Articles

Vad Hawking verkligen menade

Posted by admin

om du är en vetenskapsentusiast, har du i veckan sannolikt stött på rubriker som hävdar att fysiker Stephen Hawking tror att Higgs boson kommer att orsaka universums slut.

detta är en häpnadsväckande förvrängning av vetenskapen. Universum är säkert och kommer att vara under mycket lång tid—i biljoner år.

för att förstå hur avskyvärt Hawkings ord har vridits måste vi först förstå hans uttalande. För att parafrasera bara lite sa Hawking att i en värld där Higgs boson och en annan grundläggande partikel—toppkvarken—har massorna som forskare har mätt dem att ha, är universum i ett metastabilt tillstånd.

i grund och botten betyder metastabil ”typ av stabil.”Så vad betyder det? Låt oss överväga ett exempel. Ta en pool cue och lägg den på biljardbordet. Cue är stabil; Det går inte någonstans. Ta samma kö och balansera den på fingret. Det är instabilt; under nästan alla omständigheter kommer cue att falla över.

analogin för ett metastabilt objekt är en barstol. Under nästan alla omständigheter kommer avföringen att sitta där i all evighet. Men om du stöter på avföringen tillräckligt hårt kommer den att falla över. När avföringen faller är den stabilare än den var, precis som poolkön som ligger på bordet.

nu måste vi ta in universum och de lagar som styr det. Här är en viktig vägledande princip: universum är lat—en jätte, kosmisk soffpotatis. Om det är möjligt kommer universum att räkna ut ett sätt att flytta till det lägsta energiläget det kan. En enkel analogi är en boll placerad på sidan av ett berg. Det kommer att rulla nerför bergssidan och vila i botten av dalen. Denna boll kommer då att vara i en stabil konfiguration.

universum är på samma sätt. Efter att kosmos skapades borde fälten som utgör universum ha ordnat sig i lägsta möjliga energitillstånd.

det finns ett villkor. Det är möjligt att det kan finnas små ”dalar” i energisluttningen. När universum kyldes kan det ha fångats i en av de små Dalarna. Helst skulle universum vilja falla i den djupare dalen nedanför, men det kan fångas.

Detta är ett exempel på ett metastabilt tillstånd. Så länge den lilla dalen är tillräckligt djup är det svårt att komma ur. Med hjälp av klassisk fysik är det faktiskt omöjligt att komma ut ur det.

men vi lever inte i en klassisk Värld. I vårt universum måste vi ta hänsyn till kvantmekanikens natur. Det finns många sätt att beskriva quantum realm, men en av de egenskaper som är mest relevanta här är ”sällsynta saker händer.”I huvudsak, om universum fångades i en liten dal av metastabilitet, kunde det så småningom tunnla ut ur dalen och falla ner i den djupare dalen nedanför.

så vad är konsekvenserna av att universum glider från en dal till en annan? Tja, universums regler styrs av dalen där den befinner sig. I den metastabila dalen som definierar vårt välbekanta universum har vi reglerna för fysik och kemi som gör att materia kan samlas i atomer och så småningom oss.

om universum gled in i en annan dal skulle reglerna som styr Materia och energi vara olika. Detta innebär bland annat att partiklar som kvarkar och leptoner kan vara omöjliga. De kända krafterna som styr interaktionen mellan dessa partiklar kanske inte gäller. Kort sagt, det finns ingen anledning att tro att vi skulle existera alls.

skulle vi ha någon varning om denna övergång inträffade? Vi skulle faktiskt inte ha någon varning alls. Om universum någonstans i kosmos gjorde en övergång från en metastabil dal till en djupare, skulle fysikens lagar förändras och svepa bort med ljusets hastighet. När shockwave passerade över solsystemet, skulle vi helt enkelt försvinna när de lagar som styr frågan som gör oss upp upphörde att gälla. En sekund skulle vi vara här; nästa skulle vi vara borta.

kommer tillbaka till den ursprungliga frågan, Vad berättar Higgs boson om detta? Det visar sig att vi kan använda Standardmodellen för att berätta om vi befinner oss i ett stabilt, instabilt eller metastabilt universum.

vi vet att vi inte lever i en instabil, för vi är här, men de andra två alternativen är öppna. Så, vad är svaret? Det beror på två parametrar: massan av den övre Kvarken och massan av Higgs boson.

om vi följer vår förståelse av standardmodellen, i kombination med våra bästa mätningar, verkar det som om vi lever i ett metastabilt universum som en dag kan försvinna utan varning. Du kan bli förlåten om du tar det uttalandet som en anledning att njuta av någon form av sällsynt behandling ikväll.

men innan du splurge för mycket, ta hänsyn till några ord av försiktighet. Med samma standardmodell som vi brukade ta reda på om kosmos är metastabil, kan vi förutsäga hur lång tid det sannolikt tar för kvantmekanik att låta universum glida från den metastabila dalen till den stabila: det kommer att ta biljoner år.

mänskligheten har bara funnits i cirka 100 000 år, och solen kommer att växa till en röd jätte och förbränna jorden på cirka 5 miljarder år. Eftersom vi pratar om universum som existerar som ett metastabilt tillstånd i biljoner år, kanske överdrivning ikväll kan vara en dålig ide.

det är viktigt att notera att att hitta Higgs boson inte har någon effekt på om universum är i ett metastabilt tillstånd. Om vi lever i ett metastabilt kosmos har det varit så sedan universum skapades. Upptäckten av Higgs boson har ingen effekt alls på om universum är i ett metastabilt tillstånd.

återgå till de ursprungliga, alltför hypade mediehistorierna, du kan se att det fanns en kärna av sanning och ett fat fullt av hysteri. Det finns ingen fara, och det är helt OK att återuppta med stort intresse nyhetsrapporterna om upptäckten och noggrann mätning av Higgs boson. Och ja, du måste gå till jobbet imorgon.

en version av denna artikel publicerades i Fermilab idag.

Related Post

Leave A Comment