Articles

Mitä Hawking todella tarkoitti

Posted by admin

jos olet tieteen harrastaja, olet todennäköisesti tällä viikolla törmännyt otsikoihin, joissa väitetään, että fyysikko Stephen Hawking uskoo Higgsin bosonin aiheuttavan maailmankaikkeuden lopun.

kyseessä on leuat loksauttava tieteen vääristely. Maailmankaikkeus on turvallinen ja tulee olemaan hyvin pitkään—biljoonia vuosia.

ymmärtääksemme, miten kammottavasti Hawkingin sanat on vääristelty, meidän on ensin ymmärrettävä hänen lausuntonsa. Hieman mukaillen Hawking sanoi, että maailmassa, jossa Higgsin bosonilla ja toisella perushiukkasella—kärkikvarkilla—on massat, jotka tutkijat ovat mitanneet niiden olevan, maailmankaikkeus on metastabiilissa tilassa.

periaatteessa metastabiili tarkoittaa ” tavallaan stabiili.”Mitä se tarkoittaa? Tarkastellaanpa erästä esimerkkiä. Ota biljardikeppi ja aseta se biljardipöydälle. Keppi on vakaa, se ei mene minnekään. Ota sama merkki ja tasapainottaa sitä sormella. Se on epävakaata; lähes kaikissa olosuhteissa, keppi kaatuu.

metastabiilin kohteen analogia on baaritiski. Lähes kaikissa olosuhteissa jakkara istuu siellä ikuisesti. Jos kuitenkin kolautat ulostetta tarpeeksi kovaa, se kaatuu. Kun jakkara putoaa, se on vakaampi kuin se oli, aivan kuten biljardikeppi makaa pöydällä.

nyt on saatava maailmankaikkeus ja sitä hallitsevat lait. Tässä on tärkeä ohjenuora: maailmankaikkeus on laiska-jättiläinen, kosminen sohvaperuna. Jos suinkin mahdollista, maailmankaikkeus keksii keinon siirtyä mahdollisimman alhaiseen energiatilaan. Yksinkertainen analogia on vuoren kylkeen sijoitettu pallo. Se vierii alas vuorenrinnettä ja lepää laakson pohjalla. Tämän jälkeen pallo on vakaassa kokoonpanossa.

kaikkeus on samanlainen. Kosmoksen luomisen jälkeen maailmankaikkeuden muodostavien kenttien olisi pitänyt järjestäytyä alimpaan mahdolliseen energiatilaan.

on olemassa varaus. On mahdollista, että energiarinteessä voisi olla pieniä ”laaksoja”. Kun maailmankaikkeus jäähtyi, se saattoi joutua pieneen laaksoon. Ihannetapauksessa maailmankaikkeus haluaisi pudota syvempään laaksoon alla, mutta se voisi jäädä loukkuun.

tämä on esimerkki metastabiilista tilasta. Niin kauan kuin laakso on tarpeeksi syvä, siitä on vaikea päästä pois. Klassisen fysiikan avulla siitä on mahdotonta päästä irti.

emme kuitenkaan elä klassisessa maailmassa. Maailmankaikkeudessamme meidän on otettava huomioon kvanttimekaniikan luonne. On monia tapoja kuvata kvanttimaailmaa, mutta yksi olennaisimmista ominaisuuksista tässä on ” harvinaisia asioita tapahtuu.”Jos maailmankaikkeus olisi loukussa pienessä metastabiilissa laaksossa, se voisi lopulta kaivaa tunnelin ulos laaksosta ja pudota alas syvempään laaksoon.

mitä seurauksia kaikkeuden luisumisesta laaksosta toiseen on? Maailmankaikkeuden sääntöjä hallitsee laakso, jossa se on. Tutun universumimme määrittelevässä metastabiilissa laaksossa meillä on fysiikan ja kemian säännöt, joiden mukaan aine voi kasautua atomeiksi ja lopulta meiksi.

jos kaikkeus liukuisi eri laaksoon, ainetta ja energiaa hallitsevat säännöt olisivat erilaiset. Tämä tarkoittaa muun muassa sitä, että kvarkkien ja leptonien kaltaiset hiukkaset saattavat olla mahdottomia. Tunnetut voimat, jotka ohjaavat näiden hiukkasten vuorovaikutusta, eivät välttämättä päde. Lyhyesti sanottuna, ei ole mitään syytä ajatella, että olisimme olemassa lainkaan.

olisiko meillä mitään varoitusta, jos tämä siirtymä tapahtuisi? Itse asiassa meillä ei olisi minkäänlaista varoitusta. Jos maailmankaikkeus jossain kosmoksessa siirtyisi etäispesäkkeestä syvempään laaksoon, fysiikan lait muuttuisivat ja lakaisisivat pois valon nopeudella. Kun shokkiaalto kulki aurinkokunnan yli, me yksinkertaisesti katoaisimme, kun lakeja, jotka hallitsevat meitä muodostavaa ainetta, ei enää sovellettaisi. Yhtenä hetkenä olisimme täällä, toisena poissa.

Palatakseni alkuperäiseen kysymykseen, mitä Higgsin bosoni kertoo tästä? Käy ilmi, että voimme käyttää standardimallia kertoaksemme, olemmeko vakaassa, epävakaassa vai metastabiilissa maailmankaikkeudessa.

tiedämme, ettemme elä epävakaassa, koska olemme täällä, mutta kaksi muuta vaihtoehtoa ovat auki. Mikä on vastaus? Se riippuu kahdesta muuttujasta: kärkikvarkin massasta ja Higgsin bosonin massasta.

jos seuraamme käsitystämme standardimallista yhdistettynä parhaisiin mittauksiimme, näyttää siltä, että elämme metastabiilissa maailmankaikkeudessa, joka voi jonain päivänä kadota varoittamatta. Voit saada anteeksi, jos otat tuon julistuksen syyksi antautua johonkin harvinaiseen herkkuun tänä iltana.

mutta ennen kuin tuhlaat liikaa, ota huomioon muutama varoituksen sana. Käyttämällä samaa standardimallia, jota käytimme selvittääksemme, onko Kosmos metastabiili, voimme ennustaa, kuinka kauan todennäköisesti kestää, että kvanttimekaniikka päästää maailmankaikkeuden liukumaan metastabiilista laaksosta vakaaseen laaksoon: siihen menee biljoonia vuosia.

ihmiskunta on ollut olemassa vain noin 100 000 vuotta, ja aurinko kasvaa punaiseksi jättiläiseksi ja polttaa maapallon noin 5 miljardissa vuodessa. Universumi on ollut metastabiilina biljoonien vuosien ajan. ehkä tämän illan yliampuminen on huono idea.

on tärkeää huomata, että Higgsin bosonin löytämisellä ei ole vaikutusta siihen, onko maailmankaikkeus metastabiilissa tilassa. Jos elämme metastabiilissa kosmoksessa, se on ollut sellainen universumin luomisesta lähtien. Higgsin bosonin löytyminen ei vaikuta lainkaan siihen, onko maailmankaikkeus metastabiilissa tilassa.

palatessa alkuperäisiin, liian hypetettyihin mediatarinoihin voi nähdä, että oli totuuden ydin ja tynnyri täynnä hysteriaa. Vaaraa ei ole, ja on täysin OK jatkaa suurella mielenkiinnolla uutisia Higgsin bosonin löytymisestä ja huolellisesta mittaamisesta. Ja kyllä, sinun täytyy mennä töihin huomenna.

tästä artikkelista julkaistiin versio Fermilab Today-lehdessä.

Related Post

Leave A Comment