¿Es cierto que el Universo es demasiado complejo y es inútil estudiarlo?: astrofísico desmiente mitos populares
Miscelánea / / July 21, 2023
¿Existe la posibilidad de que todo a su alrededor sea una simulación espacial y dónde buscar otros mundos?
Muchos habitantes de nuestro planeta no entienden por qué es necesario estudiar galaxias que se encuentran a decenas de millones de años luz. Creen que sería mucho más productivo tratar los problemas terrenales, por ejemplo, el diagnóstico de cáncer.
¿Tienen razón estos pragmáticos y por qué es necesario estudiar el Universo? dijo en el foro "Científicos contra mitos" astrofísico Sergei Pilipenko. organizadores del foro - ANTROPOGENESIS.RU - publicó una grabación de su conferencia en su Canal de Youtube, y Lifehacker hizo un resumen.
Serguéi Pilipenko
Candidato de Ciencias Físicas y Matemáticas, Investigador Principal del Departamento de Astrofísica Teórica y Cosmología del Centro Astroespacial del Instituto de Física Lebedev, autor de 40 artículos científicos
La gente común escucha muy poco sobre los nuevos descubrimientos de los astrofísicos. Quizá por eso existen tantos mitos sobre el universo y su origen. Y también sobre la impotencia de los científicos frente al vasto cosmos. Tratemos de separar los mitos de la verdad y hablemos de cosmología, la ciencia del universo.
mito 1 El universo es demasiado complejo para que los humanos descubran cómo funciona.
Por un lado, esta afirmación suena lógica. Las personas han estado explorando la Tierra durante miles de años y no tenían idea de lo que estaba sucediendo fuera de su planeta de origen.
Y luego inventaron los telescopios. Y resultó que en el Universo se producen explosiones, en las que se libera más energía de la que el Sol puede emitir en diez mil millones de años. Y que el sistema solar es una pequeña parte de la galaxia con más de 100 mil millones de estrellas. Hay muchas de esas galaxias. Además, no están ubicados al azar, sino que forman una estructura celular clara, que desde lejos parece espuma. Y todo el espacio del espacio está lleno de esta espuma de miles de millones de galaxias.
Además, la gente ha aprendido que el universo cambia y evoluciona constantemente con el tiempo. Por ejemplo, ahora se está expandiendo. Parece que es difícil formular las leyes que determinan la existencia y el desarrollo de los grandes mundos espaciales. Pero en realidad no lo es.
Las leyes de la naturaleza que conocemos aquí en la Tierra también operan en otros lugares del Universo, en otras galaxias. Y actuaron de la misma manera en el pasado lejano de este Universo. Esta no es solo una afirmación infundada para creer. Este es un hecho que se puede comprobar experimentalmente.
Serguéi Pilipenko
Hay varias formas de demostrar que las leyes físicas son las mismas para todo el universo. Consideremos dos de ellos:
1. Comparemos la velocidad de los relojes que funcionan con diferentes principios físicos. Tomemos viejos caminantes con un péndulo oscilante. El período de su oscilación depende de la fuerza de la gravedad. Es decir, aquí la principal fuerza actuante es la gravedad. Los relojes de pulsera electrónicos también tienen un péndulo. Pero oscila debido a la acción del resorte. La gravedad no tiene nada que ver con eso, y las fuerzas electromagnéticas actúan.
La velocidad de todos estos relojes está determinada por leyes físicas fundamentales completamente diferentes y diferentes constantes básicas. Los científicos compararon el comportamiento de los mecanismos a lo largo de un año para ver si las constantes físicas fundamentales estaban cambiando entre sí. Resultó que siguen siendo los mismos, hasta 16 decimales. Es decir, las leyes físicas no dependen del tiempo. Para consolidar el resultado, los científicos examinaron un reactor nuclear natural, que estaba ubicado en África y estuvo activo hace dos mil millones de años.
Cuando los geólogos, junto con los físicos, examinaron los restos de este reactor natural, pudieron conjunto: para que funcione, los valores de las constantes fundamentales tenían que ser los mismos que Ahora. Nuevamente, la hipótesis fue confirmada.
Serguéi Pilipenko
2. Exploremos el espectro de objetos espaciales distantes. Cada átomo del sistema periódico Mendeleiev hay un espectro por el cual puede determinar con precisión qué tipo de sustancia es. También depende de constantes físicas básicas.
Para explorar el espectro de cuerpos distantes, los astrónomos han estudiado los cuásares, algunos de los objetos más brillantes del universo. A una distancia de unos 10 mil millones de años luz, las constantes resultaron ser las mismas con gran precisión que en la Tierra. Y dado que la luz de estos cuásares ha estado viajando hacia nosotros durante 10 mil millones de años, los científicos han recibido una prueba más de que las leyes básicas no cambian con el tiempo.
Resulta que pueden construir modelos del desarrollo del Universo con suficiente precisión. Ni las grandes distancias ni los gigantescos intervalos de tiempo pueden impedirlo.
mito 2. The Big Bang Theory confirma o refuta hipótesis sobre la creación del mundo
Cuando los científicos descubrieron a principios del siglo XX que el universo se estaba expandiendo, nació la teoría del Big Bang. Ella afirma que al comienzo del desarrollo del Universo hubo un cierto momento cero. Es decir, al principio toda la masa se comprimió en un punto y luego se produjo una explosión. Comenzó la cuenta regresiva y el asunto comenzó a dispersarse. Así nació el universo, que continúa expandiéndose.
Muchos filósofos declararon inmediatamente: ¡El Big Bang es el momento de la creación! Un creador todopoderoso colocó un punto con una densidad y temperatura infinitamente altas en el espacio, ¡y también hizo una explosión!
Buena teoría. Pero hoy está claro para los científicos que este es un modelo demasiado simplificado. Si resultó ser cierto y al principio solo había un punto, hoy el Universo resultaría ser homogéneo. En cualquier lugar tendría la misma densidad.
Pero, de hecho, la materia en el mundo se distribuye de manera muy desigual. Por ejemplo, la densidad del agua ordinaria difiere del promedio del Universo en 28 órdenes de magnitud. Es demasiado.
Un universo igual en todas partes sería muy aburrido. La ciencia moderna dice que antes del Universo caliente hubo alguna otra etapa, que aún no sabemos con certeza. Pero hay una serie de hipótesis sobre lo que podría ser.
Serguéi Pilipenko
Bueno, ahora sobre la evidencia y la refutación del proceso de creación. Las religiones del mundo dicen que el creador de nuestro mundo es omnipotente. Por lo tanto, él, por supuesto, podría crear un Universo en el que operen todas las leyes físicas descubiertas por los científicos. Por lo tanto, se desarrolla en estricta conformidad con las hipótesis científicas.
Pero el hecho es que es absolutamente imposible verificar el hecho de la creación, estando en este Universo y mirándolo desde adentro. Es decir, los investigadores no pueden ni confirmar este hecho ni negarlo. Y una hipótesis que no puede ser comprobada por los métodos disponibles para los científicos se considera no científica. Está más allá de la investigación y las conclusiones.
Hay varias otras teorías sobre el origen del mundo:
1. Computadora. Según esta hipótesis, todo nuestro mundo es una gran simulación y vivimos en un modelo virtual creado por alguien. Curiosamente, resulta ser un poco más científico. Es decir, podemos comprobarlo al menos parcialmente. El hecho es que cualquier computadora, por poderosa que sea, tiene limitaciones. Por ejemplo, las secuencias de dígitos que contiene tienen una longitud finita. Y podemos buscar estos efectos numéricos en las observaciones. Por lo tanto, buscaremos y comprobaremos. Y descubre si esto es cierto teoría.
2. inflacionista. Una hipótesis muy popular. Ella afirma que el Universo nació en el proceso de transición del vacío primario a otro estado. Este proceso a menudo se denomina inflación. La teoría explica por qué el Universo no es homogéneo, y los parámetros de desigualdad son sorprendentemente similares a los observados hoy por físicos y astrónomos. Describe con precisión la distribución de las galaxias en forma de espuma. Predice tanto el nacimiento de múltiples universos como la existencia de ondas gravitacionales en el espacio. Los científicos ahora están buscando activamente estas ondas, y tal vez las encuentren en los próximos 30 años. Entonces, pueden probar esta hipótesis.
3. Multidimensional. Asume que los universos nacen cuando chocan algunas superficies multidimensionales, que se encuentran inmersas en un espacio con un número de dimensiones mayor que el nuestro. Por ejemplo, en 11 dimensiones. En este modelo también debe haber muchos universos.
La hipótesis se puede probar midiendo la gravedad a escalas microscópicas. Los científicos creen que las dimensiones adicionales necesariamente deben cambiar los parámetros gravitatorios y están tratando de encontrar estas desviaciones.
4. La teoría del nacimiento de universos en agujeros negros.. Afirma que los universos nacen dentro de los objetos, campo gravitacional que es tan fuerte que ni siquiera la luz puede salir de él. Y esta teoría puede ser probada. Si vivimos dentro de un agujero negro, entonces las propiedades de nuestro universo deberían cambiar dependiendo de la dirección en el espacio. Estas desviaciones también serán detectadas tarde o temprano. Hasta ahora, los científicos no han encontrado nada como esto, pero tal vez el punto sea la precisión de los métodos de medición modernos.
Entonces, la ciencia es capaz de explicar la apariencia del universo sin recurrir a la hipótesis de la creación.
Serguéi Pilipenko
mito 3. Nunca sabremos si hay otros universos
Muchas hipótesis predicen la aparición de un gran número de universos. Pero los escépticos dicen: ¿cuál es el sentido de estas teorías, si todavía nunca podemos saber con certeza si realmente existen múltiples mundos? Resulta que podemos. Los llamados "agujeros de gusano" nos ayudarán con esto.
La forma más fácil de imaginarlos es tomar una hoja de papel. De un punto a cualquier otro de esta hoja, puedes ir de diferentes maneras. Pero si doblas la hoja por la mitad y la perforas, aparecen nuevas trayectorias que conducen a través de este agujero. Este es el agujero de gusano.
Serguéi Pilipenko
A través de un curso tan corto, puedes llegar muy rápidamente de un extremo al otro del universo. Los científicos creen que tales "agujeros" pueden conectar dos universos diferentes.
La teoría dice que para los observadores desde el lado del agujero debería verse muy similar a agujeros negros. Y los científicos ya han aprendido a detectar estos objetos. Además, las imágenes tomadas por el radiotelescopio son muy similares a los modelos que se construyen mediante cálculos teóricos.
Según los científicos, dentro de los agujeros negros deberíamos ver círculos concéntricos de luz. Aparecen porque la fuerte gravedad hace que la luz "se mueva en círculos" y describa otras trayectorias complejas.
Aproximadamente la misma imagen debería estar en el agujero de gusano. Dentro de la mancha oscura, deberíamos ver anillos de luz. Pero deberían ser de tamaños ligeramente diferentes y estar ubicados de manera diferente a los agujeros negros.
Los telescopios que tienen los astrónomos hoy en día aún no nos permiten ver tales anillos. Necesita imágenes más detalladas. Un nuevo telescopio espacial, el Millimetron, que ahora está siendo desarrollado por científicos rusos, debería recibirlos.
Entonces, si tenemos suerte, descubriremos si hay otros universos.
Serguéi Pilipenko
mito 4. Estudiar el Universo es inútil desde un punto de vista práctico
Los escépticos dicen: bueno, digamos que descubrimos que hay un agujero de gusano a una distancia de 60 millones de años luz, y puede conducir a otro universo. ¡Pero este descubrimiento no cambiará nuestras vidas de ninguna manera, y para la gente común es simplemente inútil! Por lo tanto, los científicos no deben participar en investigaciones innecesarias. Mejor unir fuerzas y enfocarnos en algo que realmente valga la pena. Por ejemplo, buscando una cura para el cáncer.
El hecho es que todas las áreas de la ciencia están interconectadas.
Es imposible desarrollar algunas áreas particulares sin desarrollar otras en absoluto. Entonces no habrá progreso en ninguna parte.
Serguéi Pilipenko
La cosmología se ocupa realmente del estudio del universo, no de los asuntos terrenales. Pero los resultados de la investigación astrónomos y físicos encontrar aplicación en la vida de la gente común.
Por ejemplo, los científicos han estado desarrollando y probando el espectrómetro MUSE durante mucho tiempo. Es muy sensible y permite estudiar el espectro de una gran zona del cielo, donde hay decenas de galaxias. Y luego los médicos se dirigieron a ellos y les dijeron que también necesitaban un espectrómetro de alta sensibilidad. Ayudará a obtener datos precisos sobre los parámetros de la piel humana, y esto es necesario para el diagnóstico de ciertos tipos de cáncer.
Los astrónomos, junto con los médicos, han realizado pruebas y ahora, basándose en MUSE, están desarrollando un dispositivo más económico y compacto que se puede usar directamente en las clínicas.
Y finalmente, lo más importante, en mi opinión: la cosmología nos da una idea de nuestro lugar en el Universo, el lugar de nuestro planeta.
Serguéi Pilipenko
Resulta que la vida es un factor muy importante que cambia mucho en el Universo.
Los científicos han calculado el poder específico de varios objetos espaciales. Por ejemplo, el Sol tiene una luminosidad colosal, pero también una masa muy sólida. Por lo tanto, la cantidad de energía liberada por unidad de masa es pequeña. No es más que la energía del calor, que en la misma unidad de tiempo es liberada por un puñado de hojas otoñales en descomposición.
Pero si tomamos una planta viva, resulta que en el proceso de fotosíntesis almacena diez mil veces más energía que la potencia específica del Sol.
Sin embargo, observamos el valor más alto de este parámetro para cerebro animales y humanos. Esto significa que los seres vivos, y especialmente los seres inteligentes, pueden influir muy activamente en la naturaleza inanimada. Lo que vemos en nuestro planeta.
Y si queremos llevar un estilo de vida responsable y comprender las consecuencias de todas nuestras acciones e inacciones, debemos tener en cuenta todas las leyes que existen en este Universo. Necesitamos entenderlos. Y saber qué posibilidades tenemos, es decir, de qué es capaz la vida en principio y de qué podemos ser capaces nosotros.
Serguéi Pilipenko
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