Unser Universum: Es ist die "Einfachste" Sache, die wir kennen

Unser Universum ist eigentlich ganz einfach, es ist nur unsere kosmologischen Theorien, die unnötig komplex, immer argumentiert eines der weltweit führenden theoretischen Physiker.

Diese Schlussfolgerung mag unlogisch klingen; Schließlich, um die wahre Komplexität der Natur zu verstehen, Sie müssen größer, denken Dinge auf feineren und feineren Skalen zu studieren, fügen Sie neue Variablen, Gleichungen und erdenken "neu" und "exotischen" Physik. Schließlich werden wir entdecken, was dunkler Materie ist; Schließlich erhalten wir ein Verständnis von wo diese Gravitationswellen versteckt sind, wenn nur unsere theoretischen Modellen weiter fortgeschritten waren – und mehr... komplexe.

Nicht so, sagt Neil Turok, Direktor des Perimeter Institut für theoretische Physik in Ontario, Kanada. Turok Logik wenn überhaupt, erzählt das Universum auf seine größten und kleinsten Skalen, uns, dass es eigentlich erstaunlich einfach ist. Aber um vollständig zu erfassen, was das bedeutet, wir brauchen eine Revolution in der Physik.

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In einem Interview mit Discovery News, Turok wies darauf hin, dass die größten Entdeckungen der letzten Jahrzehnte die Struktur des Universums auf kosmologischen bestätigt haben und Quanten-Skalen.

"Auf den größten Skalen, wir haben den ganzen Himmel--der kosmischen Hintergrundstrahlung--zugeordnet und gemessen die Evolution des Universums, die Art und Weise verändert, wie es wächst... und diese Entdeckungen zeigen, dass das Universum ist erstaunlich einfach," sagte er. "Mit anderen Worten beschreiben Sie die Struktur des Universums, seine Geometrie und die Dichte der Materie... im Wesentlichen beschreiben Sie alles, was mit nur eine Nummer."

Das faszinierende Ergebnis dieser Argumentation ist, dass das Universum Geometrie mit einer Zahl zu beschreiben, es tatsächlich einfacher als die numerische Beschreibung des einfachsten Atoms, die wir kennen--das Wasserstoffatom ist. Das Wasserstoffatom Geometrie wird durch 3 Zahlen beschrieben, die sich aus der Quanten-Eigenschaften eines Elektrons im Orbit um ein Proton ergeben.

"Es besagt im Grunde, dass das Universum glatt ist, aber es hat ein kleines Maß an Fluktuation, die diese Zahl beschreibt. Und das war's. Das Universum ist die einfachste Sache, die wir kennen."

Am gegenüberliegenden Ende der Skala geschah etwas ähnliches als Physiker in das Higgs-Feld, sondiert die komplexeste Maschine jemals gebaut wurde von der Menschheit, der Large Hadron Collider. Wenn im Jahr 2012, Physiker der historischen Entdeckung des Teilchens vorgenommen, die das Higgs-Feld, das Higgs-Boson vermittelt stellte sich heraus, die einfachste Art der Higgs durch das Standardmodell der Physik beschrieben werden.

"Natur entfernt mit der minimal-Lösung, die minimale Mechanismus, den man sich vorstellen kann, um Teilchen ihre Masse geben, ihre elektrischen Gebühren und so weiter und so weiter, bekommen hat", sagte Turok.

Kommentar: Werden Gravitationswellen wird jemals gefunden?

Physik des 20. Jahrhunderts hat uns gelehrt, dass wie Sie mehr Präzision gewinnen und Sie tiefer in das Reich der Quanten Sonde, Sie einen Zoo neuer Teilchen entdecken. Also als die experimentellen Ergebnisse ein Kopfgeld von Quanteninformation generiert, vorhergesagt theoretische Modellen immer mehr ausgefallene Teilchen und Kräfte. Aber jetzt erreichen wir eine Kreuzung, wo viele unserer modernsten theoretischen Ideen darüber, was "jenseits" unser gegenwärtiges Verständnis von Physik liegt einige experimentelle Ergebnisse wenden, die ihre Prognosen zu unterstützen.

"Wir sind in dieser bizarren Situation, wo das Universum zu uns spricht; Es sagt uns, dass es sehr einfach ist. Zur gleichen Zeit, die Theorien, die beliebtesten (aus den letzten 100 Jahren der Physik) werden komplizierter und willkürliche und UN-prädiktiven"sagte er.

Turok wies auf String-Theorie, die als "endgültige einheitliche Theorie", Nachbereitung alle Geheimnisse des Universums in einem praktischen Paket in Rechnung gestellt wurde. Auch die Suche nach Beweisen für Inflation--die rasche Expansion des Universums nach dem Urknall fast 14 Milliarden Jahren--in Form von primordialen Gravitationswellen in geätzt der kosmischen Hintergrundstrahlung (CMB) oder die "Echo" des Urknalls. Aber wenn wir experimentelle Beweise suchen, wir sind links, umklammert sprichwörtlichen Strohhalm; der experimentelle Nachweis ist einfach nicht unser aufreizend komplexen Theorien gelesen und akzeptiert.

Unseren kosmischen Ursprüngen

Turok theoretische Arbeit konzentriert sich rund um den Ursprung des Universums, ein Thema, das viel Aufmerksamkeit in den letzten Monaten angesammelt hat.

Die BICEP2 Zusammenarbeit, die ein Teleskop befindet sich am Südpol verwendet, um die CMB studieren, im vergangenen Jahr angekündigt der Entdeckung des ursprünglichen Gravitationswelle Signale in dem Urknall-Echo. Das ist im Grunde der "Heilige Gral" der Kosmologie – die Entdeckung von Gravitationswellen, die nach dem Urknall hervorgebracht wurden gewisse inflationären Theorien des Universums bestätigen würde. Aber leider für das BICEP2-Team kündigte sie vorzeitig die "Entdeckung" und das Europäischen Planck-Weltraumteleskop (das auch die CMB zugeordnet wird) ergab, dass das BICEP2-Signal durch Staub in unserer Galaxie verursacht wurde und nicht alte Gravitationswellen.

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Was passiert, wenn diese ursprüngliche Gravitationswellen nie gefunden werden? Viele Theoretiker, die ihre Hoffnungen auf den Big Bang, gefolgt von einer schnellen Zeit der Inflation haben vielleicht enttäuscht sein, aber nach Turok, "Es wird ein sehr leistungsfähiges Anhaltspunkt sein", dass der Urknall (im klassischen Sinne) möglicherweise nicht die absoluten Anfang des Universums.

"Die größte Herausforderung für mich gewesen, den Big Bang selbst, mathematisch zu beschreiben" hinzugefügt Turok.

Vielleicht passen Sie ein zyklische Modell für universelle Evolution, wo unser Universum zusammenbricht und Rebounds neu--können besser die Beobachtungen. Diese Modelle nicht unbedingt ur Gravitationswellen erzeugen und wenn diese Wellen nicht erkannt werden, vielleicht unsere inflationären Theorien heraus geworfen werden müssen oder geändert.

Für die Gravitationswellen, die voraussichtlich durch die schnelle Bewegung der massive Objekte in unserem heutigen Universum erzeugt werden, ist Turok zuversichtlich, dass wir einem Reich der Empfindlichkeit erreichen, dass unsere Gravitationswellendetektoren werden ihnen sehr bald erkennen bestätigen ein weiteres ein Einsteins Raumzeit Vorhersagen. "Wir erwarten die Gravitationswellen aus schwarzen Lochs Kollisionen innerhalb der nächsten 5 Jahre zu sehen," sagte er.

Die nächste Revolution?

Von den größten Skalen zu den kleinsten Skalen, scheint das Universum sein "Scale-free" - das heißt, egal was räumliche oder Energie-Skala, die Sie sich anschauen, kein Maßstab ist das "besondere." Und dieser Befund tatsächlich suggeriert, dass das Universum hat eine weit einfachere Natur als aktuelle Theorien vorschlagen.

"Ja, es ist eine Krise, aber es ist eine Krise der besten Art," sagte Turok.

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Um den Ursprung des Universums zu erklären und mit einigen verwirrenden Geheimnisse unseres Universums wie dunkle Materie und dunkle Energie kommen, müssen wir also unser Kosmos anders aussehen. Aber dazu bedarf es eine Revolution in der Physik zu verstehen, eine Revolution, die möglicherweise als historisch als Einsteins Erkenntnis, dass Raum und Zeit eines genau dasselbe, sind als er seine Theorie der allgemeinen Relativitätstheorie vor 100 Jahren formulierte.

"Wir brauchen ein ganz anderes Bild der grundlegenden Physik. Dies ist die Zeit für radikale, neue Ideen", schloss er, darauf hinzuweisen, dass dies eine tolle Zeit in der menschlichen Geschichte für junge Menschen in das Gebiet der theoretischen Physik zu bekommen ist, wie es die nächste Generation sein wird, die wahrscheinlich die Art, wie wir das Universum verwandeln.

Erfahren Sie mehr über Turok Forschung und die scheinbare Einfachheit des Universums, tune in seine Perimeter Institute öffentlicher Vortrag um 7 pm ET heute (Mittwoch). Der Vortrag wird LIVE auf Discovery News gestreamt werden .

Ursprünglich veröffentlicht auf Discovery News.