ما هو "لا شيء" ؟ يقول عالم الفيزياء الفلكية مارتن ريس

الفلاسفة قد ناقش طبيعة "العدم", "لا", "لا شيء" ، "الفراغ" منذ آلاف السنين ، ولكن ماذا يمكن للعلم الحديث أن أقول ؟ سيتم الإجابة على هذا السؤال من قبل مارتن ريس, عالم الفلك من الملكيه و أستاذ فخري في علم الكونيات والفيزياء الفلكية في جامعة كامبريدج. وهو ما يفسر أنه عندما الفيزياء مناقشة "لا شيء" ، تعنيه فارغة الفضاء (الفراغ). هذا قد تبدو عادية جدا ، ولكن تبين التجارب أن مساحة فارغة هي في الواقع ليست فارغة — أنه يخفي الطاقة الغامضة التي يمكن أن تقول لنا شيئا عن مصير الكون.

مقابلة مع مارتن الأرز عرض سجل المحادثة.

مساحة فارغة هو نفسه لا شيء ؟

مساحة فارغة يبدو لنا أن لا شيء. قياسا على الماء يمكن أن تظهر أن "لا شيء" بالنسبة للأسماك — أنه لا يزال عندما كنت تأخذ كل شيء آخر أن تسبح في البحر. وبالمثل ، فإن مساحة فارغة تتحول إلى أن تكون معقدة جدا في الممارسة.

نحن نعرف أن الكون فارغ جدا. متوسط كثافة الفضاء عن ذرة واحدة مقابل كل عشرة متر مكعب — بيئة أكثر متفرق من أي فراغ يمكننا الحصول على الأرض. ولكن حتى إذا قمت بإزالة كل ما يهم المساحة لديه نوع من المرونة ، التي (كما أكد ذلك مؤخرا) ، يسمح موجات الجاذبية — تموجات من الفضاء نفسه — سوف تنتشر. وعلاوة على ذلك, علمنا أن مساحة فارغة هي غريبة نوعا من الطاقة.

لقد علمت عن هذا الفراغ الطاقة في القرن 20 مع ظهور ميكانيكا الكم ، وهو ما يفسر سلوك الذرات والجزيئات على أصغر المقاييس. ويستنتج من هذا أن مساحة فارغة يتكون من حقل تقلبات الخلفية الطاقة الذي يعطي الحياة إلى الأمواج و الجسيمات الافتراضية التي تظهر و تختفي في أي مكان. حتى أنها يمكن أن تخلق قوة صغيرة. ولكن ماذا عن مساحة فارغة كبيرة على جداول ؟

حقيقة أن مساحة فارغة يخلق نطاق واسع القوة ، تم اكتشافه قبل 20 عاما. علماء الفلك أن توسع الكون يتسارع. كانت مفاجأة. حول توسيع معروف منذ أكثر من 50 عاما ، ولكن يعتقد أن التوسع سوف يتباطأ بسبب الجاذبية التي المجرات وغيرها من الهياكل. ولذلك كل ما كان مفاجأة كبيرة أن التباطؤ بسبب الجاذبية قد تحول إلى شيء "نقل" التمديد. اتضح أنه في مساحة فارغة هناك الطاقة ، مما يخلق نوع من التنافر التي تفوق قوة الجاذبية على هذه المقاييس الكبيرة. هذه الظاهرة هي الطاقة المظلمة — لا يصدق معظم من مظاهر حقيقة أن مساحة فارغة لا تخلو من التجاعيد و ليست فارغة. علاوة على ذلك, هذا الواقع يحدد مصير الكون.

هل هناك حدود لما يمكننا أن نتعلم ؟ في نطاق تريليون تريليون مرة أصغر من الذرة ، الكم تقلبات الزمن في الفضاء يمكن أن يكون ليس فقط الجسيمات الافتراضية ، ولكن الظاهري الثقوب السوداء. فمن خلال ذلك نستطيع أن نلاحظ أن نفهم أن ما لا يقل عن افتراضية نحن بحاجة إلى الجمع بين نظرية الجاذبية مع ميكانيكا الكم و هذا من الصعب بشكل لا يصدق.

هناك عدة نظريات تهدف إلى فهم هذا ، من بينها الأكثر شهرة هي نظرية الأوتار. ولكن أيا من هذه النظريات لم متصلا مع العالم الحقيقي — حتى أنها لا تزال لا أساس لها من الصحة. أعتقد أن الجميع تقريبا تدرك أن الفضاء نفسه لديه بنية معقدة على النطاق الصغير ، حيث الجاذبية و الآثار الكمومية.

ونحن نعلم أن الكون له ثلاثة أبعاد الفضاء: يمكنك تحريك اليسار واليمين ، إلى الأمام والخلف ، صعودا وهبوطا. الوقت هو مثل البعد الرابع. ومع ذلك ، هناك شكوك قوية بأن إذا قمت بزيادة نقطة صغيرة جدا في الفضاء حتى تشعر أنه صغير الحجم, سوف تجد أنه سوف تتأثر اوريغامي من خمسة أبعاد إضافية أننا لا يمكن أن نرى. مثل إذا نظرت إلى الخرطوم من مسافة واعتقد انه كان مجرد خط. يقترب ، كنت أرى أن قياس واحد هو في الواقع ثلاثة. سلسلة نظرية ينطوي على الرياضيات المعقدة — وكذلك النظريات المتنافسة. لكن هذه النظرية التي سوف تحتاج إذا كنا نريد أن نفهم في مستوى أعمق الأقرب إلى الفراغ ، التي يمكنك أن تتخيل: مساحة فارغة الواضح.

في فهم كيف يمكن أن نفسر أن لدينا كامل توسع الكون من لا شيء ؟ يمكن أن تبدأ فعلا مع تقلبات صغيرة من فراغ الطاقة ؟

غامضة بعض التحولات أو التقلبات يمكن أن تسبب فجأة جزء من الفضاء بدأت في التوسع — لذا اقترح بعض المنظرين. التقلبات الكامنة في نظرية الكم يمكن أن يهز الكون كله ، إذا كان مضغوط بما فيه الكفاية على نطاق صغير. كان لا بد أن يحدث لحوالي 10^-44 ثوان بلانك. في هذه المقاييس من الزمان والمكان مرتبطان حتى فكرة ساعة موقوتة لا معنى له. يمكننا استقراء الكون مع وجود درجة عالية من الثقة مرة أخرى إلى نانوثانية مع احتمال كبير أقرب إلى بلانك. ولكن بعد أن التخمينات لا تملك القوات الفيزياء على هذا النطاق يتم استبدال بعض أخرى أكثر تعقيدا من الناحية النظريه.

إذا كنت يمكن أن يكون بحيث تقلب في بعض عشوائي جزءمساحة فارغة أعطى الحياة إلى الكون, لماذا نفسه لا يمكن أن يحدث مع آخر جزء من مساحة فارغة تعطي الحياة الأكوان المتوازية في حصر المتعدد ؟

فكرة أن الانفجار الكبير ليس واحد فقط ، وهذا ما نراه في التلسكوبات هو جزء صغير من الواقع المادي, هو جدا شعبية بين الفيزيائيين. و هناك العديد من الإصدارات من الدوري الكون. فقط قبل 50 عاما كان هناك أدلة قوية على أن الانفجار الكبير حدث من أي وقت مضى. ولكن لأن هناك تكهنات بأنه يمكن أن يكون سوى حلقة في الدوري الكون. وهناك أيضا الاتجاه نحو فهم هذا الواقع المادي هو أكبر بكثير من مقدار المساحة والوقت الذي يمكن أن نشعر ، حتى مع مساعدة من التلسكوبات القوية.

لذلك ليس لدينا أي فكرة, هناك ضجة كبيرة واحدة أو كانت هناك العديد منهم هناك سيناريوهات توقع الكثير من انفجارات كبيرة السيناريوهات التي التنبؤ واحد. أعتقد أننا يجب أن استكشاف كل منهم.

ما هو نهاية في انتظار الكون ؟

أسهل التنبؤ عن المستقبل البعيد — الكون تواصل توسيع أسرع وأسرع ، أصبحت أكثر باردة وفارغة. الجسيمات يمكن أن تسوس لا حل في الفراغ. ونحن يمكن أن يكون في كمية كبيرة من الفضاء ، ولكن سيكون أكثر فارغة من الفضاء الآن. هذا هو واحد من السيناريوهات. وهناك آخرون الذين يتوقعون عكس اتجاه الطاقة المظلمة من التنافر الجذب التي سوف ضغط في ضيق نقطة.

لا يزال هناك فكرة روجر بنروز أن الكون سوف يستمر في التوسع ، أصبحت أكثر المخفف ، ولكن عندما لن يكون هناك سوى الفوتونات والجسيمات الخفيفة الكائنات في ذلك perekalivatsja و الفضاء يصبح نوعا من مولد جديد الانفجار الكبير. وسوف تكون غريبة جدا النسخة القديمة الدورية الكون — ولكن من فضلك لا تطلب مني أن أشرح بنروز الأفكار.

كيف أنت واثق أن العلم يوما ما تكشف سر ما هو "لا شيء" ؟ حتى لو استطعنا إثبات أن الكون بدأ من حالة غريبة من التقلبات في فراغ المجال, ربما لا يجب أن نطرح هذا السؤال ، أين هذا من فراغ الصندوق ؟

العلم هو محاولة لإعطاء إجابات, ولكن في كل مرة نجد لهم ، وهناك أسئلة جديدة — سوف لا يكون لديك صورة كاملة. عندما بدأت البحث في أواخر 1960s ، كانت هناك شكوك أن الانفجار الكبير كان في الواقع. الآن لا شك فيه مدة أطول, و يمكننا القول بكل دقة عن 2% أن الكون كان نفس كل 13.8 مليار سنة الأولى نانوثانية. هذا التقدم الكبير. يبعث على التفاؤل أن نصدق أنه في السنوات ال 50 المقبلة سوف نفهم مسائل معقدة حول ما يحدث في الكم أو "التضخم" عصر.

ولكن بالطبع سؤال آخر يطرح نفسه: كيف العلم يصبح من المفهوم أن المخ البشري ؟ قد يكون من أن الرياضيات من نظرية الأوتار هو في المعنى وصف حقيقي للواقع ، لكننا لن تكون قادرة على فهم ذلك جيدا بما فيه الكفاية للتحقق من خلفية أي حقيقية الملاحظة. ثم قد تضطر إلى الانتظار بعض الناس للحصول على فهم أفضل.