Кризис квантовой модели Вселенной. Из книги "Пульсирующая Вселенная" Николая Горькавого
Во все, во что вы действительно верите, это существует.
Джеймс Джойс. «Улисс»
Учитывая правдоподобие вечной инфляции, я считаю, что любая космология, которая не ведет к вечному умножению Вселенной, вскоре станет считаться неправдоподобной, как вид бактерий, который не может размножаться.
Алан Гуз (1997)
С начала 1980-х годов активно развивалась концепция о том, что Вселенная является квантовым объектом, а ее механика с момента ее зарождения и до настоящего времени определяется гипотетическими квантовыми явлениями, такими как поле инфлатона и элементарная теория ВИМП. Вот что это такое означает частицы и отрицательное вакуумное давление. Все сущности, используемые в квантовой космологии, были введены без какой-либо серьезной теоретической или экспериментальной основы, но с большой надеждой, что мы получим их в будущем. Прошло 40 лет с тех пор, как эта концепция инфляции «взорвалась», поэтому уже можно подвести итоги ее обоснованности.
WIMP из темной материи: не найден
Интенсивный поиск вимпов с помощью многочисленных подземных экспериментов может привести к открытию вимпов в ближайшие годы или практически исключить существование этих частиц…
Куденко. «Тринити-вариант» (13 сентября 2011 г)
Хотя гипотезу о том, что черные дыры представляют собой темную материю, нельзя исключать, новые частицы в настоящее время являются основным путем к объяснению существования темной материи.
- Какую массу они могут иметь?
- Любой.
Академик И. Ткачев отвечает на вопросы Б. Штерна
(«Тринити-вариант», 7 декабря 2021 г)
Следуя предсказаниям квантовых космологов (которые были настолько расплывчаты, что на самом деле правильнее было бы назвать их догадками), физики десятилетия подряд обнаружили, что неуловимую темную частицу повсюду искали вимп. Случай.
В разных странах существует около десятка подземных лабораторий, где спускают несколько тонн детекторов в шахты глубиной до двух километров в надежде обнаружить загадочные частицы. Но ничего не работает. Детектор темных частиц будет запускаться в космос на воздушном шаре над Антарктидой во время краткосрочных экспедиций и в качестве постоянного прибора. В 2011 году на Международной космической станции для поиска частиц темной материи был установлен альфа-спектрометр бочкообразной формы AMS-02 стоимостью 2 миллиарда долларов, который был примерно в три раза дороже гравитационного детектора LIGO. К сожалению, в отличие от LIGO, постройка которого имела большой успех (см раздел 9.2), поиск частиц темной материи в AMS-02 оказался неудачным. Основная причина этого очевидна. Если бы эксперимент LIGO основывался на теоретических расчетах и предсказаниях хорошо проверенной теории Эйнштейна, то все эксперименты по поиску частиц темной материи основывались бы исключительно на многочисленных, но крайне нестабильных гипотезах. Это означает, что.
Ученые также проводили эксперименты по поиску темных частиц на Европейском Большом адроном коллайдере (БАК) и бурно реагировали на признаки отклонений от стандартной модели. В декабре 2015 года группа ученых, работающих на БАКе, сообщила о доказательствах существования новой частицы, не соответствующей стандартной модели элементарных частиц. Статистическая достоверность этого результата была низкой: в августе 2016 года та же группа пришла к выводу, что новых частиц не было, а лишь то, что инструменты показали статистические колебания. Но чтобы объяснить существование этой несуществующей частицы, теоретики за восемь месяцев опубликовали 600 научных работ, включая публикации в самых престижных физических журналах. Подобных «темных» фальстартов с другими инструментами было немало, но все они заканчивались разочарованием.
В 2017 году я посетил конференцию «Темное пространство» в Гваделупе, Франция. Сообщество темных частиц на конференции было впечатляющим. Почти все участники конференции были исследователями частиц темной материи (ВИМП, аксионов и других частиц). Их искали повсюду: подземные лаборатории, космос, ускорители. Каждый второй выступающий с гордостью демонстрировал карту мира, на которой изображено более десятка лабораторий. Они безуспешно искали эти темные частицы в течение 30 лет, но ценой больших денег. Поскольку рыбы не хватало, они хватались за соломинку. Например, было заявлено, что загадочные годовые колебания измерений некоторых приборов в Европе могут быть обусловлены колебаниями потока частиц темной материи из центра галактики. Атмосферные флуктуации также вызывают локальные флуктуации потока мюонов, но мы не знаем, найдем ли мы сезонные факторы, которые могли бы повлиять на измерения сверхчувствительного прибора. Обратите внимание, что попытки обнаружить эти годовые изменения на аналогичном оборудовании, специально изготовленном для этой цели в других странах, не увенчались успехом. Эти неудачи вызвали скандальные сомнения в правильности первоначальной методики наблюдения, которая не была прозрачной из-за какой-то секретной запатентованной технологии.
Во время дискуссии в Гваделупе застенчивый молодой человек спросил: «Что нам делать, когда все возможности обнаружения вимпов исчерпаны?» На это веселый старый голос ответил, что еще не все возможности испробованы, нужны только новые и более чувствительные эксперименты. Детектор, содержащий 3 тонны ксенона, ничего не даст? Тогда нам придется построить 300-тонный детектор. Перспективы были усеяны прилагательными: захватывающий, захватывающий, потрясающий! Было ясно, что решение проблемы темной материи вне квантовой парадигмы (или вне концепции «темных» частиц) будет губительным для этих людей. Один из выступавших начал свое выступление со следующего уверенного заявления: «Я не собираюсь обсуждать, почему мы верим в темную материю из субатомных частиц». Фактически, альтернативы WIMP практически никогда не рассматривались. Понятно, что никакой научный аргумент не может изменить предубеждения фанатичных искателей темных частиц, которые отказываются рассматривать альтернативные варианты. Это сообщество будет существовать до тех пор, пока есть денежный поток, чтобы его кормить.
Обоснование квантовой космологии: нет
Физики обсуждают различные типы гипотетических световых полей, энергия которых может действовать как темная энергия. Самое простое объяснение с теоретической точки зрения состоит в том, что плотность энергии нового поля со временем уменьшается. Для этого типа поля используется термин «квинтэссенция». Однако мы не можем исключить возможность обратного, если плотность энергии со временем увеличится. Этот тип поля называется фантомом.
Ученый В. Любаков
Неизвестный эффект управляет энергией вакуума, неизвестное поле создает квинтэссенцию, а неизвестный эффект связывает квинтэссенцию с плотностью материи во Вселенной.
Объяснение Кори Пауэллом современной космологии
За последние 40 лет ни одна из основных гипотез квантовой космологии не была доказана.
Обратите внимание: Японцы хотят уничтожать космический мусор с помощью плазменной пушки.
Как видно из обсуждения в предыдущем параграфе, пока не найдены элементарные частицы, ответственные за темную материю, диапазон возможных (пока неисследованных) значений массы ВИМП и сечения рассеяния принципиально сузился являюсь. Природа «самодельного» инфлатона, вызвавшего Большой взрыв, остается такой же загадочной, как и его создание. Хотя сильное начальное ускорение Вселенной решило проблему ее однородности и изотропии, позднее стали очевидны весьма неприятные особенности такого решения. Например, «задача начального значения»: чтобы получить современную Вселенную, нам необходимо указать начальные условия в момент начала расширения с точностью от 10 до 79. Если начальная плотность отклонится от желаемого значения на 10–79, Вселенная станет совершенно другой. Вселенная к настоящему времени либо рассеяна почти бесконечно, либо (если она отклонится в сторону несколько более высоких плотностей) уже коллапсирует. Стивен Хокинг писал о проблеме начальной стоимости: «Если бы скорость расширения после Большого взрыва была на одну миллиардную долю секунды медленнее, Вселенная снова схлопнулась бы и никогда бы не достигла своего нынешнего состояния». Хокинг С. «От Большого взрыва к черным дырам», 1990).Эта проблема вынуждает инфляционистов создавать огромное количество вселенных (с цифрами, превышающими 10 500 миров), чтобы получить хотя бы несколько вселенных с условиями, в которых может выжить жизнь. Такое использование антропного принципа 5 в космологии весьма спорно, что убедительно продемонстрировано в книге М. Франкеля «Точная настройка», январь 2022 г. (Институт фундаментальных вопросов). Питер Шнайдер, автор знаменитого учебника по астрономии, саркастически отмечает, что хотя антропный принцип можно рассматривать как «объяснение», его также можно рассматривать как «капитуляцию».
Н. Таллох и П. Стейнхардт пишут о теории инфляции: Однако эта теория до сих пор оставляет много вопросов нерешенными... Великая космологическая загадка, первоначальная сингулярность, начало времени и формирование наблюдаемого мира, остаются загадкой».
Гипотезе вакуумно-отрицательного давления, объясняющей наблюдаемые значения, космологическую постоянную и нынешнее ускорение расширения Вселенной, уже более 20 лет. Однако никаких революционных результатов, подтверждающих это антивакуумное давление, получено не было. Надежда теоретически получить космологическую постоянную из квантовых флуктуаций в вакууме не оправдалась. Квантовая теория поля приводит к значению космологической постоянной, которое либо равно нулю, либо на 120 порядков превышает наблюдаемое значение. Это известно как «худшее теоретическое предсказание в истории физики».
«Проблема совпадений» также сложна (правда, не в области космологии, ее иногда называют проблемой Нэнси Кэрриган, по имени литературной героини, интересовавшейся подобными проблемами). Согласно квантовой космологии, существование таких вещей, как темная энергия и темная материя, — это физически несвязанные явления, определяемые совершенно разными полями и типами частиц. И тогда возникает вопрос. Почему они совпадают на порядки?
Отсутствие теоретической обоснованности мало беспокоит квантовых космологов. Квантовые космологи часто утверждают, что их модели хорошо согласуются с наблюдениями. Это определенно миф. Все космологические наблюдения теперь хорошо описываются стандартной космологической моделью. Стандартная космологическая модель предполагает плоскую Вселенную с шестью свободными параметрами (такими как плотность барионов, плотность темной материи и значение космологической постоянной), которым выбрана модель. Результаты наблюдения. Эта модель основана на классическом уравнении Фридмана, а параметры этой модели носят феноменологический характер. Стандартную модель часто называют моделью LCDM (лямбда-холодная темная материя). Сюда входит плотность темной материи и значение космологической постоянной, но не делается никаких предположений о природе этих явлений. Предположения о квантовой природе Вселенной не играют важной роли в модели LCDM, но к ней могут привести различные типы космологии.
Инфляционисты часто ссылаются на спектр наблюдаемых колебаний реликтового излучения (см рисунок 2 и цветную таблицу 7) в подтверждение своих результатов и моделей. Однако, как пишут Р. Бранденбергер и П. Питер в своем обзоре космологии отскока в 2016 году, «успешное предсказание с помощью инфляции спектра космологических возмущений на самом деле не уникально для инфляции», Сюняев и Зельдович («Мелкомасштабные флуктуации в космологии; излучение реликтов», «Астрофизика и космические науки», 1970) и Пиблс и Ю («Примитивные адиабатические возмущения в расширяющейся Вселенной», «ApJ, 1970) Масштаб Супер Хаббла Было признано, что масштабно-инвариантный приближенный спектр адиабатических возмущений, который существует, когда вещество и излучение равны при , приводит к масштабно-инвариантной асимптоте Сакса-Вольфа при больших углах и становится акустической. Колебания масштаба нескольких градусов в угловом спектре мощности реликтового излучения. Это дает масштабно-инвариантный спектр мощности барионных акустических колебаний малой амплитуды, наложенный на первичные флуктуации плотности, все особенности которых сейчас наблюдаются».
Наиболее упрощенное утверждение Бранденбергера-Петера означает следующее: Все пики и провалы в распределении неоднородностей космического микроволнового фона показаны на рисунке. Гипотеза квантовой инфляции влияет только на самые большие флуктуации космического микроволнового фона (плато, отмеченное прямоугольником на графике на рисунке 2).
Современная квантовая космология подобна дому без единого кирпича в фундаменте. Этот дом подвешен в воздухе благодаря одной лишь силе веры. В последние десятилетия ученые с университетским образованием создали атмосферу веры (не бойтесь этого слова), что инфлатоны, вимпы и другие чудеса квантовой вселенной реальны и доказаны. Ведь в этой области работают тысячи учёных, а бюджет исследований в области квантовой космологии исчисляется миллиардами. Могут ли они все ошибаться? да! История науки полна примеров массового ложного энтузиазма (например, теория эфира). Поскольку модель инфляции имеет так много свободных параметров (или вариантов модели), теорию можно адаптировать практически к любым эмпирическим данным.
Предзаказы на эту книгу уже начались.
Вселенная Вселенная Черная дыра Темная материя Темная энергия Астрономия Астрофизика Галактика Длинный пост Текст 3Больше интересных статей здесь: Новости науки и техники.
Источник статьи: Кризис квантовой модели Вселенной. Из книги "Пульсирующая Вселенная" Николая Горькавого.