지난 10 년 동안, 우리는 블랙홀 사진을 찍고 원자의 중심부에 들어 와서 우주의 탄생을 되돌아 보았습니다. 그럼에도 불구하고 우주에 대한 우리의 이해와 그것을 지배하는 법에 대한 하품 격차가 있습니다. 이들은 다음 10 년과 그 너머에서 물리학 자와 천문학자를 괴롭힐 수있는 미스터리입니다.
왜 아무것도 아닌 것이 아닌가?
우주론의 표준 그림에 따르면 처음에는 '인플레이션 진공'이었다. 초고 에너지 밀도와 반발 중력을 가졌으므로 확장되었습니다. 더 많을수록 반발이 커지고 더 빨리 확장됩니다.
'양자'의 모든 것들과 함께,이 진공은 예측할 수 없었습니다. 임의의 위치에서는 평범하고 일상적인 진공 상태로 부패했습니다. 인플레이션 진공의 엄청난 에너지는 어딘가에 가야했습니다.
그리고 그것은 물질을 만들고 물집이 많은 고온으로 가열하여 빅뱅을 만드는 데 가졌습니다. 우리의 우주는 단지 끊임없이 확장되는 인플레이션 진공에서 그러한 빅뱅 버블 중 하나 일뿐입니다.
놀랍게도,이 전체 과정은 설탕 한 봉지와 동등한 질량으로 인플레이션 진공으로 시작될 수 있습니다. 그리고 편리하게, 물리 법칙, 특히 양자 물리학은 그러한 물질이 아무것도 존재하지 않도록 허용합니다. 물론, 다음 분명한 질문은 지금 :물리 법칙은 어디에서 왔습니까?
1918 년 독일 수학자 에미 노 에테르 (Emmy Noether)는 이것에 빛을 비췄다. 그녀는 위대한 보존법이 공간과 시간의 깊은 대칭의 결과라는 것을 발견했습니다. 우리의 관점이 바뀌면 동일하게 유지되는 것들.
그러한 대칭의 눈에 띄는 속성은 그것들이 완전히 빈 우주의 공허의 대칭이라는 것입니다. 어쩌면 아무것도에서 무언가로의 전환은 그렇게 큰 문제가 아니었을 것입니다. 어쩌면 그것은 단순히 은하계로 가득 찬 우주의 '구조화 된'것이 아무것도 없었을 것입니다.
그러나 왜 변화가 일어 났습니까? 미국의 물리학 자 빅터 스테 송 트 (Victor Stenger)는 온도가 떨어지면 얼음이 더 안정적이기 때문에 물이 구조화 된 물 또는 얼음으로 바뀌 었다는 사실을 지적했습니다. 그는 우주가 아무것도 안정적이지 않기 때문에 우주가 아무것도‘아무것도 구조화되지 않았다’고 추측했을 수 있습니까?
왜 모든 은하의 심장에 괴물 블랙홀이 있습니까?
우리 우주에는 약 2 조의 은하가 있으며, 우리가 아는 한 거의 모든 사람은 중앙 초대형 블랙홀을 포함합니다. 이들은 몬스터에서 태양의 질량의 거의 500 억 배, 우리 은하수의 핵심 (하나의 태양 질량 =우리 태양의 질량)에서 궁수 자리 A*로 알려진 430 만 종의 질량 덩어리에 이르기까지 몬스터에서 크기가 크다. 그러나 그들이 어떻게 거기에 도착했는지는 우주론의 위대한 미해결 신비 중 하나입니다.
우리는 별의 핵심이 파괴되는 초신성 폭발에서 별이 많은 블랙홀이 형성된다는 것을 알고 있습니다. 그러나 초대형 블랙홀이 어떻게 형성되는지는 아무도 모른다.
대부분의 우주 역사에서 은하의 중심은 많은 물질이 소량으로 제한되는 곳이었습니다. 대기적인 블랙홀이 서로 반복적으로 합쳐지는 훌륭한 블랙홀에서 밀집된 별 클러스터에 형성되는 경우가 될 수 있습니다.
이에 대한 임시적 증거는 중력파를 발견하여 드러난 두 개의 블랙홀 사이의 합병에서 비롯됩니다. 하나의 구멍이 너무 커서 초신성 유물이어서 이전 합병에서 시작했을 수도 있습니다.
초대형 블랙홀을 형성하는 대안적인 방법은 밀도가 높은 가스 구름의 직접적인 수축으로 인한 것입니다. 클라우드 붕괴와 블랙홀 합병의 조합에서 형성 될 수 있습니다.
빅뱅에서 초대형 블랙홀이 형성된 것도 가능합니다. 이것은 우주의 닭고기 앤 egg 질문에 대한 새로운 답변을 제공 할 것입니다. 처음으로 온 은하계 또는 초대형 블랙홀은 무엇입니까? 먼저 형성 한 다음 그러한 괴물을 산란하는 것은 대신, 초대형 블랙홀은 먼저 형성되어 별 은하가 형성되는 씨앗을 제공 할 것입니다.
대중에도 불구하고 가장 큰 초대형 블랙홀조차도 태양계보다 크지 않습니다. 그러나 그들은 반대로 수백만 번의 광년에 걸쳐 그들의 힘을 상대로 수백만 번의 광범위한 물질로 제트합니다. 그러한 제트기가 갤럭시의 내부 영역에서 빠른 곳에서는 가스를 몰아 내고 별 형성을 밀어냅니다. 외부 영역에서 느려진 곳 - 가스를 압축하고 별 형성을 유발합니다.
실제로, 가장 큰 구멍의 강력한 제트기는 우리의 태양과 같은 더 작고 시원한 별을 향한 경향이있는 형태의 별을 제어하는 것처럼 보입니다. 그러므로 누가 아는 사람은, 우리는 당신 이이 페이지를 읽지 않을 것입니다.
초대형 블랙홀에 대해 자세히 알아보십시오 :
- 허블의 가장 큰 발견 :초대형 블랙홀
- 생명은 블랙홀 주위에 존재할 수 있습니까?
- M87 이미지는 블랙홀에 대한 이해를 바꿀 것이지만, 왜 사진이 캡처하기 어려웠습니까?
암흑 물질이란?
암흑 물질은 우리가 감지하기 위해 빛이나 너무 적은 빛을 제공하지 않습니다. 우리는 눈에 보이는 별과 은하에 대한 중력의 영향을 볼 수 있기 때문에 그것이 존재한다는 것을 알고 있습니다. 예를 들어, 은하수는 빅뱅 이후 1382 억 년 동안 별을 만들기에 충분한 문제를 해결할 수 없었습니다.
유럽 우주국의 플랑크 위성은 암흑 물질이 정상적인 '원자'물질의 4.5 %와 비교하여 우주의 질량 에너지의 26.8 %를 차지한다는 것을 발견했다. 그러므로 그것은 눈에 보이는 별과 은하수보다 약 6 배를 능가합니다.
오랫동안, 암흑 물질 입자에 대한 선호 된 후보는 대규모 입자 또는 WIMP를 약하게 상호 작용하고있다. 그러나이 입자들은이 법안에 맞지만 스위스의 제네바 근처의 대형 Hadron Collider에 나타나지 못했습니다. 호의를 얻는 후보자는 가상의 아 원자 입자 인 초경량 'axion'입니다. 랭크 외부인은 빅뱅에서 남은 원시적 인 블랙홀로 남아 있습니다.
당황스럽게도, 지구 기반 실험은 수십 년의 검색에도 불구하고 암흑 물질의 증거를 발견하지 못했습니다. 수정이 필요한 것은 우리의 물질 이론이 아니라 우리의 중력 이론이라고 생각할 수 있습니다. 또는 그 암흑 물질은 단일 입자로 만든 유체가 아니라 우리 주변에서 볼 수있는 원자 물질과 같이 복잡합니다. 어쩌면 우주는 어두운 별과 어두운 행성과 어두운 삶으로 가득 차 있습니다!
Dark Matter에 대해 자세히 알아보십시오 :
- 필사적으로 암흑 물질을 찾는다 :우주의 95 %를 찾는다
- 허블의 가장 큰 발견 :암흑 물질
시간이 존재합니까?
미국 물리학 자 존 휠러 (John Wheeler)는 말했다. 그러나 시간은 미끄러운 개념입니다. 우리가 알고 있다고 생각하는 대부분의 것은 거짓입니다.
예를 들어, 우리는 시간이 흐르는 것을 상상합니다. 그러나 무언가가 흐르려면 강 은행과 관련하여 강이 흐르는 것처럼 다른 것과 관련하여 흐르아야합니다. 두 번째 유형의 시간 인 다른 것과 관련하여 시간이 흐르나요? 아이디어는 무의미 해 보입니다. 아마도 시간의 흐름은 우리의 감각을 통해 끊임없이 홍수를 조직하기 위해 우리의 두뇌가 만든 환상입니다.
우리는 또한 과거, 현재 및 미래의 공유에 대한 강한 감각을 가지고 있습니다. 그러나 공통된 선물에 대한 아이디어는 현실에 대한 우리의 기본 설명, 즉 상대성 이론에서는 아무데도 나타나지 않습니다. 정확히 다른 사람의 시간이 썰어지는 방식은 당신에 비해 얼마나 빨리 움직이고 있는지 또는 그들이 겪고있는 중력의 힘에 달려 있습니다.
이러한 효과는 빛과 가까운 상대적 속도 나 매우 강력한 중력에만 눈에 띄기 때문에 일상 세계에서는 분명하지 않습니다. 그럼에도 불구하고 그들은 한 사람의 시간 간격이 다른 사람의 것과 같지 않으며 한 사람의 공간 간격이 다른 사람과 같지 않다는 생각으로 이어집니다.
실제로, 그것은 더 나쁘다. 공간과 시간은 불가분의 관계가 얽혀 있습니다. 우리 우주에서는 빅뱅에서 우주의 죽음에 이르기까지 모든 사건이 기존의 4 차원 시공간지도에 배치됩니다. 실제로 시간이 지남에 따라 '움직이는'것은 없습니다.
아인슈타인은 그의 친구 Michele Besso가 죽은 후 다음과 같이 썼다.“이제 그는이 이상한 세상에서 조금 앞서 나갔다. 그것은 아무 의미가 없습니다. 물리학을 믿는 우리와 같은 사람들은 과거, 현재 및 미래의 구별이 완고하게 지속적인 환상 일 뿐이라는 것을 알고 있습니다.”
.우주의 확장이 반대로 영화처럼 거꾸로 달리는 것으로 상상된다면, 가장 빠른 순간에 공간과 시간이 모두 찢어집니다. 따라서 물리학 자들은 빅뱅에서 시간이 더 근본적인 것에서 등장했다고 의심합니다. 아직 아무도 그것이 무엇인지 모른다.
시간에 대해 자세히 알아보십시오 :
- 아무도 실제로 시간을 아는 사람이 있습니까?
- 나이가 들면 시간이 빠른 이유는 무엇입니까?
- 시간이 끝날까요?
어두운 에너지는 무엇입니까?
그것은 보이지 않고 모든 공간을 채우고 반발 중력이 우주의 확장 속도를 높이고 있습니다. '암흑 에너지'는 1998 년 천체 물리학 자에 의해 발견되었습니다. 그들은 유형 1A 초신성을 연구하고있었습니다. 고정 된 양의 에너지를 방출하고 우주 100W 전구와 같은 표준 광도로 화상을 입는 것으로 여겨졌습니다.
.문제는 가장 먼 초신성이 예상보다 희미하다는 것입니다. 우주의 확장은 속도가 높아져 더 멀리 밀어 붙였다.
당시 대규모 우주에서 작동하는 것으로 생각 된 유일한 힘은 중력이었습니다. 중력은 은하 사이의 눈에 보이지 않는 웹처럼 작용합니다.
.
우주의 팽창으로 우주의 질량 에너지의 놀라운 3 분의 2를 설명하는 물질의 존재를 가정 해야하는 우주의 확장이 속도를 높이고 있다는 발견. 이 '암흑 에너지'는 중력을 압도하고 약 50 억 년 전에 우주를 통제했습니다.
한 가지 가능성은 암흑 에너지가 우주론 상수이며 공간의 본질적인 반발 일 것입니다. 이러한 반발은 진공의 양자 에너지 변동으로 인해 발생할 수 있습니다.
그러나, 서브 미터 세계의 최선의 이론 인 양자 이론이 진공 상태에 적용될 때, 이론가들은 10 인 에너지 밀도와 어두운 에너지보다 120 개의 0이 더 큰 에너지 밀도를 예측한다 :과학의 역사에서 예측과 관찰 사이의 가장 큰 불일치.
.아마도, 우리가 마침내 양자 이론을 아인슈타인의 중력 이론과 결합 할 때 불일치는 사라질 것입니다. 한편, 우주 실험이 도움이 될 수 있습니다. 2022 년 유럽 우주국은 유클리드를 발사 할 예정이며, 이는 우주 시간에 어두운 에너지가 어떻게 변하는지를 측정 할 것입니다.
어두운 에너지에 대해 자세히 알아보십시오 :
- 암흑 에너지가 우리 우주에 숨어 있습니다 - 여기에 우리가 찾을 수있는 방법
- 블랙홀과 암흑 에너지 :허블이 우주의 가장 어두운 비밀을 발견 한 방법
왜 우리는 외계인의 흔적을 보지 못했습니까?
1950 년, 최초의 원자로를 지은 사람인 Enrico Fermi는 뉴 멕시코에있는 Los Alamos Bomb Lab의 매점에서 점심을 먹고있었습니다. 테이블 주변의 모든 사람들이 자신이 의미하는 바를 정확히 알고있었습니다.
수십 년 후, Fermi의 질문은 미국 물리학 자 Michael Hart와 Frank Tipler가 독립적으로 조사했습니다. Hart는 우리 은하수에 퍼져있는 외계인을 고려했으며 Tipler는 자체 복제 기계를 고려하여 행성 시스템에 도착했을 때 자원을 이용하여 계속 항해하는 두 개의 사본을 구축합니다.
두 사람은 겸손한 여행 속도에서도 은하계의 모든 별은 은하계 시대의 일부로 방문 될 것이라고 결론 지었다. Fermi가 깨달은 것처럼 외계인은 지구에 있어야합니다. 그들은있는 것 같습니다. 이것은‘Fermi 역설’가되었습니다.
수백 개의 설명이 제안되었습니다. 여기에는 우리가 은하계에서 발생하는 최초의 지능이라는 아이디어가 포함되어 있으며 완전히 혼자이며, 우리는 보육 세계이며, 우리의 발전에 부정적인 영향을 줄 수있는 진보 된 문명에 대한 제한을 제한합니다.
.
더 평범한 가능성은 역설이 없다는 것입니다. 먼 과거의 방문 징후는 바람, 비 및 지질 학적 과정에 의해 지워질 것이기 때문입니다. 그러나 최근 뉴욕 로체스터 대학교의 Jonathan Carroll-Nellenback 박사가 이끄는 팀은 우리의 태양이 단순히 외계의 확장의 물결에 의해 우회되었을 것이라고 제안했습니다.
.
반 세기 이상 망원경을 찾아서 은하면 왜 우리 은하에서 외계인의 징후가 보이지 않았는지에 대한 의문이 남아 있습니다. 그러나 Jason Wright 박사가 이끄는 Pennsylvania State University 팀은 미스터리가 없다고 말합니다. 우리는 지구의 바다와 비교하여
온수 욕조에 비해 물과 동등한 은하의 일부를 찾았습니다.
Douglas Adams가 은하에 대한 히치하이커 가이드에서 지각 적으로 관찰 한 것처럼 :“공간은 큽니다. 당신은 단지 얼마나 크고, 엄청나게, 마음이 큰지를 믿지 않을 것입니다.”
.외계인 생활 검색에 대해 자세히 알아보십시오 :
- 우리는 외계인의 삶에 우리의 존재를 알리도록해야합니까?
- 왜 우리가 외계인을 믿고 싶은지
- 우리 태양계의 외계인 생활 :외모에 가장 좋은 곳
왜 자연이 기본 빌딩 블록을 3 배로 옮겼습니까?
Say Lego는 각 벽돌이 표준 벽돌보다 수백 배 더 큰 벽돌 버전을 출시했습니다. 그리고 벽돌이 수천 배 더 큰 또 다른 버전을 시작했다고 말합니다. 당신은 회사가 Bonkers를 갔다고 생각한 것에 대해 용서받을 것입니다. 그러나 이것이 바로 자연이 근본적인 빌딩 블록 (Quarks and Leptons)으로 한 일입니다.
정상적인 물질은 단지 두 종류의 쿼크와 두 종류의 렙톤으로 만들어집니다. 그러나 모든 입자가 수백 배 더 무겁고 3 세대가 동일하지만 수천 배 더 무거워지는 두 번째 입자와 쿼터의 두 번째 '세대'가 존재합니다.
더 무거운 세대는 창조하기 위해 많은 에너지를 가져다주었습니다. 오늘날 거의 볼 수 없습니다. 그러나 빅뱅에서 중요한 역할을했을 것입니다. 그러나 왜 각 세대의 입자의 덩어리가 매우 다른가요? 미국 물리학 자이자 노벨상 수상자 인 Steven Weinberg 박사는 흥미로운 추측을했습니다.
물질의 기본 빌딩 블록은 모든 공간을 채우는 보이지 않는 유체 인 HIGGS 필드와 상호 작용하여 질량을 얻습니다. 이 에너지 분야의 국소 험담 인 Higgs 입자와 상호 작용하는 것을 생각할 수 있습니다.
Weinberg는 Higgs 필드와 가장 크게 상호 작용하는 입자가 Higgs 입자의 입자에 가까운 질량으로 끝나고, 이는 첫 번째가 아니라 3 세대의 입자라고 지적합니다.
.어쩌면 와인버그를 추측 할 수 있습니다. 그들은 iggs와 직접 상호 작용하는 유일한 입자입니다. 어쩌면 2 세대는 HIGGS와 직접 상호 작용하는 발견되지 않은 입자와 상호 작용하여 질량을 얻을 수 있습니다. 그리고 아마도 첫 번째 세대는 첫 번째와 상호 작용하는 두 번째 발견 된 입자와 상호 작용하여 그들의 것을 얻을 수 있습니다.
그것은 메시지가 어린이 라인을 전달하는 놀이터 게임과 같으며, 릴레이 된 것은 원래의 말에서 더 멀어지게됩니다. 아마도 각각의 낮은 세대마다 입자는 Higgs 필드의 '느낌'에서 더욱 제거되므로 질량 생성 효과는 계속 희석됩니다.
와인버그는 그러한 메커니즘이 어떻게 상세하게 작동 할 수 있는지 모른다. 그러나 다른 물리학 자들은 자연의 3 배의 빌딩 블록의 퍼즐을 해결하는 방법에 대한 힌트를 제공했을 수도 있다고 생각합니다.
- 이 기사는 BBC Science Focus Magazine의 359 호에 처음 등장했습니다. - 여기에서 구독하는 방법을 알아보십시오
