Ende des 19. Jahrhunderts schien im Großen und Ganzen bereits alles mit der Struktur der Natur und ihren Gesetzen klar zu sein. Es blieb aus irgendeinem Grund, sich mit kleinen Details und lästigen Problemen wie einem offenen Elektron und kleinen Diskrepanzen zwischen der realen und der berechneten Umlaufbahn von Merkur zu befassen. Niemand hätte gedacht, dass eine wissenschaftliche Revolution kommen würde und dass die Relativitätstheorie, die Quantenmechanik und die Atomphysik auftauchen würden. Zu Beginn des 21. Jahrhunderts scheint sich die Geschichte zu wiederholen.
In den letzten 10 Jahren hat die Wissenschaft bereits eine ausreichende Anzahl von Rätseln angehäuft, deren Lösung zu einer weiteren wissenschaftlichen Revolution führen kann. Die Phänomene, die von Astronomie, Physik und Geowissenschaften entdeckt wurden, sowie einige, die noch nicht gefunden wurden (wie ein Monopol), passen daher nicht in moderne Vorstellungen von Natur, die sie benötigen, wenn sie im Rahmen bestehender Theorien keine akzeptable Erklärung finden Änderungen an diesen Theorien.
"Chaskor" entschied sich zunächst für sieben Phänomene, deren Suche nach einer Erklärung für die Wissenschaften des Universums von entscheidender Bedeutung sein könnte - Astrophysik und Kosmologie.
1. Achse des Bösen
Mitte des letzten Jahrhunderts schlugen Kosmologen (einer der ersten, der auf diese Idee kam, war Georgy Gamow) vor, dass nach dem Urknall, der unser Universum hervorbrachte, schwache Reststrahlung verbleiben sollte. Er wurde 1965 von den amerikanischen Wissenschaftlern Penzias und Wilson entdeckt (und 1978 erhielten sie dafür den Nobelpreis für Physik). Und im Allgemeinen gab es keine besonderen Probleme mit dieser Reliktstrahlung, bis die Genauigkeit der Instrumente eine bestimmte Schwelle erreichte, ab der britische Astrophysiker 2005 ein erstaunliches Phänomen entdeckten. Das Muster der CMB-Verteilung erwies sich anstelle der erwarteten zufälligen Verteilung von etwas mehr und etwas weniger "heißen" Regionen, die in beliebiger Reihenfolge über das Universum verstreut sind, als in eine bestimmte Richtung geordnet. Dieses Bild erhielt den durchschlagenden Spitznamen "Achse des Bösen", obwohl natürlichWenn es etwas Ärger verursachte, war es nur das Grundprinzip der Isotropie des Raums oder einfacher die Idee, dass das Universum im Wesentlichen dasselbe ist, in welche Richtung auch immer Sie es betrachten. Wenn die kosmische Strahlung eine gewisse Orientierung hat, wird es zusammen mit diesem Prinzip notwendig sein, die Ideen über die Geschichte des Universums, die die moderne Kosmologie hat, loszuwerden.
Vielleicht ist es gar nicht so schlecht. Es ist möglich, dass ein Galaxienhaufen, der nicht weit von uns entfernt ist, die Homogenität der Strahlung beeinträchtigt. Am Ende können wir das Universum bisher ausschließlich aus der Nähe des Sonnensystems, dh aus unserer eigenen Galaxie, beobachten. Vielleicht bringen die Daten, die Astrophysiker bis Ende 2012 von den Instrumenten des von der NASA gestarteten Planck-Satelliten erhalten, Klarheit in das Bild der Hintergrundstrahlung.
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2. Galaktische Blasen
Selbst in unserer Galaxie gibt es viele weitere interessante und unverständliche Dinge. Die neuesten Daten eines anderen NASA-Satelliten, Fermi, haben die Astronomen gründlich verwirrt. Das Röntgenteleskop hat zwei riesige (nein, nicht so, - RIESIGE) Kugelformationen neben dem Zentrum unserer Galaxie entdeckt. Ihr Durchmesser beträgt ungefähr 25.000 Lichtjahre, dh ihre beiden Durchmesser entsprechen ungefähr der Hälfte oder einem Drittel des Durchmessers der Milchstraße. Diese beiden "Blasen" emittieren aktiv im Bereich der harten Gammastrahlung. Wenn wir in diesem Bereich sehen könnten, würden die „Blasen“die Hälfte des Himmels einnehmen. Die Strahlungsenergie jeder der "Blasen" entspricht ungefähr der Explosion von 100.000 Supernovae auf einmal.
Woher diese "Blasen" kommen, können Astrophysiker nicht sagen, wenn sie vorsichtig davon ausgehen, dass sie als Ergebnis der starken Emissionen eines riesigen Schwarzen Lochs im Zentrum der Galaxie entstanden sind. Zwar haben Astronomen so etwas noch nie gesehen. Und um sich vorzustellen, welche Art von Katastrophe solch lebendige Konsequenzen hinterlassen könnte, können sie es immer noch nicht.
3. Dunkler Strom
Wenn wir in unserer eigenen Galaxie einige seltsame Blasen finden könnten, was können wir dann von den Orten im Universum erwarten, die wir immer noch nicht sehen und in den nächsten Milliarden Jahren nicht sehen werden - einfach weil sie zu weit von uns entfernt sind. Wenn wir uns auf dasselbe Prinzip der Isotropie stützen, scheint nichts allzu Überraschendes zu erwarten zu sein. Aber du musst.
2008 arbeitete eine Gruppe von Forschern unter der Leitung von Alexander Kashlinsky am NASA Research Center. Goddard entdeckte, dass sich mehrere Galaxienhaufen mit ungewöhnlich hoher Geschwindigkeit (ca. 1000 km / s) auf einen kleinen Bereich des Sternenhimmels zwischen den Sternbildern Centaurus und Parus zubewegen. Dieser galaktische Strom, den Kashlinsky "dunkel" nannte, zu Ehren der mysteriösen dunklen Materie und der dunklen Energie.
Was an dieser Bewegung ungewöhnlich ist, ist, dass es in der angegebenen Region des Weltraums nichts gibt, was diese riesigen Sternhaufen anziehen könnte. Oder nicht sichtbar. Es ist möglich, dass sich das, was sie anzieht, jenseits des Horizonts des sichtbaren Universums befindet. Aber was? Offensichtlich etwas sehr Großes. Das einzige Problem ist, dass dieses "etwas sehr Großes" SEHR GROSS sein muss. So groß, dass es alles übersteigen sollte, was die moderne Astronomie bisher im Weltraum erkennen konnte.
Aber selbst wenn noch unbekannt ist, was es ist, hat die Kosmologie bereits ein Problem. Wenn solch ein kosmischer Leviathan irgendwo da draußen existiert, dann müssen solche Leviathaner woanders auftauchen. Aber ich kann sie nicht sehen.
Es gab sogar den Verdacht, dass dieses unglaubliche Etwas vielleicht überhaupt nicht aus unserem Universum stammt. Vielleicht ist dies eine Bestätigung einer der alternativen kosmologischen Theorien, nach denen unser Universum überhaupt nicht allein ist, aber daneben (obwohl nicht sehr klar ist, in welchem Sinne - daneben) gibt es andere, und eine Art Nachbar zieht Tausende an Metagalaxie?
4. Variable Konstante
Anscheinend wissen wir wirklich nichts über die Natur. Indirekte Bestätigung, dass das Universum nicht einheitlich geordnet ist, sind die neuesten Daten australischer Astrophysiker, die auf die Idee kamen, Spektralanalysedaten zu vergleichen, die von Teleskopen erhalten wurden, die verschiedene Regionen des Weltraums beobachten. Wenn ihre Berechnungen korrekt sind (und in den 10 Jahren, die seit der ersten Veröffentlichung vergangen sind, konnte niemand ihre Schlussfolgerungen widerlegen), ist eine der grundlegenden physikalischen Konstanten - die Feinstrukturkonstante, die für eine der drei Hauptarten der Wechselwirkung von Materie verantwortlich ist (elektroschwach) - überhaupt nicht vorhanden ist konstant und das Verhältnis von elektrischer Ladung zu Lichtgeschwindigkeit ändert sich je nach Ort im Universum. Darüber hinaus zeigt die Karte des Ortes der "Achse" der Änderungen der Konstanten ungefähr die gleiche Richtung wie die Metagalaxien im "dunklen Strom" von Kashlinsky.
Astrophysiker fordern bereits eine Klärung der Berechnungen der Australier, und Physiker sind empört, weil die Zustimmung zur Variabilität der Konstanten wie das Erzwingen einer neuen Erfindung der modernen Physik ist. Und gleichzeitig zuzugeben, dass die Menschheit wirklich an einem seltsamen Ort im Universum (oder in einem seltsamen Universum) erschien, wo es die am besten geeigneten Bedingungen dafür gab.
5. Asymmetrische Schwerkraft
Für die Anomalien der Konstanten ist es jedoch auch nicht notwendig, bis ans Ende der Welt zu reisen (jedoch ist nicht alles mit dem Licht klar, sondern mehr dazu weiter unten). Vor einigen Jahren machten Mitarbeiter derselben amerikanischen NASA darauf aufmerksam, dass ihr Raumschiff nicht genau wie geplant im Sonnensystem flog.
Ingenieure, die planen, Raumfahrzeuge auf entfernte Planeten zu bringen, haben seit langem erkannt, dass es möglich ist, ihre Triebwerke beim Arbeiten zu unterstützen, wenn sie die Anziehungskraft nahegelegener Planeten oder der Sonne nutzen: Wenn sie auf der richtigen Flugbahn an ihnen vorbeifliegen, kann das Raumfahrzeug zusätzliche Beschleunigung erhalten und die Dauer von Weltraumexpeditionen erheblich verkürzen und Treibstoff sparen.
Ein genauer Vergleich der berechneten und realen Flugbahnen ergab jedoch, dass die Fahrzeuge eine ungeplante Beschleunigung erhalten können. Im Dezember 1990 nutzte das Galileo-Raumschiff die Erde selbst, um zu beschleunigen, bevor es zum Jupiter ging. Infolgedessen erhielt er eine zusätzliche Beschleunigung, die nicht im Zeitplan vorgesehen war und 3,9 mm / s betrug. Ein anderes Gerät, das 1998 an den Shoemaker-Kometen gesendet wurde, erhielt eine noch größere Beschleunigung - 13,5 mm / s.
Diese Abweichungen sind gering und hatten glücklicherweise keinen Einfluss auf die Ergebnisse der Expeditionen, aber die Forscher können sie immer noch nicht erklären, zumindest aus Sicht der normalen Physik. Alternative Erklärungen reichen jedoch aus - von der möglichen Asymmetrie des Gravitationsfeldes und dem Einfluss der Dunklen Materie bis zur Notwendigkeit, die Relativitätstheorie zu ändern oder sogar den Standpunkt zur Konstanz der Lichtgeschwindigkeit zu ändern.
6. Langsames Licht
Im Jahr 2005 machten Astronomen, die mit dem MAGIC-Röntgenteleskop am Observatorium auf den Kanarischen Inseln arbeiteten und einen Röntgenstrahl aus dem 500 Millionen Lichtjahre entfernten Zentrum der Markarian 501-Galaxie beobachteten, auf eine unverständliche Anomalie aufmerksam. Hochenergetische Gammaquanten wurden 4 Minuten später vom Teleskop erfasst als niederenergetische Quanten. In diesem Fall erschienen diese Photonen gleichzeitig.
Wenn wir der speziellen Relativitätstheorie folgen, kann dies nicht sein. Weil sich elektromagnetische Strahlung im Vakuum mit der gleichen Geschwindigkeit ausbreiten muss - der Lichtgeschwindigkeit. Unabhängig von der Energie dieser Strahlung. Wenn Sie den Ergebnissen von Beobachtungen glauben, ist die Lichtgeschwindigkeit überhaupt keine Konstante und hängt von der Energie der Lichtphotonen ab.
Beobachtungen von der Erde bestätigten auch die Daten des Fermi-Röntgenteleskops, das eine 20-minütige Verzögerung von harten Gammastrahlen aufzeichnete, die gleichzeitig mit Photonen niedrigerer Energie als Folge einer Art kosmischer Katastrophe in einer Entfernung von 12 Milliarden Lichtjahren emittiert wurden.
Vor allem die Entwickler der Theorie der Quantengravitation waren von diesen Ergebnissen begeistert, die im Gegensatz zu Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie solche Verschiebungen vorsehen. Vielleicht war es aber auch hier nicht ohne dunkle Energie. Oder ohne Holographie.
7. Gravitationsgeräusche
Eine der Konsequenzen der allgemeinen Relativitätstheorie (es ist auch die moderne Gravitationstheorie) ist das Vorhandensein von Gravitationswellen, die das Raum-Zeit-Kontinuum zum Beispiel durch die Kollision einiger großer (okay, SEHR GROSSER) Weltraumobjekte, zum Beispiel massives Schwarz, biegen sollten Löcher.
Bisher hat jedoch niemand diese Wellen registriert. Vielleicht ist es einfach gescheitert: Schließlich müssen die Detektoren dieser Wellen einfach sehr groß sein. Einer dieser Detektoren - GEO600 - wurde vor einigen Jahren für gemeinsame Experimente von Wissenschaftlern aus Großbritannien und Deutschland in der Nähe von Hannover gebaut. Auch dieser Detektor hat Gravitationswellen noch nicht erfasst. Es ist jedoch möglich, dass er versehentlich einen Beweis für eine andere Gravitationstheorie erhalten hat.
Im Jahr 2008 Physiker Craig Hogan vom National Laboratory. Fermi (USA) formulierte das Konzept, dass unsere physische Realität das Ergebnis der Projektion der Grenzen des Universums ist. Er nannte es das holographische Prinzip. Die Informationen, die sich auf die Grenzen des Universums konzentrieren, werden nicht kontinuierlich darüber verteilt, sondern bestehen aus "Bits", deren Größe den sogenannten Raumquanten entspricht. Hogan blieb nicht bei theoretischen Entwicklungen stehen, sondern versuchte vorherzusagen, wie seine Theorie durch Experimente bestätigt werden kann: Detektoren von Gravitationswellen sollten das "Rauschen" der Raumzeit aufzeichnen. Und er schickte diese Berechnungen an das GEO600-Team.
Zufällig (oder nicht so sehr) versuchte ein Team von Wissenschaftlern in Hannover nur, mit dem Rauschen umzugehen, das der Detektor ständig aufzeichnete. Überraschenderweise stimmten die Parameter dieses Rauschens mit denen von Hogan überein. Es wird möglich sein zu überprüfen, ob das Rauschen im Detektor tatsächlich durch die Raumzeit selbst verursacht wird oder ob seine Ursache etwas prosaischer ist. Dies wird erst nach Abschluss der Feinabstimmung der Ausrüstung möglich sein, die 2011 abgeschlossen sein sollte. In der Zwischenzeit ist das Rauschen nirgendwo hingegangen und Wissenschaftler haben keine verständliche Erklärung - abgesehen vom holographischen Prinzip.
PS Wenn Sie darauf geachtet haben, werden Rätsel mit großen Maßstäben häufig mit den Phänomenen der kleinsten Maßstäbe in Verbindung gebracht - dem Niveau der Elementarteilchen. Über was die moderne Elementarteilchenphysik im nächsten Artikel herauszufinden versucht.
Verfasser: Vladimir Kharitonov
