Kjo galaktikë e madhe, pa pamje, është aq e përhapur sa që astronomët e quajnë atë një galaktikë

Problemet e mëdha vetëm të kozmologjisë janë keqkuptime të prodhuara

Lënda e errët, energjia e errët, inflacioni dhe Big Bang janë të vërteta, dhe alternativat të gjitha dështojnë në mënyrë spektakolare.

Nëse vazhdoni me lajmet më të fundit të shkencës, me siguri jeni njohur me një numër të madh polemikash në lidhje me natyrën e vetë Universit. Lënda e errët, që mendohet të tejkalojë materien normale atomike me një raport 5-për-1, mund të jetë e panevojshme, dhe të zëvendësohet nga një modifikim në ligjin tonë të gravitetit. Energjia e errët, që përbën dy të tretat e Universit, është përgjegjëse për zgjerimin e përshpejtuar të hapësirës, ​​por shkalla e zgjerimit në vetvete as nuk është rënë dakord. Dhe inflacioni kozmik kohët e fundit është sjellë nga disa si jo shkencorë, pasi disa prej shkelësve të tij pretendojnë se mund të parashikojë asgjë, dhe për këtë arsye nuk parashikon asgjë.

Nëse i shtoni të gjithë së bashku, siç bëri filozofi Bjørn Ekeberg në pjesën e tij të fundit për American American, mund të mendoni se kozmologjia ishte në krizë. Por nëse jeni një shkencëtar skrupuloz, saktësisht është e kundërta. Ja pse.

Nëse shikoni më larg dhe më larg, ju gjithashtu shikoni më larg dhe më larg në të kaluarën. Sa më parë që të shkoni, më i nxehtë dhe më i dendur, si dhe më pak i evoluar, Universi rezulton të jetë. Sinjalet më të hershme madje, potencialisht, mund të na tregojnë për atë që ndodhi para momenteve të Big Bang-ut të nxehtë. (NASA / STSCI / A. FEILD (STSCI))

Shkenca është më shumë sesa thjesht një përmbledhje e fakteve, megjithëse sigurisht që mbështetet në tërësinë e të dhënave dhe informacioneve që kemi mbledhur në lidhje me botën natyrore. Shkenca është gjithashtu një proces, ku teoritë dhe kornizat mbizotëruese janë ballafaquar me sa më shumë prova të reja që të jetë e mundur, duke kërkuar të vërtetojnë ose hedhin poshtë parashikimet pasuese të ideve tona më të suksesshme.

Kjo është ajo ku gjenden kufijtë e shkencës: në skajet e vlefshmërisë së teorive tona drejtuese. Ne bëjmë parashikime, i dalim jashtë dhe i testojmë ato në mënyrë eksperimentale dhe vëzhguese, dhe më pas shtrëngojmë, rishikojmë ose shtrojmë idetë tona për të akomoduar çfarëdo informacioni të ri që kemi marrë. Dreamndrra e fundit e shumë njerëzve është të revolucionarizojë mënyrën se si ne konceptojmë botën tonë, dhe të zëvendësojmë teoritë tona aktuale me diçka edhe më të suksesshme dhe të thellë.

Shumë kohë para se të ktheheshin të dhënat nga BOOMERanG, matja e spektrit të CMB, nga COBE, demonstroi se shkëlqimi i mbetur nga Big Bang ishte një i zi i përsosur. Një shpjegim i mundshëm alternative ishte ai i dritës së reflektuar të yllit, siç parashikonte modeli i gjendjes kuazi të qëndrueshme, por ndryshimi në intensitetin spektral midis asaj që ishte parashikuar dhe vëzhguar tregoi se kjo alternative nuk mund të shpjegonte atë që u pa. (E. SIEGEL / PARA GALAXY)

Por nuk është një detyrë kaq e lehtë për të riprodhuar sukseset e teorive tona shkencore kryesore, aq më pak për të tejkaluar kufizimet e tyre të tanishme. Njerëzit të cilët janë të dashuruar me ide që bien ndesh me vëzhgime të forta, kanë patur periudha të vështira keqbërëse duke lënë përfundimet e tyre të preferuara. Kjo ka qenë një temë e përsëritur gjatë gjithë historisë së shkencës, dhe përfshin:

  • Fred Hoyle duke refuzuar të pranojë Big Bang për gati 40 vjet pas zbulimit të Sfondit të Mikrovalës Kozmike,
  • Halton Arp duke këmbëngulur që quasarët nuk janë objekte të largëta, përkundër dekadave të të dhënave që dëshmojnë se riblerjet e tyre nuk janë të kuantizuara,
  • Hannes Alfven dhe pasuesit e tij të mëvonshëm këmbëngulin se gravitacioni nuk mbizotëron në Univers në shkallë të mëdha, dhe se plazmat përcaktojnë strukturën në shkallë të gjerë të Universit, edhe pasi vëzhgime të panumërta e kanë hedhur poshtë idenë.

Edhe pse vetë shkenca mund të jetë e paanshme, shkencëtarët nuk janë kështu. Ne mund të binim pre e të njëjtave paragjykime njohëse që kushdo tjetër mund. Pasi të zgjedhim përfundimet tona të preferuara, shpesh gabohemi duke praktikuar gabimet e arsyetimit të motivuar.

Diagrami skematik i historisë së Universit, duke nënvizuar reionization. Para se të formoheshin yje ose galaktikë, Universi ishte përplot me atome bllokimi të dritës dhe asnjanëse. Përderisa shumica e Universit nuk riionizohet deri në 550 milion vjet më pas, me valët e para të mëdha që ndodhin rreth 250 milion vjet, disa yje me fat mund të formojnë vetëm 50-në 100 milion vjet pas Big Bang, dhe me mjete të duhura, ne mund të zbulojmë galaktikat më të hershme. (SG DJORGOVSKI ET AL., QENDRA E MEDIA DIGJITALE CALTECH)

Whereshtë pikërisht aty ku lindi aforizma e famshme që "fizika përparon një funeral në një herë". Ky nocion u paraqit fillimisht nga Max Planck me fjalinë e mëposhtme:

Një e vërtetë e re shkencore nuk triumfon duke bindur kundërshtarët e saj dhe duke i bërë ata të shohin dritën, por përkundrazi sepse kundërshtarët e saj përfundimisht vdesin, dhe rritet një brez i ri që është i njohur me të.

Problemi i madh që shumë jo-shkencëtarë (dhe madje disa shkencëtarë) nuk do ta kuptojnë kurrë është ky: ju gjithmonë mund të kundërshtoni idetë tuaja teorike për t'i detyruar ata të jenë të zbatueshëm, dhe në përputhje me ato që janë vërejtur. Kjo është arsyeja pse kryesore për çdo teori është të bëni parashikime të forta para kohe: përpara se të kryhet vëzhgimi apo matja kritike. Në këtë mënyrë, mund të jeni i sigurt që po provoni teorinë tuaj, sesa të ndërhyrni parametrat pas-faktit.

Sipas hipotezës së lodhur të dritës, numri i fotoneve për sekondë që marrim nga secili objekt bie në përpjesëtim me sheshin e distancës së tij, ndërsa numri i objekteve që shohim rritet si sheshi i distancës. Objektet duhet të jenë më të kuqe, por duhet të lëshojnë një numër konstant të fotoneve për sekondë si një funksion të distancës. Në një univers në zgjerim, megjithatë, ne marrim më pak fotone-për sekondë ndërsa koha vazhdon, sepse ata duhet të udhëtojnë në distanca më të mëdha ndërsa Universi zgjerohet, dhe energjia gjithashtu zvogëlohet nga ndryshimi i kuq. Edhe faktorizimi në evolucionin e galaktikës rezulton në një ndryshim të shkëlqimit të sipërfaqes që është më i dobët në distanca të mëdha, në përputhje me atë që ne shohim. (WIKIMEDIA COMMONS USER STIGMATELLA AURANTIACA)

Siç rezulton, kjo është saktësisht se si ne mbështesim modelin udhëheqës kozmologjik që kemi sot, në pothuajse çdo aspekt.

Nocioni i Universit në zgjerim ishte parashikuar teorikisht nga Alexander Friedmann në 1922, kur ai nxori atë që unë e quaja ekuacionin më të rëndësishëm në Univers. Vëzhgimet e Vesto Slipher, Edwin Hubble dhe Milton Humason e konfirmuan këtë vetëm disa vjet më vonë, duke çuar në nocionin modern të Universit në zgjerim.

Sipas vëzhgimeve origjinale të Penzias dhe Wilson, aeroplan galaktik lëshoi ​​disa burime astrofizike të rrezatimit (në qendër), ndërsa një sfond rrezatimi gati-perfekt, i njëtrajtshëm ekzistonte mbi dhe nën atë aeroplan. Temperatura dhe spektri i këtij rrezatimi tani është matur, dhe marrëveshja me parashikimet e Big Bang është e jashtëzakonshme. (Skuadra e Shkencave të NASA / WMAP)

Shumë shpjegime konkurruese për origjinën e Universit u shfaqën atëherë, me Big Bang që kishte katër gurthemel të qartë:

  1. Universi në zgjerim,
  2. bollëkimet e parashikuara të elementeve të dritës, të krijuara gjatë fazës së hershme, të dendur, të hershme të Big Bang,
  3. një shkëlqim i mbetur i fotoneve vetëm disa gradë mbi zero absolute,
  4. dhe formimi i një strukture në shkallë të gjerë, me struktura që duhet të evoluojnë me distancë.

Të katër këto janë vërejtur tani, me tre të dytat që ndodhin pasi u propozua për herë të parë Big Bang. Në veçanti, zbulimi i shkëlqimit të mbetjeve të fotoneve në mesin e viteve 1960 ishte pika e marrjes. Meqenëse asnjë kornizë tjetër nuk mund t'i përgjigjet këtyre katër vëzhgimeve, tani nuk ka alternativa të vlefshme për Big Bang.

Luhatjet në CMB, formimi dhe lidhjet midis strukturës në shkallë të gjerë dhe vëzhgimeve moderne të thjerrjes gravitacionale, midis shumë të tjerave, të gjitha tregojnë për të njëjtën pamje: një Univers që përshpejton, që përmban dhe plot lëndë të errët dhe energji të errët. Alternativa që ofrojnë parashikime të ndryshme të vëzhguara duhet të merren parasysh gjithashtu, por krahasohen me tërësinë e provave vëzhguese atje. (CHRIS BLAKE DHE SAM MOORFIELD)

Me një Univers të zgjeruar, ftohës që filloi nga një gjendje e mbushur e nxehtë, e dendur, me materie dhe rrezatim, të gjitha të qeverisura nga Relativiteti i Përgjithshëm i Ajnshtajnit, ekzistojnë një numër mundësish për mënyrën se si Universi mund të shpalosej, por nuk është një pafund numri i. Ekzistojnë marrëdhënie midis asaj që është në Univers dhe se si evoluon shkalla e zgjerimit të saj, dhe që kufizojnë jashtëzakonisht shumë atë që është e mundur.

Kjo është e vetmja deklaratë që është pa ekuivoke e saktë në pjesën e Ekeberg.

Pasi të pranoni Big Bang dhe një Univers të qeverisur nga Relativity General, ekziston një suitë e madhe provash që tregojnë për ekzistencën e materies së errët dhe energjisë së errët. Kjo nuk është as një suitë e re, por ajo që është në rritje që nga vitet '70. Konkurrenti kryesor i energjisë së errët u zhduk rreth 15 vjet më parë, duke lënë vetëm një Univers me lëndë të errët dhe energji të errët si një kozmologji e zbatueshme për të shpjeguar tërësinë e provave.

Kufizimet për energjinë e errët nga tre burime të pavarura: supernova, CMB dhe BAO (të cilat janë një tipar në strukturën e Universit në shkallë të gjerë.) Vini re se edhe pa supernova, do të na duhej energji e errët, dhe kjo vetëm 1/6 e materia e gjetur mund të jetë çështje normale; pjesa tjetër duhet të jetë çështje e errët. (PROJEKTI I KOSMOLOGJIS S SUPERNOVA, AMANULLAH, ET AL., AP.J. (2010))

Ky është çelësi që shpesh injorohet: ju duhet të ekzaminoni tërësinë e provave në vlerësimin e suksesit ose dështimit të teorisë ose kornizës suaj. Sigurisht, gjithmonë mund të gjesh vëzhgime individuale që paraqesin vështirësi për të shpjeguar teorinë tuaj, por kjo nuk do të thotë që thjesht mund ta zëvendësoni me diçka që shpjegon me sukses atë vëzhgim.

Duhet të japësh llogari për gjithçka, plus vëzhgimin e ri, plus fenomene të reja që nuk janë vërejtur ende.

Ky është problemi me çdo alternative. Alternativedo alternativë për Universin në zgjerim, për Big Bang-un, për materien e errët, energjinë e errët ose inflacionin, të gjitha nuk arrijnë të japin llogari për ato që janë vërejtur tashmë, aq më pak pjesën tjetër të tij. Kjo është arsyeja pse praktikisht çdo shkencëtar që punon i konsideron këto alternativa të propozuara si thjesht sandbox, sesa një sfidë serioze për konsensusin kryesor.

Galaktika e xhuxhit Carina, shumë e ngjashme në përmasa, shpërndarja e yjeve dhe morfologjia me galaktikën e xhuxhit Draco, shfaq një profil gravitacional shumë të ndryshëm nga Draco. Kjo mund të shpjegohet pastër me materie të errët nëse mund të nxehet nga formimi i yllit, por jo nga graviteti i modifikuar. (ESO / G. BONO & CTIO)

Ka vërtet galaktika atje pa materie të errët, por kjo është parashikuar nga teoria. Në fakt, gati një dekadë më parë, një kundërshtar i shquar vuri në dukje mungesën e galaktikave pa materie të errët dhe pretendoi se falsifikoi modelin e materies së errët. Kur u zbuluan këto galaktika pa lëndë të errët, i njëjti shkencëtar menjëherë pretendoi se ishin në përputhje me gravitetin e modifikuar. Por vetëm materia e errët shpjegon tërësinë e provave në lidhje me Universin.

Ekziston, në të vërtetë, një mospërputhje midis dy grupeve të ndryshme të grupeve që përpiqen të matin shkallën e zgjerimit të Universit. Dallimi është 9%, dhe mund të paraqesë një gabim themelor në teknikën e një grupi. Më interesante, mund të jetë një shenjë se energjia e errët ose ndonjë aspekt tjetër i Universit është më komplekse sesa supozimet tona naive. Por energjia e errët është ende e domosdoshme në çdo mënyrë; e vetmja “krizë” është prodhuar në mënyrë aritike.

Një komplot i shkallës së dukshme të zgjerimit (boshti y) kundrejt distancës (boshti x) është në përputhje me një Univers që zgjerohet më shpejt në të kaluarën, por ku galaktikat e largëta po përshpejtohen në recesionin e tyre sot. Ky është një version modern i, duke shtrirë mijëra herë më larg se veprën origjinale të Hubble. Vini re faktin që pikat nuk formojnë një vijë të drejtë, duke treguar ndryshimin e shkallës së zgjerimit me kalimin e kohës. Fakti që Universi ndjek kthesën që bën është tregues i pranisë dhe mbizotërimit të kohës së vonë, të energjisë së errët. (E DREJTA NED, E BAZUAR N ON T DHNA T L DHNAT NGA BETOULE ET AL. (2014))

Më në fund, ekziston një inflacion kozmik, faza e Universit që ndodhi para Big Bang nxehtë, duke vendosur kushtet fillestare me të cilën lindi Universi. Edhe pse shpesh është derivuar nga shumë, inflacioni kurrë nuk ka për qëllim të jetë përgjigja përfundimtare, përfundimtare, por më tepër si një kornizë për të zgjidhur enigmat që Big Bang nuk mund t'i shpjegojë dhe të bëjë parashikime të reja që përshkruajnë Universin e hershëm.

Në këto llogari, është spektakolarisht i suksesshëm. inflacioni:

  1. riprodhon me sukses të gjitha parashikimet e Big Bang të nxehtë,
  2. zgjidh horizontin, rrafshësinë dhe enigmat monopole që rrënojnë Big Bang jo-inflacioniste,
  3. dhe bëri gjashtë parashikime romane që ishin të dallueshme nga stili i vjetër i Big Bang, me të paktën katër prej tyre tani konfirmohen.
Luhatjet kuantike që ndodhin gjatë inflacionit shtrihen në të gjithë Universin, dhe kur inflacioni përfundon, ato bëhen luhatje të densitetit. Kjo çon, me kalimin e kohës, në strukturën në shkallë të gjerë në Univers sot, si dhe luhatjet në temperaturën e vërejtur në CMB. Këto parashikime të reja janë thelbësore për demonstrimin e vlefshmërisë së një mekanizmi rregullues të rregullt. (E. SIEGEL, ME IMAGES NDERGUAR NGA ESA / PLANCK DHE DOE / NASA / NSF DETYRA E DETYRS S DYQS N ON Hulumtim CMB)

Të themi se kozmologjia ka disa enigma interesante është bindëse; të thuash se ka probleme të mëdha nuk është diçka me të cilën shumica e kozmologëve do të pajtoheshin. Ekeberg diskuton Big Bang inflacioniste me lëndë të errët dhe energji të errët si më poshtë:

Kjo histori e njohur zakonisht merret si një fakt shkencor i vetëkuptueshëm, pavarësisht mungesës relative të provave empirike - dhe përkundër një kulture të qëndrueshme mospërputhjesh që lindin me vëzhgime të universit të largët.

Të argumentosh se ekziston mungesë e provave empirike për këtë plotësisht keqkupton se çfarë është shkenca apo si funksionon shkenca, në përgjithësi dhe konkretisht në këtë fushë të veçantë, ku të dhënat janë të bollshme dhe me cilësi të lartë. Për të theksuar se "një kulture e mospërputhjesh" është një disingenues - dhe unë guxoja të qëllimshme - keq-leximi i provave, i përdorur nga Ekeberg për të nxitur një axhendë solipsiste, filozofikisht të zbrazët, antishkencore.

Shumë galaktika aty pranë, përfshirë të gjitha galaktikat e grupit lokal (kryesisht të grupuar në të majtën ekstreme), shfaqin një lidhje midis masës së tyre dhe shpërndarjes së shpejtësisë që tregon praninë e lëndës së errët. NGC 1052-DF2 është galaktika e parë e njohur që duket se është bërë vetëm prej materies normale. (DANIELI ET AL. (2019), ARXIV: 1901.03711)

Gjithmonë duhet të jemi të vetëdijshëm për kufizimet dhe supozimet e qenësishme të ndonjë hipoteze shkencore që shtrojmë. Theorydo teori ka një varg vlefshmërie të vendosur, dhe një varg ku ne i shtrojmë parashikimet tona në kufijtë e njohur. Një teori është po aq e mirë sa parashikimet e verifikueshme që mund të bëjnë; shtytja në territorin e ri vëzhgues ose eksperimental është vendi ku duhet të shohim nëse shpresojmë ndonjëherë të shfuqizojë mirëkuptimin tonë aktual.

Por ne nuk duhet të harrojmë ose hedhim jashtë sukseset ekzistuese të Relativitetit të Përgjithshëm, Universi në Zgjerim, Big Bang, materia e errët, energjia e errët ose inflacioni. Të shkosh përtej teorive tona aktuale përfshin - si një kërkesë të detyrueshme - përfshirjen dhe riprodhimin e triumfeve të tyre. Derisa një alternativë e fortë mund të arrijë atë prag, të gjitha shqiptimet e "problemeve të mëdha" me paradigmën mbizotëruese duhet të trajtohen për ato që janë: diatribimet e drejtuara ideologjikisht, pa pasur meritën e nevojshme shkencore për t'i mbështetur ato.

Fillon me një zhurmë tani është në Forbes, dhe ribotuar në Medium falë mbështetësve tanë të Patreon. Ethan është autor i dy librave, Përtej Galaxy, dhe Treknology: The Science of Star Trek nga Tricorder to Warp Drive.