Jesteś tutaj

Kiedy kolejni naukowcy otrzymują Nagrodę Nobla rośnie w nas przekonanie, że na każde naukowe pytanie można w końcu znaleźć odpowiedź. Oczywiście to tylko złudzenie. Wraz z każdą odpowiedzią, rodzą się nowe pytania, na które chcielibyśmy usłyszeć odpowiedź. Oto kilka najważniejszych pytań, a może raczej najmodniejszych zagadek z zakresu astrofizyki, o których warto wiedzieć.

Czym jest ciemna energia?
Im więcej mamy danych liczbowym na temat Wszechświata, tym wyraźniej widać, że coś się nie zgadza. Astrofizycy zakładają więc istnienie „niewidzialnego czynnika”, który „rozpycha” świat, powstrzymując go przed ściśnieńciem się przez dośrodkową siłę grawitacji. Nazwano go ciemną energią (ang. dark energy). Chociaż obserwujemy jej działania, nikt nie ma pojęcia, jak można by ją zobaczyć lub zbadać.

Czym jest ciemna materia?
Podobnie nie możemy zobaczyć ciemnej materii, która nie absorbuje ani nie emituje światła (które czyni świat widzialnym). Jej istnienie wyprowadza się i zakłada z widocznego odziaływania grawitacyjnego na resztę materii, z promieniowania i z samej struktury Wszechświata. Przypuszcza się, że ciemna materia zajmuje całe peryferie galaktyk, a zbudowana jest ze słabo oddziaływyjących masywnych cząsteczek (ang. WIMP – Weakly Interacting Massive Particles). Jedna z teorii mówi, że ciemna materia formuje się w długie, drobne struny idące przez Wszechświat i w ten sposób może oddziaływać przez promieniwania na całą rzeczywistość, w tym także na Ziemię. Pomimo prób nie udało się jednak zarejestrować wprost tego działania.

Ciemna energia i ciemna materia mogą stanowić razem nawet od 84 do 96 proc. masy Wszechświata.

Dlaczego wektor czasu ma strzałkę skierowaną w jedną stronę?
Jeśli czas jest tylko jednym z wymiarów, to dlaczego nie jest odwracalny? Czas przesuwa się do przodu dzięki specyficznej własności Wszechświata, zwanej entropią, czyli miarą stopnia nieuporządkowania. Entropia nieustannie wzrasta i to wydaje się logiczne – jest znacznie więcej czynników wpływających na zburzenie niż tych wpływających na uporządkowanie materii. Dlaczego jednak wcześniej entropia była tak niska? Dlaczego na początku świat był tam dobrze uporządkowany?

Czy istnieją światy równoległe?
Dane dostarczane przez niektórych astrofizyków pozwalają im postawić tezę, że Wszechświat nie jest zakrzywiony – jak zwykle się zakłada – ale raczej „płaski” i rozciąga się w nieskończoność. Jeśli tak, to „ścieżka”, której jesteśmy częścią, jest tylko jedną z nieskończonej liczby płaszczyzn Wieloświata. Równocześnie mechanika kwantowa ustaliła, że istnieje skończona liczba możliwych konfiguracji cząsteczek na każdej kosmicznej ścieżce [(10 do potęgi 10)do potęgi 122]. Przy nieskończonej liczbie światów istnieć więc muszą światy identyczne do naszego, zupełnie różne i takie, które różnią się minimalnie, na przykład konfiguracją tylko dwóch lub trzech cząstek. Liczby liczbami, ale jak w ogóle można zobaczyć lub inaczej doświadczyć tych innych światów?

Czy teoria strun jest prawdziwa?
Jeśli kiedyś fizycy zgodzą się wreszcie, że elementarnymi jednostkami, z których zbudowany jest świat, są jednowymiarowe struny, z któych każda drga z właściwą sobie częstotliwością – wówczas fizyka stanie się znacznie prostsza. Teoria strun pozwala fizykom pogodzić prawa rządzące najmniejszymi cząsteczkami, zwane mechanikę kwantową, z prawami rządzącymi czasoprzestrzenią, w tym przede wszystkim ogólną teorią względności. Jest tylko jeden problem – teoria strun może działać tylko w rzeczywistości, która istnieje w 10 lub 11 wymiarach.

Co dzieje się wewnątrz czarnych dziur?
Właściwe pytanie brzmi: co dzieje się z informacją o przedmiocie, który zostanie wessany do czarnej dziury? Wedle obowiązujących teorii jest ona dla nas zupełnie niedostępna, ponieważ siła grawitacji czarnej dziury wciąga przedmioty z prędkością większą niż prędkość światła, a to oznacza, że żadna informacja nie jest w stanie wyjść na zewnątrz czarnej dziury. Zdaniem jednej z teorii czarne dziury otacza tak zwany horyzont zdarzeń, czyli granica, poza którą nic nie jest dla nas możliwe do zobaczenia.

Czarne dziury są z pewnością najmodniejszym tematem astrofizyki, także dzięki temu, że zajmuje się nimi najpopularniejszy z fizyków – Stephen Hawking.

 

Opracowano na podstawie artykułu The 18 Biggest Unsolved Mysteries in Physic, opublikowanego na portalu Livescience.com.

Artystyczna impresja na temat czarnej dziury. Źródło: pixabay.com