Największe tajemnice wszechświata dzielą fizyków. Zgody brak

Największe tajemnice wszechświata bez jednej odpowiedzi

Współczesna fizyka z dużą precyzją opisuje ruch planet, zachowanie atomów i narodziny gwiazd. Nadal nie potrafi jednak wyjaśnić natury ciemnej materii i ciemnej energii, opisać najwcześniejszych chwil wszechświata ani połączyć ogólnej teorii względności z mechaniką kwantową.

Właśnie w tych kwestiach ujawniają się największe podziały. Duża międzynarodowa ankieta przeprowadzona wśród 1675 fizyków przez badaczy związanych z University of Waterloo, Perimeter Institute i Physics Magazine pokazuje, że w wielu podstawowych pytaniach o naturę i ewolucję wszechświata żadna odpowiedź nie zdobyła poparcia większości respondentów.

Najbardziej uderzający wynik polega na tym, jak niewiele ze „standardowych odpowiedzi” w fizyce fundamentalnej cieszy się przytłaczającym poparciem; większość nie osiąga progu większości

– podkreśla fizyk Niayesh Afshordi.

Fizycy zgadzają się, czego Wielki Wybuch nie wyjaśnia

Najwyraźniejsza zgoda wśród respondentów dotyczyła tego, czego teoria Wielkiego Wybuchu nie rozstrzyga. 68,4 proc. ankietowanych uznało, że opisuje ona ewolucję wszechświata z gorącego i gęstego stanu. Nie przesądza jednak, czy był to absolutny początek czasu. Około jedna piąta badanych wybrała natomiast interpretację, według której Wielki Wybuch był początkiem czasu – granicą, przy której znane prawa fizyki przestają wystarczać do opisu wszechświata.

Nowy numer już w sprzedaży:

Standardowy model nie tłumaczy wszystkiego

Znacznie mniej zgodne okazały się odpowiedzi na pytania o współczesny obraz kosmosu. Dotyczyło to nawet standardowego modelu kosmologicznego ΛCDM. Model ten opisuje ewolucję wszechświata z udziałem zwykłej materii, ciemnej materii i ciemnej energii. Mimo że pozostaje podstawowym narzędziem współczesnej kosmologii, nie uzyskał poparcia większości ankietowanych.

Model ΛCDM nadal dobrze opisuje wiele obserwacji. Jednak dane z projektu DESI sugerują, że ciemna energia może zmieniać się w czasie. Po zestawieniu ich z innymi pomiarami taki wariant lepiej wyjaśnia część wyników niż najprostsza wersja modelu. Dotychczasowe dane nie pozwalają jednak uznać tego za odkrycie.

Różne odpowiedzi na największe pytania

Podobnie jest z ciemną materią – niewidzialnym składnikiem kosmosu, którego obecność wnioskuje się z grawitacyjnego wpływu na ruch galaktyk i zachowanie ich gromad. Najwięcej respondentów, 21 proc., uznało, że właściwym wyjaśnieniem może być połączenie kilku hipotez. Hipotezę istnienia nieodkrytych lekkich cząstek wybrało 17 proc. respondentów, a możliwość modyfikacji teorii grawitacji – 12 proc. Żadna z propozycji nie zdobyła wyraźnej przewagi.

Jeszcze większe rozbieżności dotyczą grawitacji kwantowej. Ogólna teoria względności opisuje grawitację i zjawiska w skali planet, gwiazd oraz galaktyk, a mechanika kwantowa – zachowanie cząstek elementarnych. Obie teorie dobrze sprawdzają się w swoich dziedzinach, ale fizycy wciąż nie mają jednej koncepcji, która połączyłaby je w warunkach ekstremalnych. Na przykład we wnętrzu czarnych dziur lub w najwcześniejszych chwilach wszechświata.

W ankiecie teorię strun wskazało 19 proc. respondentów, pętlową grawitację kwantową – 12 proc. Z kolei 18 proc. wybrało odpowiedź, że grawitacja wcale nie musi podlegać kwantyzacji.

Największe tajemnice wszechświata nadal dzielą fizyków

Ankieta pokazuje, że różnice między fizykami nie dotyczą wyłącznie szczegółów. Badacze odmiennie oceniają także, których odpowiedzi warto szukać i które hipotezy są najbardziej obiecujące. W przypadku największych tajemnic wszechświata wciąż nie ma zgody co do tego, która z dróg może prowadzić do ich rozwiązania.

Prawda naukowa nie jest rozstrzygana w głosowaniu. Konsensus – albo jego brak – mówi jednak, gdzie dowody wydają się ugruntowane, a gdzie badacze nadal widzą miejsce dla radykalnie różnych pomysłów. W tym sensie brak konsensusu może być wskazówką. Wyznacza obszary, w których mogą być potrzebne lepsze dane, precyzyjniejsza teoria albo nowe połączenia między dziedzinami

– dodaje Afshordi.

O tym, która z hipotez okaże się trafna, nie zdecyduje liczba jej zwolenników, lecz kolejne obserwacje i eksperymenty. W pytaniach o ciemną energię, ciemną materię i kwantową naturę grawitacji ten proces nadal trwa.

Przeczytaj również: Świat nie jest taki, jak się wydaje. Nauka wciąż myli się co do podstaw