À la fin du XIXe siècle, il semblait que, dans l'ensemble, tout était déjà clair tant avec la structure de la nature qu'avec ses lois. Il restait à traiter de petits détails et de problèmes gênants tels qu'un électron ouvert pour une raison quelconque et de petits écarts entre les orbites réelle et calculée de Mercure. Personne n'imaginait qu'une révolution scientifique était à venir et que la théorie de la relativité, la mécanique quantique et la physique atomique allaient apparaître. Au début du 21e siècle, l'histoire semble se répéter.
Au cours des 10 dernières années, la science a déjà accumulé un nombre suffisant d'énigmes, dont la solution peut conduire à une autre révolution scientifique. Les phénomènes découverts par l'astronomie, la physique et les sciences de la terre, ainsi que certains qui n'ont pas encore été trouvés (comme un monopole), ne rentrent donc pas dans les idées modernes sur la nature que, s'ils ne trouvent pas d'explication acceptable dans le cadre des théories existantes, ils exigeront changements à ces théories.
«Chaskor» a décidé de commencer par choisir sept phénomènes, dont la recherche d'une explication pourrait devenir fatale pour les sciences de l'Univers - l'astrophysique et la cosmologie.
1. Axe du mal
Au milieu du siècle dernier, les cosmologistes (l'un des premiers à avoir eu cette idée était Georgy Gamow) ont suggéré qu'après le Big Bang, qui a donné naissance à notre Univers, un faible rayonnement résiduel devrait rester. C'est lui qui a été découvert en 1965 par les scientifiques américains Penzias et Wilson (et en 1978 ils ont reçu le prix Nobel de physique pour cela). Et en général, il n'y avait pas de problèmes particuliers avec ce rayonnement relique, jusqu'à ce que la précision des instruments atteigne un certain seuil, au-delà duquel en 2005 les astrophysiciens britanniques ont découvert un phénomène étonnant. Le modèle de la distribution CMB, au lieu de la distribution aléatoire attendue de régions légèrement plus ou légèrement moins «chaudes» dispersées dans un ordre arbitraire à travers l'Univers, s'est avérée être ordonnée dans une certaine direction. Cette image a reçu le surnom retentissant d '"axe du mal", bien que, bien sûr,si cela causait des problèmes, ce n'était que le principe fondamental de l'isotropie de l'espace, ou, plus simplement, l'idée que l'univers est, en substance, le même, quelle que soit la direction dans laquelle vous le regardez. Si le rayonnement cosmique a une certaine orientation, alors avec ce principe, il sera nécessaire de se débarrasser des idées sur l'histoire de l'Univers que la cosmologie moderne a.
Ce n'est peut-être pas si grave. Il est possible qu'un amas de galaxies, pas très loin de nous, interfère avec l'homogénéité du rayonnement. En fin de compte, nous pouvons observer l'Univers jusqu'à présent exclusivement à partir du voisinage du système solaire, c'est-à-dire de l'intérieur de notre propre galaxie. Peut-être que les données que les astrophysiciens recevront d'ici la fin 2012 des instruments du satellite Planck lancé par la NASA apporteront de la clarté à l'image du rayonnement de fond.
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2. Bulles galactiques
Même dans notre galaxie, il y a beaucoup plus de choses intéressantes et incompréhensibles. Les dernières données d'un autre satellite de la NASA, Fermi, ont complètement intrigué les astronomes. Le télescope à rayons X a découvert deux formations sphériques géantes (non, pas si, - GIANT) adjacentes au centre de notre galaxie. Leur diamètre est d'environ 25 mille années-lumière, c'est-à-dire que leurs deux diamètres sont approximativement égaux à la moitié ou au tiers du diamètre de la Voie lactée. Ces deux "bulles" émettent activement dans la gamme des rayonnements gamma durs. Si nous pouvions voir dans cette gamme, les «bulles» occuperaient la moitié du ciel. L'énergie de rayonnement de chacune des «bulles» est approximativement égale à l'explosion de 100 000 supernovae à la fois.
D'où viennent ces «bulles», les astrophysiciens ne peuvent pas dire, en supposant prudemment jusqu'à présent qu'elles se sont formées à la suite d'émissions super-puissantes d'un énorme trou noir situé au centre de la galaxie. Certes, les astronomes n'ont jamais rien vu de tel auparavant. Et pour imaginer quel genre de cataclysme pourrait laisser derrière eux des conséquences aussi vives, ils ne le peuvent toujours pas.
3. Flux sombre
Si nous pouvions trouver d'étranges bulles dans notre propre galaxie, que pouvons-nous attendre de ces endroits de l'Univers que nous ne voyons toujours pas et que nous ne verrons pas dans les prochains milliards d'années - simplement parce qu'ils sont situés trop loin de nous. Si nous nous appuyons sur le même principe d'isotropie, alors rien de trop surprenant ne semble être attendu. Mais tu dois.
En 2008, un groupe de chercheurs dirigé par Alexander Kashlinsky travaillant au centre de recherche de la NASA. Goddard, a découvert que plusieurs amas de galaxies se déplaçaient à une vitesse inhabituellement élevée (environ 1000 km / s) vers une petite section du ciel étoilé entre les constellations Centaurus et Parus. Ce flux galactique Kashlinsky appelé «sombre», en l'honneur de la mystérieuse matière noire et de l'énergie noire.
Ce qui est inhabituel dans ce mouvement, c'est qu'il n'y a rien dans la région de l'espace indiquée qui pourrait attirer ces amas géants d'étoiles. Ou pas visible. Il est possible que ce qui les attire se situe au-delà de l'horizon de l'univers visible. Mais quoi? De toute évidence quelque chose de très gros. Le seul problème est que ce "quelque chose de très gros" doit être TRÈS GRAND. Si grand qu'il devrait dépasser en taille tout ce que l'astronomie moderne a pu discerner dans l'espace jusqu'à présent.
Mais même si on ne sait toujours pas ce que c'est, la cosmologie a déjà un problème. Si un tel Léviathan cosmique existe quelque part là-bas, alors de tels Léviathans doivent se trouver ailleurs. Mais je ne peux pas les voir.
Il y avait même des soupçons que peut-être ce quelque chose d'incroyable ne venait pas du tout de notre univers. C'est peut-être une confirmation de l'une des théories cosmologiques alternatives, selon laquelle notre Univers n'est pas du tout seul, mais à côté de lui (bien que ce ne soit pas très clair dans quel sens - à côté de lui) il y en a d'autres, et une sorte de voisin attire des milliers de personnes. métagalaxie?
4. Constante variable
Apparemment, nous ne savons vraiment rien de la nature. La confirmation indirecte que l'univers n'est pas uniformément ordonné sont les dernières données obtenues par les astrophysiciens australiens, qui ont eu l'idée de comparer les données d'analyse spectrale obtenues par des télescopes qui observent différentes régions de l'espace. Si leurs calculs sont corrects (et dans les 10 ans qui se sont écoulés depuis la première publication, personne n'a pu réfuter leurs conclusions), alors l'une des constantes physiques fondamentales - la constante de structure fine responsable de l'un des trois principaux types d'interaction de la matière (électrofaible) - n'est pas du tout est constant et le rapport de la charge électrique à la vitesse de la lumière change en fonction de l'endroit dans l'Univers. De plus, la carte de l'emplacement de «l'axe» des changements de la constante indique à peu près la même direction que les métagalaxies dans le «courant sombre» de Kashlinsky.
Les astrophysiciens demandent déjà des éclaircissements sur les calculs des Australiens, et les physiciens s'indignent, car accepter la variabilité des constantes, c'est comme forcer à réinventer la physique moderne. Et en même temps d'admettre que l'humanité est vraiment apparue dans un endroit étrange de l'Univers (ou dans un Univers étrange), où il y avait les conditions les plus appropriées pour cela.
5. Gravité asymétrique
Pour les anomalies des constantes, cependant, il n'est pas non plus nécessaire de voyager au bout du monde (cependant, tout n'est pas clair avec la lumière, mais plus à ce sujet ci-dessous). Il y a plusieurs années, des employés de la même NASA américaine ont attiré l'attention sur le fait que leur vaisseau spatial ne volait pas dans le système solaire exactement comme prévu.
Les ingénieurs qui envisagent de lancer des engins spatiaux sur des planètes éloignées ont depuis longtemps compris qu'il est possible d'aider leurs moteurs à fonctionner s'ils profitent de l'attraction des planètes proches ou du Soleil: les survoler le long de la trajectoire correcte peut donner à l'engin spatial une accélération supplémentaire et réduire considérablement la durée des expéditions spatiales et économiser du carburant.
Une comparaison précise des trajectoires calculées et réelles a cependant montré que les véhicules peuvent recevoir une accélération imprévue. En décembre 1990, le vaisseau spatial Galileo a utilisé la Terre elle-même pour accélérer avant de se rendre à Jupiter. Et en conséquence, il a reçu une accélération supplémentaire, non prévue par le calendrier, qui était de 3,9 mm / s. Un autre appareil, envoyé en 1998 à la comète Shoemaker, a reçu une accélération encore plus grande - 13,5 mm / s.
Ces écarts sont faibles et, heureusement, n'ont pas affecté les résultats des expéditions, mais les chercheurs ne peuvent toujours pas les expliquer, du moins du point de vue de la physique ordinaire. Des explications alternatives suffisent cependant - de la possible asymétrie du champ gravitationnel et de l'influence de la matière noire à la nécessité de modifier la théorie de la relativité ou même de changer le point de vue sur la constance de la vitesse de la lumière.
6. Lumière lente
En 2005, des astronomes travaillant avec le télescope à rayons X MAGIC de l'Observatoire des Canaries et observant une rafale de rayons X depuis le centre de la galaxie Markarian 501, située à 500 millions d'années-lumière, ont attiré l'attention sur une anomalie incompréhensible. Les quanta gamma de haute énergie ont été détectés par le télescope 4 minutes plus tard que les quanta d'énergie inférieure. Dans ce cas, ces photons sont apparus simultanément.
Si nous suivons la théorie spéciale de la relativité, cela ne peut pas être le cas. Parce que le rayonnement électromagnétique doit se propager dans le vide à la même vitesse - la vitesse de la lumière. Indépendamment de l'énergie de ce rayonnement. Si vous croyez aux résultats des observations, alors la vitesse de la lumière n'est pas du tout une constante et dépend de l'énergie des photons de la lumière.
Les observations de la Terre ont également confirmé les données du télescope à rayons X Fermi, qui a enregistré un décalage de 20 minutes de rayons gamma durs, qui ont été émis simultanément avec des photons d'énergie inférieure à la suite d'une sorte de cataclysme cosmique qui s'est produit à une distance de 12 milliards d'années-lumière.
Surtout, les développeurs de la théorie de la gravité quantique ont été ravis de ces résultats qui, contrairement à la théorie de la relativité générale d'Einstein, permettent de tels changements. Cependant, peut-être, encore une fois, ce n'était pas sans énergie noire. Ou sans holographie.
7. Bruit gravitationnel
L'une des conséquences de la théorie générale de la relativité (c'est aussi la théorie moderne de la gravité) est la présence d'ondes gravitationnelles, qui devraient plier le continuum espace-temps, par exemple, à la suite de la collision de certains grands objets spatiaux (d'accord, TRÈS GRAND), par exemple du noir massif. des trous.
Jusqu'à présent, cependant, personne n'a enregistré ces vagues. Peut-être que cela a simplement échoué: après tout, les détecteurs de ces ondes doivent simplement être très grands. L'un de ces détecteurs - GEO600 - a été construit il y a plusieurs années pour des expériences conjointes par des scientifiques de Grande-Bretagne et d'Allemagne près de Hanovre. Ce détecteur n'a pas non plus détecté d'ondes gravitationnelles. Mais, il est possible qu'il ait accidentellement reçu une preuve d'une autre théorie de la gravité.
En 2008, le physicien Craig Hogan du Laboratoire national. Fermi (USA) a formulé le concept que notre réalité physique est le résultat de la projection des frontières de l'univers. Il a appelé cela le principe holographique. Les informations qui se concentrent sur les frontières de l'Univers ne sont pas continuellement réparties sur celui-ci, mais sont constituées de "bits" dont les tailles correspondent aux soi-disant quanta de l'espace. Hogan ne s'est pas arrêté aux développements théoriques, mais a tenté de prédire comment sa théorie peut être confirmée par l'expérience: les détecteurs d'ondes gravitationnelles devraient enregistrer le «bruit» de l'espace-temps. Et il a envoyé ces calculs à l'équipe GEO600.
Par coïncidence (ou pas tellement), une équipe de scientifiques de Hanovre essayait simplement de gérer le bruit que le détecteur enregistrait constamment. De manière surprenante, les paramètres de ce bruit correspondaient à ceux prédits par Hogan. Il sera possible de vérifier si le bruit dans le détecteur est vraiment causé par l'espace-temps lui-même, ou si sa cause est un peu plus prosaïque, cela ne sera possible qu'après l'achèvement de la mise au point de l'équipement, qui devrait s'achever en 2011. En attendant, le bruit n'est allé nulle part et les scientifiques n'ont aucune explication intelligible - mis à part le principe holographique.
PS Si vous avez fait attention, les énigmes de grandes échelles sont souvent associées aux phénomènes des plus petites échelles - le niveau des particules élémentaires. À propos de ce que la physique des particules élémentaires moderne tente de comprendre dans le prochain article.
Auteur: Vladimir Kharitonov
