Можно подумать, что за столько лет учёные изучили законы мироздания вдоль и поперёк, но с приходом теории относительности и квантовой механики всё стало не так однозначно. Сегодня мы разберёмся с двумя проблемами, ставящими учёных в тупик.
Тайна тёмной материи
Одной из главных проблем физики является тёмная материя. Она составляет четверть всей материи во вселенной, но мы всё ещё не знаем что она из себя представляет. Всё что на данный момент знают учёные, так это то, что тёмная материя имеет огромную массу и участвует в гравитационном взаимодействии. Она не излучает света и состоит из неизвестных науке элементарных частиц. Однако, эти самые частицы не были обнаружены экспериментально, и поэтому природа тёмной материи остаётся одной из самых пугающих загадок вселенной.
Тёмная энергия
Тёмная энергия равномерно заполняет всё пространство во вселенной и составляет 66,2% общей массы вселенной. Её крайне трудно обнаружить, но благодаря ней вселенная расширяется с ускорением.
Раньше астрономы думали, что вселенная начнёт замедляться, но оказалось что далёкие сверхновые были более тусклыми, чем ожидалось. А значит вселенная расширяется с ускорением. Тем более до открытия ускорения, были некоторые проблемы. Например:
- Возраст вселенной был меньше, чем возраст самых старых на тот момент звёзд.
Объединение теории относительности и квантовой механики
Обе эти теории являются фундаментальными, но если их сопоставлять возникают противоречия. Учёные пытаются объяснить и объединить все аспекты вселенной. Назвали они это теорией всего. Но на уровне элементарных частиц, теория, созданном Эйнштейном не работает. Как раз-таки для описания поведения элементарных частиц была создана квантовая механика.
В чём же конфликтуют эти теории?
Сингулярность
Согласно ОТО (общей теории относительности) у чёрных дыр нулевой радиус. В квантовой механике всё не так однозначно. Согласно ней частицы не могут вечно уменьшаться. Также мы не сможем определить точное положение любой частицы.
Массу равную массе солнца не удастся заключить в область размером меньше 10^-73 метра.
Неопределённость
ОТО гласит, что мир должен быть конкретно определён. В квантовой механике такого не происходит. Невозможно предсказать, когда и где произойдет, к примеру, рождение виртуальной частицы. Квантовая механика неопределенная, в отличие от ОТО.
Существует немало противоречий между этими двумя фундаментальными теориями. Всё же учёные пытаются их объединить и создать теорию всего.
Информационный парадокс
Существует гипотеза, что в черных дырах может сохраняться информация о поглощенных объектах. Согласно квантовой механике, информация не может быть уничтожена. Но что с ней происходит?
Есть два решения этого парадокса:
- Черная дыра будет испарятся и вернётся к исходному состоянию из-за излучения Хокинга. В результате, информация, попавшая в чёрную дыру, превратится в поток разнообразных излучений. То есть, чёрная дыра уничтожит попавшую в неё информацию.
- Испускаемое излучение как-то содержит в себе эту информацию. Но если так считать, то получается мы должны узнать гораздо больше про излучение Хокинга, чем известно сейчас .
Итог
Сегодня мы разобрали две загадки вселенной, над которыми учёные ломают голову уже долгие годы. Поговорили про квантовую механику, ОТО и даже затронули тёмную материю.
Ставьте лайк и пишите комментарий, если хотите больше интересных обсуждений и новостей из мира науки.