Stimmt es, dass das Universum zu komplex ist und es sinnlos ist, es zu studieren? Der Astrophysiker räumt mit populären Mythen auf
Verschiedenes / / July 21, 2023
Besteht die Möglichkeit, dass alles drumherum eine Weltraumsimulation ist und wo man nach anderen Welten suchen kann?
Viele Bewohner unseres Planeten verstehen nicht, warum es notwendig ist, Galaxien zu untersuchen, die mehrere zehn Millionen Lichtjahre entfernt sind. Sie glauben, dass es viel produktiver wäre, sich mit irdischen Problemen auseinanderzusetzen – zum Beispiel der Diagnose Krebs.
Haben diese Pragmatiker Recht und warum ist es überhaupt notwendig, das Universum zu studieren? erzählt beim Forum „Wissenschaftler gegen Mythen“ Astrophysiker Sergei Pilipenko. Forum-Organisatoren - ANTROPOGENESIS.RU - hat eine Aufzeichnung seines Vortrags auf ihrer Seite gepostet Youtube Kanal, und Lifehacker hat eine Zusammenfassung erstellt.
Sergej Pilipenko
Kandidat der physikalischen und mathematischen Wissenschaften, leitender Forscher in der Abteilung für Theoretische Astrophysik und Kosmologie des Astrospace Center des Lebedev Physical Institute, Autor von 40 wissenschaftlichen Artikeln
Normale Menschen hören sehr wenig von den neuen Entdeckungen der Astrophysiker. Vielleicht gibt es deshalb so viele Mythen über das Universum und seinen Ursprung. Und auch über die Hilflosigkeit der Wissenschaftler gegenüber dem riesigen Kosmos. Versuchen wir, die Mythen von der Wahrheit zu trennen und über die Kosmologie zu sprechen – die Wissenschaft vom Universum.
Mythos 1. Das Universum ist zu komplex, als dass Menschen verstehen könnten, wie es funktioniert
Einerseits klingt diese Aussage logisch. Seit Tausenden von Jahren erforschen Menschen die Erde und hatten keine Ahnung, was abseits ihres Heimatplaneten geschah.
Und dann erfanden sie Teleskope. Und es stellte sich heraus, dass es im Universum zu Explosionen kommt, bei denen mehr Energie freigesetzt wird, als die Sonne in zehn Milliarden Jahren abgeben kann. Und dass das Sonnensystem ein winziger Teil der Galaxie mit mehr als 100 Milliarden Sternen ist. Es gibt viele solcher Galaxien. Darüber hinaus sind sie nicht zufällig angeordnet, sondern bilden eine klare Zellstruktur, die von weitem wie Schaum aussieht. Und der gesamte Weltraum ist mit diesem Schaum aus Milliarden von Galaxien gefüllt.
Darüber hinaus haben die Menschen gelernt, dass sich das Universum im Laufe der Zeit ständig verändert und weiterentwickelt. Jetzt wird es zum Beispiel erweitert. Es scheint schwierig zu sein, die Gesetze zu formulieren, die die Existenz und Entwicklung riesiger Weltraumwelten bestimmen. Aber eigentlich ist es das nicht.
Die Naturgesetze, die wir hier auf der Erde kennen, wirken auch an anderen Orten im Universum, in anderen Galaxien. Und sie haben in der fernen Vergangenheit dieses Universums genauso gehandelt. Dies ist nicht nur eine unbegründete Behauptung, der man Glauben schenken kann. Dies ist eine Tatsache, die experimentell überprüft werden kann.
Sergej Pilipenko
Es gibt mehrere Möglichkeiten zu beweisen, dass die physikalischen Gesetze für das gesamte Universum gleich sind. Betrachten wir zwei davon:
1. Vergleichen wir die Geschwindigkeit von Uhren, die auf unterschiedlichen physikalischen Prinzipien funktionieren. Nehmen wir alte Wanderer mit schwingendem Pendel. Die Schwingungsdauer hängt von der Schwerkraft ab. Das heißt, hier ist die Hauptkraft die Schwerkraft. Auch elektronische Armbanduhren verfügen über ein Pendel. Aber es schwingt aufgrund der Wirkung der Feder. Die Schwerkraft hat damit nichts zu tun, es wirken elektromagnetische Kräfte.
Die Geschwindigkeit all dieser Uhren wird durch völlig unterschiedliche physikalische Grundgesetze und unterschiedliche Grundkonstanten bestimmt. Die Wissenschaftler verglichen das Verhalten der Mechanismen im Laufe eines Jahres, um festzustellen, ob sich die grundlegenden physikalischen Konstanten relativ zueinander veränderten. Es stellte sich heraus, dass sie gleich bleiben – bis zu 16 Dezimalstellen. Das heißt, physikalische Gesetze hängen nicht von der Zeit ab. Um das Ergebnis zu festigen, untersuchten Wissenschaftler einen natürlichen Kernreaktor, der sich in Afrika befand und vor zwei Milliarden Jahren aktiv war.
Als Geologen zusammen mit Physikern die Überreste dieses natürlichen Reaktors untersuchten, gelang ihnen dies Menge: Damit es funktioniert, müssen die Werte der Grundkonstanten dieselben sein wie Jetzt. Auch hier wurde die Hypothese bestätigt.
Sergej Pilipenko
2. Lassen Sie uns das Spektrum entfernter Weltraumobjekte erkunden. Jedes Atom des Periodensystems Mendelejew Es gibt ein Spektrum, anhand dessen Sie genau bestimmen können, um welche Art von Substanz es sich handelt. Es hängt auch von grundlegenden physikalischen Konstanten ab.
Um das Spektrum entfernter Körper zu erforschen, haben Astronomen Quasare untersucht, einige der hellsten Objekte im Universum. In einer Entfernung von etwa 10 Milliarden Lichtjahren erwiesen sich die Konstanten mit hoher Genauigkeit als dieselben wie auf der Erde. Und da das Licht dieser Quasare seit 10 Milliarden Jahren zu uns reist, haben Wissenschaftler einen weiteren Beweis dafür erhalten, dass sich die Grundgesetze mit der Zeit nicht ändern.
Es stellt sich heraus, dass sie mit ausreichender Genauigkeit Modelle der Entwicklung des Universums erstellen können. Weder große Entfernungen noch gigantische Zeitintervalle können dies verhindern.
Mythos 2. Die Urknalltheorie bestätigt oder widerlegt Hypothesen über die Erschaffung der Welt
Als Wissenschaftler Anfang des 20. Jahrhunderts entdeckten, dass sich das Universum ausdehnte, wurde die Urknalltheorie geboren. Sie behauptet, dass es ganz am Anfang der Entwicklung des Universums einen gewissen Nullpunkt gab. Das heißt, zunächst wurde die gesamte Masse zu einem Punkt komprimiert, und dann kam es zu einer Explosion. Er startete den Countdown und die Sache begann sich zu zerstreuen. So entstand das Universum, das sich immer weiter ausdehnt.
Viele Philosophen erklärten sofort: Der Urknall ist der Moment der Schöpfung! Ein allmächtiger Schöpfer hat einen Punkt mit unendlich hoher Dichte und Temperatur im Weltraum platziert und auch eine Explosion verursacht!
Schöne Theorie. Doch heute ist den Wissenschaftlern klar, dass es sich hierbei um ein zu stark vereinfachtes Modell handelt. Wenn es wahr wäre und es zunächst nur einen Punkt gäbe, dann würde sich das Universum heute als homogen erweisen. An jedem Ort hätte es die gleiche Dichte.
Doch tatsächlich ist die Materie auf der Welt sehr ungleich verteilt. Beispielsweise weicht die Dichte von gewöhnlichem Wasser um 28 Größenordnungen vom Durchschnitt des Universums ab. Es ist zu viel.
Ein überall gleiches Universum wäre sehr langweilig. Die moderne Wissenschaft sagt, dass es vor dem heißen Universum ein anderes Stadium gab, das wir immer noch nicht genau kennen. Aber es gibt eine Reihe von Hypothesen darüber, was es sein könnte.
Sergej Pilipenko
Nun zum Beweis und zur Widerlegung des Schöpfungsprozesses. Weltreligionen sagen, dass der Schöpfer unserer Welt allmächtig ist. Deshalb könnte er natürlich ein Universum erschaffen, in dem alle von Wissenschaftlern entdeckten physikalischen Gesetze wirken. Daher entwickelt es sich in strikter Übereinstimmung mit wissenschaftlichen Hypothesen.
Tatsache ist jedoch, dass es absolut unmöglich ist, die Tatsache der Schöpfung zu überprüfen, wenn man sich in diesem Universum befindet und es von innen betrachtet. Das heißt, Forscher können diese Tatsache weder bestätigen noch leugnen. Und eine Hypothese, die mit den den Wissenschaftlern zur Verfügung stehenden Methoden nicht überprüft werden kann, gilt als unwissenschaftlich. Es geht über Forschung und Schlussfolgerungen hinaus.
Es gibt mehrere andere Theorien über den Ursprung der Welt:
1. Computer. Nach dieser Hypothese ist unsere gesamte Welt eine riesige Simulation und wir leben in einem virtuellen Modell, das von jemandem erstellt wurde. Interessanterweise erweist es sich als etwas wissenschaftlicher. Das heißt, wir können es zumindest teilweise überprüfen. Tatsache ist, dass jeder Computer, egal wie leistungsfähig er auch sein mag, Einschränkungen hat. Beispielsweise haben darin Ziffernfolgen eine endliche Länge. Und wir können diese numerischen Effekte in Beobachtungen suchen. Also werden wir suchen und prüfen. Und finden Sie heraus, ob das wahr ist Theorie.
2. inflationär. Eine sehr beliebte Hypothese. Sie behauptet, dass das Universum im Prozess des Übergangs vom Primärvakuum in einen anderen Zustand entstanden sei. Dieser Vorgang wird oft als Inflation bezeichnet. Die Theorie erklärt, warum das Universum nicht homogen ist und die Parameter der Unebenheit überraschend denen ähneln, die heute von Physikern und Astronomen beobachtet werden. Es beschreibt genau die Verteilung von Galaxien in Form von Schaum. Sagt sowohl die Geburt mehrerer Universen als auch die Existenz von Gravitationswellen im Weltraum voraus. Wissenschaftler suchen jetzt aktiv nach diesen Wellen und vielleicht werden sie sie in den nächsten 30 Jahren finden. So können sie diese Hypothese testen.
3. Mehrdimensional. Es geht davon aus, dass Universen entstehen, wenn einige mehrdimensionale Oberflächen kollidieren, die in einen Raum mit einer größeren Anzahl von Dimensionen als unserem eingetaucht sind. Zum Beispiel im 11-dimensionalen. Auch in diesem Modell muss es viele Universen geben.
Die Hypothese kann durch die Messung der Schwerkraft auf mikroskopischer Ebene überprüft werden. Wissenschaftler glauben, dass zusätzliche Dimensionen zwangsläufig die Gravitationsparameter verändern müssen, und versuchen, diese Abweichungen zu finden.
4. Die Theorie der Geburt von Universen in Schwarzen Löchern. Behauptet, dass Universen in Objekten entstehen, Schwerkraftfeld die so stark ist, dass selbst Licht sie nicht verlassen kann. Und diese Theorie kann überprüft werden. Wenn wir in einem Schwarzen Loch leben, sollten sich die Eigenschaften unseres Universums je nach Richtung im Raum ändern. Auch diese Abweichungen werden früher oder später entdeckt. Bisher haben Wissenschaftler so etwas noch nicht gefunden, aber vielleicht liegt es an der Genauigkeit moderner Messmethoden.
Die Wissenschaft ist also in der Lage, die Erscheinung des Universums zu erklären, ohne auf die Schöpfungshypothese zurückzugreifen.
Sergej Pilipenko
Mythos 3. Wir werden nie erfahren, ob es andere Universen gibt
Viele Hypothesen sagen die Entstehung einer großen Anzahl von Universen voraus. Doch Skeptiker sagen: Welchen Sinn haben diese Theorien, wenn wir trotzdem nie sicher wissen können, ob es tatsächlich mehrere Welten gibt? Es stellt sich heraus, dass wir es können. Dabei helfen uns die sogenannten „Wurmlöcher“.
Am einfachsten kann man sie sich vorstellen, indem man ein Blatt Papier nimmt. Von einem Punkt zum anderen auf diesem Blatt können Sie auf unterschiedliche Weise gehen. Faltet man das Blatt jedoch in der Mitte und durchsticht es, entstehen neue Flugbahnen, die durch dieses Loch führen. Das ist das Wurmloch.
Sergej Pilipenko
Durch einen so kurzen Kurs kann man sehr schnell von einem Ende des Universums zum anderen gelangen. Wissenschaftler glauben, dass solche „Löcher“ zwei verschiedene Universen verbinden können.
Die Theorie besagt, dass das Loch für Beobachter von der Seite aus sehr ähnlich aussehen sollte Schwarze Löcher. Und Wissenschaftler haben bereits gelernt, diese Objekte zu erkennen. Darüber hinaus ähneln die vom Radioteleskop aufgenommenen Bilder stark Modellen, die auf theoretischen Berechnungen basieren.
Laut Wissenschaftlern sollten wir im Inneren von Schwarzen Löchern konzentrische Lichtkreise sehen. Sie entstehen, weil die starke Schwerkraft dazu führt, dass sich Licht „im Kreis windet“ und andere komplexe Flugbahnen beschreibt.
Ungefähr das gleiche Bild sollte sich beim Wurmloch ergeben. Innerhalb des dunklen Flecks sollten wir Lichtringe sehen. Sie sollten jedoch etwas anders groß und anders gelegen sein als Schwarze Löcher.
Die Teleskope, über die Astronomen heute verfügen, erlauben es uns noch nicht, solche Ringe zu sehen. Brauche detailliertere Bilder. Ein neues Weltraumteleskop, das Millimetron, das derzeit von russischen Wissenschaftlern entwickelt wird, soll sie empfangen.
Wenn wir also Glück haben, finden wir heraus, ob es noch andere Universen gibt.
Sergej Pilipenko
Mythos 4. Das Studium des Universums ist aus praktischer Sicht nutzlos
Skeptiker sagen: Nehmen wir an, wir haben herausgefunden, dass es in einer Entfernung von 60 Millionen Lichtjahren ein Wurmloch gibt, das zu einem anderen Universum führen könnte. Aber diese Entdeckung wird unser Leben in keiner Weise verändern und für normale Menschen ist sie einfach nutzlos! Daher sollten Wissenschaftler keine unnötige Forschung betreiben. Es ist besser, die Kräfte zu bündeln und sich auf etwas wirklich Sinnvolles zu konzentrieren. Zum Beispiel auf der Suche nach einem Heilmittel gegen Krebs.
Tatsache ist, dass alle Bereiche der Wissenschaft miteinander verbunden sind.
Es ist unmöglich, einige bestimmte Bereiche zu entwickeln, ohne andere überhaupt zu entwickeln. Dann wird es nirgendwo Fortschritte geben.
Sergej Pilipenko
Die Kosmologie befasst sich eigentlich mit der Erforschung des Universums, nicht mit irdischen Angelegenheiten. Aber Forschungsergebnisse Astronomen und Physiker im Leben gewöhnlicher Menschen Anwendung finden.
Beispielsweise entwickeln und testen Wissenschaftler seit langem das MUSE-Spektrometer. Es ist hochempfindlich und ermöglicht die Untersuchung des Spektrums eines großen Himmelsbereichs, in dem sich Dutzende Galaxien befinden. Und dann wandten sich die Ärzte an sie und sagten, dass sie auch unbedingt ein hochempfindliches Spektrometer bräuchten. Es wird dazu beitragen, genaue Daten über die Parameter der menschlichen Haut zu erhalten, die für die Diagnose bestimmter Krebsarten erforderlich sind.
Astronomen haben gemeinsam mit Ärzten Tests durchgeführt und entwickeln nun auf Basis von MUSE ein günstigeres und kompakteres Gerät, das direkt in Kliniken eingesetzt werden kann.
Und schließlich das Wichtigste meiner Meinung nach: Die Kosmologie gibt uns eine Vorstellung von unserem Platz im Universum, dem Platz unseres Planeten.
Sergej Pilipenko
Es stellt sich heraus, dass das Leben ein sehr wichtiger Faktor ist, der sich im Universum stark verändert.
Wissenschaftler haben die spezifische Leistung verschiedener Weltraumobjekte berechnet. Die Sonne hat zum Beispiel eine kolossale Leuchtkraft, aber auch eine sehr feste Masse. Daher ist die pro Masseneinheit freigesetzte Energiemenge gering. Es ist nicht mehr als die Wärmeenergie, die in derselben Zeiteinheit von einem Haufen verfallender Blätter im Herbst freigesetzt wird.
Wenn wir jedoch eine lebende Pflanze nehmen, stellt sich heraus, dass sie im Prozess der Photosynthese zehntausendmal mehr Energie speichert als die spezifische Kraft der Sonne.
Wir beobachten jedoch den höchsten Wert dieses Parameters für Gehirn Tiere und Menschen. Das bedeutet, dass lebende und insbesondere intelligente Wesen sehr aktiv Einfluss auf die unbelebte Natur nehmen können. Was wir auf unserem Planeten sehen.
Und wenn wir einen verantwortungsvollen Lebensstil führen und die Konsequenzen all unserer Handlungen und Unterlassungen verstehen wollen, müssen wir alle Gesetze berücksichtigen, die in diesem Universum existieren. Wir müssen sie verstehen. Und zu wissen, welche Möglichkeiten wir haben, also wozu das Leben grundsätzlich fähig ist und wozu wir fähig sein können.
Sergej Pilipenko
Lesen Sie auch🧐
- 7 Mythen über unser Universum, die im Internet sehr beliebt sind
- 10 seltsamste Objekte im Universum
- „Aus irgendeinem Grund braucht das Universum Lebewesen, die es verstehen können“: Neurowissenschaftler – über die Geheimnisse, die unser Gehirn verbirgt