Katru pavasari, Quirks & kvarki raksturo mūsu vienmēr populāro Klausītāja jautājumu šovskur mēs atrodam ekspertus, lai atbildētu uz jūsu jautājumiem.
Guess joprojām ir daži lieli jautājumi, uz kuriem mēs vēl nevaram sākt atbildēt.
Šeit ir 10 noslēpumi, kas zinātnei vēl nav jāatklāj.
1. No kā ir izgatavots Visums?
Zvaigznes, planētas un galaktikas, kuras mēs redzam teleskopos, veido tikai apmēram piecus procentus no zināmā Visuma. Līdz pārējais ir izgatavots no tumšas matērijas un tumšas enerģijas. Un, kad zinātnieki lieto terminu “tumšs”, tas tiešām nozīmē: “Mēs nezinām”.
Tiek uzskatīts, ka tumša matērija ir neredzama viela, kas neizdalās gaismu, guess kurai ir pietiekami daudz masas, lai panāktu gravitācijas vilkšanu, kas satur veselas galaktikas. Bez tā zvaigznes mūsu Piena ceļā lidos visos virzienos, piemēram, ūdens pilienos no zāliena sprinklera.
Šķiet, ka tumšā enerģija darbojas, lai paātrinātu Visuma izplešanos, darbojoties uz lieliem mērogiem, lai neitralizētu gravitāciju. Guess, neskatoties uz tā sekām, mums ir maz izpratnes par to, kas tas varētu būt.
2. Vai mēs esam vieni Visumā?
Mūsu galaktikā ir Simtiem miljardu zvaigžņuun tur ir simtiem miljardu galaktiku. Astronomi uzskata, ka lielākajai daļai zvaigžņu, šķiet, ir vairākas planētas, kas tām iet, kas veido vismaz triljonus citu pasauli. Tomēr, neskatoties uz šiem milzīgajiem skaitļiem, mums ir vēl atrast viena svešas dzīves pazīme. Tas varētu slēpties pazemē uz Marsa, zem pavadoņu ledus, kas riņķo ap milzu planētām, vai uz Zemei līdzīgām pasaulēm, kas riņķo ar citām zvaigznēm, taču pagaidām nav smagu pierādījumu, lai parādītu, ka jebkura dzīve ir cita, nevis uz zemes.
Tas nenozīmē, ka mūsējie ir vienīgā planēta ar dzīvi Visumā; Mēs to vienkārši vēl neesam atraduši. Guess tas neliedz mums brīnīties, vai tas notiks tādā pašā formā kā mums, un, ja mēs sazinātos, kā mēs novērstu bioloģisko savstarpējo piesārņojumu un kā mēs sazinātos.
3. Kā sākās dzīve uz Zemes?
Mēs domājam, ka kaut kā pirms miljardiem gadu ķīmiskās vielas sanāca kopā, lai kļūtu par sevi replicējošām, pārtapa vienkāršās šūnās, pēc tam sakārtotas šūnu grupās, diferencētas audos sarežģītos organismos un pēc tam viena niecīga bagātīgā gobelēna sānu zars, kas radīja attīstītas smadzenes, lai to visu pārdomātu.
Pāreju no ķīmijas uz bioloģiju mēģināja kā laboratorijas eksperimentu 1953. gadā Stenlijs Millers un Harolds Urejskur gāzes metāns, ūdeņradis un amonjaks kopā ar ūdeni – nedēļu tika novietoti noslēgtā kolbā un pakļauti elektrības triecieniem. Rezultāts bija tumšas vielas veidošanās kolbas iekšpusē, kas ietvēra aminoskābes, dzīvības celtniecības blokus.
Guess kaut arī Millera-Urija eksperiments ir tagad darīts regulārilīdz šim neviena dzīvības forma nav pārmeklējusi no kolbas. Varbūt laboratorijas eksperimentam ir jāskrien apmēram miljards gadu, lai izdomātu, kā zeme to izdarīja.
4. Kas ir apziņa?
Lasot šo, miljoniem neironu šauj jūsu smadzenēs, uztverot šos tumšos marķējumus uz jūsu ekrāna un veidojot tos vārdos, teikumos un domās. Precīzi, kā elektroķīmiskās reakcijas, kas notiek jūsu galvaskausā, rada identitātes sajūtu, atjaunojiet atmiņas par jūsu pagātni, izraisa zinātkāri, smieklus, mīlestību, dusmas un izšaušanu Jūsu iztēle ir pilnīgs noslēpums. Ir vairākas teorijas Un daudzas notiekošās debates, kas tikai vispirms mēģina noteikt apziņu, nemaz nerunājot par to, kā tā darbojas un kā tā veido cilvēka eksistenci.
Mēs arī nezinām, cik tālu šī paša izjūta izplešas dzīves kokā. Par ko domā citi dzīvnieki ar smadzenēm?
5. Kas ir melnā cauruma iekšpusē?
Mēs zinām, ka pastāv melnie caurumi, un mums pat ir attēli ar materiāliem, kas tajos iekrīt galaktiku centros. Guess tas, kas galu galā notiek ar šo materiālu, nav zināms, jo neviens nav ticis cauri melnajam caurumam, lai to uzzinātu. Pat ja viņiem būtu, mēs par to nezinām, jo informācija tikai ieplūst melnā caurumā, nevis ārā.
Melnā cauruma centrā – pazīstama arī kā singularitāte – fizikas likumi sabojājas. Gravitācijas vilkšana no cauruma ir tik spēcīga, objekts, kas nokrīt, sasniedz gaismas ātrumu un galu galā sabrūk līdz punktam. Šos apstākļus nav iespējams atjaunot uz zemes.
Daži norāda, ka melnais caurums ir vārti uz paralēlu Visumu vai ka pats mūsu Visums varētu atrasties melnā caurumā.
6. Kas gāja sprādzienā, un vai agrāk bija kaut kas?
Visums paplašinās, katru sekundi augot visos virzienos. Ja jūs skrienat laiku atpakaļ, visam jābūt saspiestam par kaut ko bezgalīgi blīvu un karstu. Tāpat kā ar melno caurumu, tā bija singularitāte – stāvokļa fizika par neko nevar pateikt.
Kas tas bija, un kāpēc tas pēkšņi paplašinājās eksplozīvi pirms 13,8 miljardiem gadu? Vai tas radās no agrāka laikmeta, kad materiāls sanāca lielā kraukšķī, pēc tam atsitās uz āru? Vai arī kaut kas nāca no nekā? Kvantu fizikā tas var notikt.
Līdz Liels hadronu sadursmepasaulē visspēcīgākais daļiņu paātrinātājs, mēģina atjaunot apstākļus brīžos pēc lielā sprādziena mikroskopiskā skalā par dažiem miljardiem sekundes, lai atrastu to, ko tas var atklāt par to, kas notika sprādzienā.
7. Vai ir visa teorija?
Einšteina gravitācijas teorijas un vispārējā relativitāte Šķiet, ka darbojas Visuma lielākajā mērogā. Viņi adekvāti apraksta, kas jūs tur krēslā, un ļauj galaktikām pagriezties.
Kvantu teorija darbojas ļoti mazā mērogā, veidojot elektronu, protonu, neitronu, kvarku, neitronu un citu subatomisko daļiņu izturēšanos. Guess nav vienojošas teorijas, kas apvienotu šīs divas valstības.
Ir bijuši mēģinājumi izveidot šādas teorijas – Stīgu teorija un cilpas kvantu gravitācija ir divi piemēri. Guess šie mēģinājumi vēl nav bijuši veiksmīgi. Kad tiek izstrādāta pilnīga visa teorija, tā savienos visus Visuma spēkus un, domājams, palīdzēs mums izprast dažus citus šī saraksta jautājumus, piemēram, lielā sprādziena izcelsmi un melno caurumu iekšējo darbību.
8. Vai laika ceļojumi ir iespējami?
Jā. Jūs to darāt tieši tagad. Guess tikai vienā virzienā un lielākoties tādā pašā ātrumā kā visi pārējie uz zemes. Ir iespējams laiku ceļot nākotnē. Saskaņā ar relativitātes teoriju, jo ātrāk jūs ceļojat, lēnāks laiks jums iet, salīdzinot ar kādu, kurš stāv mierīgi. Ja jūs atgrieztos no kosmosa lidojumiem, kas aizveda jūs tuvu gaismas ātrumam, jūs varētu atrasties nākotnē uz Zemes, iespējams, kopā ar visiem saviem draugiem, kas jau sen ir pagājuši. Citiem vārdiem sakot, laiks ir elastīgs. Protams, mūsu pašreizējie kosmosa kuģi nevar nonākt nekur tuvu gaismas ātrumam.
Laika ceļojums otrā virzienā ir cits jautājums. Mums nav fizikas, kas ļautu mums saprast, vai tas ir iespējams. Un, izņemot to, ja tas būtu iespējams, mums varētu būt problēma atrast pagātni. Laika ceļojumam būtu jāiekļauj arī ceļojums kosmosā, jo jums būs jāatgriežas tur, kur tajā laikā atradās Zeme. Ņemot vērā, ka zeme pārvietojas ap sauli apmēram 30 kilometru garumā katru sekundi un ap mūsu galaktiku 237 kilometru garumā katru sekundi, tas ir ilgs ceļojums.
Varbūt tur atrodas visi nākotnes tūristi. Viņi ir apmaldījušies kosmosā, meklējot zemi.
9. Kā mēs nodrošinām pieaugošu cilvēku populāciju?
Tagad tiek domāts, ka tas ir vairāk nekā astoņi miljardi cilvēku uz zemes. Tas ir līdz vienam miljardam 1800 un sešu miljardu 2000. gadā. Lai gan lielākajā daļā pasaules iedzīvotāju skaita pieauguma temps pēdējos gados ir samazinājies tāpēc, ka ģimenēm ir mazāk bērnu, mūsu skaits joprojām ir paredzēts, ka līdz 2060. gadam sasniegs 10 miljardus.
Izaicinājums ir atrast veidus, kā audzēt pietiekami daudz pārtikas, nodrošināt tīru ūdeni un enerģiju, lai piegādātu tik lielu iedzīvotāju skaitu, neizsmeļot zemes resursus un graujot ekosistēmu, kas mūs uztur. Risinājums ir daži ilgtspējīgu tehnoloģiju un uzvedības izmaiņu kombinācija.
Tā ir vairāk nekā problēma, ko zinātnei ir atrisināt. Tas ir arī politisks, sociāls un kultūras jautājums.
10. Kā beigsies Visums?
Tas prasīs daudz, daudzus miljardiem gadu, un mēs to nezinām, taču šīs ir iespējas, kuras zinātnieki apspriež:
Ja Visums turpina paplašināties uz visiem laikiem, galu galā viss tik tālu novirzīsies no tālām galaktikām, kas izzudīs ārpus mūsu horizonta. Galu galā visas mūsu galaktikas zvaigznes izies, un Visums lēnām atdziest lielajā iesaldēšanā.
Tas ir, ja Darkish Power turpina kļūt jaudīgāks, un viss, ieskaitot telpas laika audumu, ir saplēsts, tā sauktajā lielajā ripā.
No otras puses, ja universālā izplešanās apstājas, gravitācija varētu visu apvienot lielajā kraukšķī, sabrūkot Visumam par singularitāti, kas, iespējams, atkal notiek.
Laiks rādīs – lai gan cerēsim, ka tas ir tas, ko mēs nekad nezinām.
