną su savo dėsniais!!!!!
... Pradinę fizikų viltį sukurti vienintelę
teoriją, paaiškinančią mūsų Visatos dėsnius kaip vienintelę galimą keleto
paprastų prielaidų pasekmę, gali tekti atmesti. Taigi, kur mes atsiduriame? Jei
M teorija leidžia egzistuoti 10^500 tikriems dėsnių rinkiniams, kaip atsidūrėme
šioje Visatoje su dėsniais, kurie tikri mums? Ir kaip dėl tų visų kitų galimų
pasaulių?
<[(....)]>
Visatos plėtimasis Einšteinui buvo naujiena. Tačiau
galaktikų tolimo viena nuo kito galimybė, paremta teoriniais pagrindais,
kylančiais iš paties Einšteino lygčių, buvo pasiūlyta keleri metai prieš Hablo
darbą (kuris nustatė, kad beveik visos galaktikos tolsta nuo mūsų, ir kuo
toliau jos yra, tuo greičiau juda. 1929 – ais jis paskelbė dėsnį, siejantį
tolimo greitį su atstumu iki mūsų). 1922 metais rusų fizikas ir matematikas A.
Fridmanas tyrinėjo, kas nutiktų Visatos modelyje, paremtame dviem pagrindinėmis
prielaidomis... , kuriomis remdamasis Fridmanas sugebėjo atrasti Einšteino lygčių
sprendinį, pagal kurį Visata plėtėsi tokiu būdu, kokį Hablas greitai atrado
esant teisingą... Fridmano modelyje Visata atsiranda iš nieko ir plečiasi tol,
kol gravitacinė trauka ją sustabdo ir galiausiai priverčia ją sugriūti į
save...
1927 m. fizikos profesorius ir Romos katalikų
dvasininkas Lemetras... pristatė Didžiojo sprogimo koncepciją...
Pirmieji tiesioginiai stebėjimai, patvirtinantys
šią mintį, pasirodė tik 1965 m. Kartu su atradimu, kad visoje Visatoje yra kosminė
mikrobanginė spinduliuotė (KMBS),.. likusi po labai karštos ir tankios
ankstyvos Visatos, kuri egzistavo iš karto po didžiojo sprogimo.
Astronomai atrado ir kitų pėdsakų... pavyzdžiui,
per pirmą minutę ar panašiai, Visata turėjo būti karštesnė nei įprastinės
žvaigždės centras. Tuo metu ji turėjo elgtis kaip branduolinės sintezės
reaktorius. Reakcijos turėjo pasibaigti, visatai pakankamai išsiplėtus ir
atvėsus, tačiau teorija prognozuoja, kad dėl to visata turėjo būti sudaryta daugiausiai
iš vandenilio, apie 23% helio ir šiek tiek ličio (visi sunkesni elementai
vėliau susikūrė žvaigždėse). Šie skaičiavimai gerai atitinka dabar stebimus šių
elementų kiekius.
... klaidinga būtų galvoti, kad Einšteino teorija
atskleidžia tikrąją visatos kilmę. Taip yra todėl, kad bendroji reliatyvumo
teorija prognozuoja laiko momentą, kai visatos temperatūra, tankis ir kreivumas
buvo begaliniai, situaciją, matematikų vadinamą singuliarumu. Fizikui tai
reiškia, kad Einšteino teorija tam momentui netinkama, todėl negali būti
naudojama visatos atsiradimui, o tik tolimesniam jos vystymuisi aprašyti...
... infliacija... tai lyg 1 cm skersmens moneta
staiga išsipūstų į dešimti milijonų kartų didesnį plotą nei Paukščių Takas. GALI
ATRODYTI, JOG TAI NEATITINKA RELIATYVUMO, KURIS TEIGIA, KAD NIEKAS NEJUDA GREIČIAU
NEI ŠVIESA, TAČIAU TAS GREIČIO APRIBOJIMAS PAČIOS ERDVĖS PLĖTIMUISI NETAIKOMAS.
... Kadangi išbaigtos kvantinės gravitacijos
teorijos mes neturime, detalės vis dar tikslinamos ir fizikai nėra tikri, kaip
infliacija įvyko. Tačiau remiantis teorija, infliacijos sukeltas plėtimasis
neturėtų būti visiškai vienodas, kaip kad prognozuoja tradicinis Didžiojo
Sprogimo scenarijus. Šie nereguliarumai skirtingomis kryptimis turėtų sukelti
labai mažas KMBS temperatūros variacijas... 1992 NASA COBE palydovas ir vėliau
WMAP (2001) tai pastebėjo. Todėl dabar esame įsitikinę, kad infliacija įvyko.
... Problema slypi tame, kad norint, jog mūsų
teoriniai infliacijos modeliai veiktų, reikia, kad pradinė Visatos būsena būtų
parengta labai ypatingu ir labai mažai tikėtinu būdu. Taigi tradicinė
infliacijos teorija išsprendžia vieną problemų grupę, tačiau sukuria kitą –
labai ypatingos pradinės būsenos poreikį. Ta nulinio laiko problema pašalinama
Visatos sukūrimo teorijoje...
... nors mes dar neturime išbaigtos kvantinės
gravitacijos teorijos, vis dėlto žinome, kad visatos pradžia buvo kvantinis
įvykis...
... taip yra ir su mūsų visatos iškreivinimu – jis
(turbūt gravitacija) ištempia arba sumažina atstumą tarp dviejų taškų erdvėje,
keisdamas jos geometriją ar formą, kurią galima išmatuoti iš visatos vidaus. Laiko
iškreivinimas analogiškai ištempia ar suspaudžia laiko intervalus.
... Laikas ir erdvė gali susipinti, todėl jų
tempimas ir suspaudimas taip pat lems ir tam tikrą „susimaišymo“ kiekį. Toks susimaišymas
svarbus ankstyvojoje visatoje ir yra esminis, siekiant suprasti laiko pradžią. ..
nors Einšteino bendroji reliatyvumo teorija suvienijo laiką ir erdvę į
erdvėlaikį ir šiek tiek laiką sumaišė su erdve, laikas vis tiek tebebuvo
atskiras nuo erdvės ir turėjo arba pradžią, arba pabaigą, arba tęsėsi amžinai. Tačiau, kai tik reliatyvumo teoriją papildome
kvantinės teorijos efektais, ekstremaliais atvejais iškreivinimas gali taip
smarkiai pasireikšti, kad laikas elgiasi taip, kaip bet kuris kitas erdvės
matmuo.
Ankstyvojoje visatoje – kai visata buvo pakankamai
maža, kad būtų valdoma ir bendrosios reliatyvumo, ir kvantinės teorijos – iš tikrųjų
buvo keturi erdvės matmenys ir nei vieno laiko... žvelgiant atgal į labai ankstyvą visatą, mums žinomas laikas
neegzistavo!
Įsivaizduokime, kad visatos pradžia buvo kaip
žemės pietų polius, o platumos laipsniai atiliko laiko vaidmenį. judant į
šiaurę, pastovios platumos apskritimai, vaizduojantys visatos dydį, plėstųsi. Visata
prasidėtų kaip taškas pietų poliuje, tačiau pietų polius yra panašus į kitus
taškus. Klausimas, kas buvo prieš visatos pradžią, taptų beprasmis, kadangi
piečiau pietų poliaus nieko nėra. Šiame paveiksle erdvėlaikis neturi ribų – tie
patys gamtos dėsniai kaip pietų poliuje galioja ir kitose vietose. Analogiškai,
kai sumaišoma bendroji reliatyvumo teorija su kvantine, klausimas, kas nutiko
prieš visatos pradžią, tampa beprasmis. Ši mintis, kad istorijos turi būti
uždaros ir neturėti nei pradžios nei pabaigos, vadinama be ribų sąlyga.
Per visą istoriją
daugelis, įskaitant Aristotelį, tikėjo, kad visata turėjo visada egzistuoti,
taip išvengiant klausimo, kaip ji buvo sukurta. Kiti manė, kad visata turėjo
pradžią, ir tai naudojo kaip argumentą Dievo egzistavimui pagrįsti. Suvokimas,
kad laikas elgiasi kaip erdvė, pateikia naują alternatyvą. Ji panaikina labai
seną prieštaravimą, kad visata turi pradžią, tačiau taip pat reiškia, kad
visatos pradžia buvo valdoma mokslinių dėsnių ir jai išjudinti nereikia dievo
<?????????????????>.
... visata atsirado spontaniškai, prasidėdama
kiekvienu galimu būdu. Dauguma jų atitinka kitas visatas. Dauguma visatų labai
skiriasi ir tik kelios iš jų yra panašios į mūsiškę... Iš tikrųjų (?????)
egzistuoja daugybė visatų su daugybe skirtingų fizikos dėsnių rinkinių. Kai kurie
žmonės ųią idėjo laiko paslaptyje, vadina multivisatų koncepcija, tačiau tai
tėra skirtingos Feinmeno istorijų sumų išraiškos.
... Mes esame kvantinių fluktuacijų labai
ankstyvoje visatoje produktas. Būnant religingam tikrai galima pasakyti, kad
Dievas žaidžia kauliukais.
... Norėdami patiekti kosmologinę prognozę, turime
suskaičiuoti visos visatos būsenų esamuoju laiku tikimybes....
... Remiantis M teorija erdvėlaikis turi 10 erdvės
matmenų ir 1 laiko. Esmė ta, kad 7 erdvės matmenys yra taip kompaktizuoti, kad
jų net nepastebime, todėl iliuzija, kad egzistuoja tik likę 3 mums žinomi
dideli matmenys. Vienas iš pagrindinių atvirų M teorijos klausimų – kodėl mūsų
visatoje daugiau nėra didelių matmenų ir kodėl kai kurie matmenys
kompaktizuoti?... kvantinė tikimybė, kad visata turi daugiau nei 3 stambius
erdvės matmenis, yra nereikšminga, kadangi jau nustatėme, jog mes esame
visatoje, kuri turi 3 didelius erdvės matmenis... mus domina tik istorijos susijusios
su šiais trimis...
Šimtus metų žmonės manė, kad Žemė yra unikali ir
yra Visatos centre. Šiandien mes žinome, kad mūsų Galaktikoje yra šimtai
milijardų žvaigždžių, kad yra šimtai milijonų galaktikų ir didelė jų dalis turi
planetų sistemas. Šiame skyriuje pateikti rezultatai rodo, kad pati mūsų visata
yra tik viena iš nedaugelio ir jai būdingi dėsniai nėra apibrėžti vieninteliu
būdu. Tai turėtų nuvilti tuos, kurie tikėjosi galutinės teorijos, visko
teorijos, kuri atskleistų fizikos prigimtį. Mes negalime numatyti atskirų savybių,
tokių kaip didelių erdvių matmenų skaičius ar vidinė erdvė, kuri apibrėžia
egzistuojančius fizikinius dydžius (tokius kaip elektrono masė ir kitų
elementariųjų dalelių masė ir krūvis). Vietoj to, remdamiesi jų vertėmis, mes
pasirenkame istorijas, kurios duoda įnašą į Feinmeno sumą...
Mūsų saulės sistema pasižymi kita „atsitiktine“
savybe, be kurios nebūtų išsivysčiusios sudėtingos gyvybės formos. Pavyzdžiui,
dėl Niutono dėsnių planetų orbitos gali būti tik apskritimai arba elipsės. Elipsės
suspaudimo laipsnis aprašomas ekscentricitetu, skaičiumi tarp 0 ir 1. Artimas 0
ekscentricitetas reiškia figūrą, artimą apskritimui, o artimas 1 – reiškia
labai suspaustą elipsę. Žėmės ekscentricitetas tėra 2% - beveik apskritiminė
orbita.
Sezoniniai klimato pokyčiai žemėje daugiausiai
priklauso nuo žemės sukimosi ašies pasvirimo kampo į jos orbitą apie saulę. Žiemos
metu šiauriniame pusrutulyje šiaurės polius yra nukreiptas nuo saulės.. faktas,
kad šiuo metu žemė yra arčiausiai saulės – tik 91,5 mln. mylių atstumu ,
lyginant su 94,5 mln. mylių atstumu liepos pradžioje – turi labai nedaug įtakos
temperatūrai, lyginant su pasvirimo kampo įtaka. Bet planetose, kurių didelis
ekscentricitetas, kintančio atstumo iki saulės įtaka gerokai didesnė... mums
pasisekė.
Mums taip pat labai pasisekė dėl mūsų saulės masės
santykio su atstumu iki jos. Taip yra todėl, kad žvaigždės masė lemia jos
išspinduliuojamos energijos kiekį. Didžiausios žvaigždės masė apie 100 kartų
viršija mūsų saulės masę, o mažiausios yra apie šimtą kart mažesnės. Tačiau esant
dabartiniam atstumui nuo žemės iki saulės, jeigu pastarosios masė būtų bent 20
procentų mažesnė ar didesnė, Žemė būtų šaltesnė už dabartinį Marsą arba
karštesnė už dabartinę Venerą...
... Iš pradžių senesnės žvaigždės ima kaupti helį,
kuris susidaro susidūrus 2 vandenilio branduoliams. Šis susijungimas yra
mechanizmas, kuris leidžia žvaigždėms gaminti energiją ir mus šildyti. Savo ruožtu,
du helio atomai susiduria sudarydami berilį – atomą, turintį 4 protonus. Kai tik
atsiranda berilis, iš principo, jis galėtų susidurti su 3 helio branduoliu ir
sudaryti anglį. Bet taip neatsitinka, nes susidaręs berilio izotopas beveik iš
karto suskyla į 2 helio branduolius.
Situacija pasikeičia, kai žvaigždė išbaigia vandenilį.
Kada tai atsitinka, žvaigždės šerdis kolapsuota, kol jos centro temperatūra
padidėja iki beveik 100 mln. laipsnių. Esant tokioms sąlygoms, branduoliai taip
dažnai susiduria vienas su kitu, kad kai kurie berilio branduoliai susiduria su
helio branduoliu net nespėję skilti. Tada berilis gali jungtis su heliu ir
sudaryti stabilų anglies izotopą... žvaigždė ciklo pabaigoje susprogsta kaip
supernova ir išmeta anglį ir kitus sunkesnius elementus, kurie vėliau
kondensuojasi į planetas... paprasta fizika prognozuoja, kad anglies gamybos
greitis „trigubo alfa“ (anglies kūrimas iš kitas helis dalyvaujantis reakcijoje)
proceso metu turėtų būti labai mažas. Nepaisant to, 1952 metais Hoilis
išpranašavo, kad berilio ir helio branduolių energijų suma turėtų būti beveik
lygi tam tikra susidariusio anglies izotopo kvantinės būsenos energijai,
situacija vadinama kvantiniu rezonansu, o tai gerokai padidina branduolinės
energijos reakcijos greitį. .. Fauleris tai atrado... nagrinėdami stipriojo
antropinio principo pagrįstumą, neseniai fizikai ėmė savęs klausinėti, o į ką
būtų panaši visata, jei gamtos dėsniai būtų kitokie. Dabar mes galime sukurti
kompiuterinius modelius, kurie mums pasako, kaip trigubos alfa reakcijos
greitis priklauso nuo fundamentaliųjų gamtos jėgų stiprio. Šie skaičiavimai rodo,
kad net mažas stipriosios branduolinės jėgos stiprio pokytis puse procento arba
elektrinės jėgos pokytis 4 procentais kiekvienoje žvaigždėje sunaikintų arba
beveik visą anglį, arba visą deguonį ir, kaip mes žinome, gyvybės atsiradimo
galimybę... dauguma fundamentaliųjų konstantų mūsų teorijose, pasirodo,
tiksliai parinktos ta prasme, kad, jas truputį pakeitus, mūsų visata iš esmės
būtų kitokia ir daugeliu atvejų netinkama gyvybei išsivystyti. Pavyzdžiui,
jeigu branduolinė jėga, silpnosios sąveikos jėga, būtų daug mažesnė,
ankstyvojoje visatoje visas vandenilis būtų pavirtęs heliu, taigi nebūtų
normalių žvaigždžių; jeigu būtų daug stipresnė, sprogstančios supernovos
nenusimestų savo išorinių sluoksnių, todėl tarpžvaigždinėje erdvėje neatsirastų
iš sunkesnių elementų sudarytos planetos, reikalingos gyvybei puoselėti. Jeigu protonai
būtų 0,2 procento sunkesni, jie suskiltų į neutronus, tuo destabilizuodami
atomus. Jei protoną sudarančių kvarkų masių suma būtų pakeista bent 10 procentų,
tai būtų gerokai mažiau stabilių atomo branduolių, iš kurių mes esame sudaryti;
iš tikrųjų kvarkų masių suma atrodo griežtai optimizuota tam, kad galėtų
egzistuoti didžioji dauguma stabilių branduolių... pagal gravitacijos dėsnius
tik trimatėje erdvėje gali egzistuoti stabilios elipsinės orbitos. Apskritiminės
orbitos yra galimos ir kituose matmenyse, bet jos, kaip bijojo Niutonas, yra
nestabilios. Visose erdvėse, išskyrus trimatę, net mažytis triktdis, toks, kurį
sukelia kitų planetų trauka, išvestų planetą iš jos apskritiminės orbitos ir
priverstų ją spirališkai artėti arba tolti nuo saulės... be to, didesnio
skaičiaus negu 3 matmenų erdvėse gravitacinė jėga tarp dviejų kūnų didėjant
atstumui, mažėtų sparčiau nei trijų matmenų. Trimatėje erdvėje, atstumui
padidėjus dvigubai, gravitacinė jėga sumažėtų 4 kartus; keturmetėje – 8; penkiametėje
– 16 kartų... Atominiais atstumais elektrinės jėgos elgtųsi
kaip gravitacinės. Tai reiškia, kad elektronai atomuose arba pabėgtų, arba spirališkai
nukristų į branduolius... atrodo, kad jei tik fizikinių dėsnių detalėse nebūtų
daugybės stulbinamų sutapimų, žmonės ir panašios gyvybės formos niekada nebūtų
atsiradę... (bet čia pat autorius primena M teoriją su 10^500 galimų visatų)... dabar stebima visata – tėra viena iš daugelio,
lygiai kaip ir mūsų saulės sistema... taip ir gamtos dėsnių sutapimai gali būti
paaiškinti daugybės visatų egzistavimu... Bet kaip Darvinas išaiškino, kokiu
būdu galėjo atsirasti nepaprasta gyvybės formų įvairovė be jokios aukštesnės
būtybės įsikišimo, taip ir multivisatų koncepcija gali išaiškinti tikslius
gamtos dėsnių atitikimus be labdaringo kūrėjo pagalbos, kuris sukūrė visatą mūsų
naudai.
