Физики сфотографировали атом, а современная физика вошла в кризис

Это означает, что теперь атомы можно видеть настолько детально, чтобы различать его состояния. Можно определить его принадлежность будь то к железу, кремнию или другому элементу. Для понимания масштаба этого прогресса стоит упомянуть, что еще некоторое время назад лабораторные рентгены на одном изображении могли получить минимум десять тысяч атомов.

Колебания пространства-времени

Во времена молодости Эйнштейна теория о том, что все состоит из атомов, была всего лишь гипотезой. И вот сегодня доказано, что они есть, и мы знаем, как они устроены. На этой базе создали ядерную энергетику, и поняли, почему звезды горят. Хотя, на самом деле, это все примерные знания. Вышло еще одно свежее исследование, поставившее под вопрос теорию устройства атомного ядра.

Физики решили измерить силу, связывающую протоны и нейтроны. При этом они использовали гелий 4. Согласно успешной теории, когда ядра гелия под воздействием извне возбуждаются, они увеличиваются до тех пор, пока один из протонов не выскочит. Теперь этот эксперимент проделали в лаборатории. Ядра гелия, как было предсказано, увеличивались только в два раза больше. Расхождение для физики колоссальное.

Ведь невозможно объяснить, что творится с космическими объектами, если мы не понимаем, что происходит у нас в лабораториях. Еще одним из важнейших открытий стало открытие у гравитационных волн шумового излучения, создаваемого колебанием не молекул, а самого пространства-времени. Этот шум было крайне сложно вычленить среди множества других шумов и гравитационных эффектов. Над этим работали шесть исследовательских групп ученых порядка пятнадцати лет, наблюдая за мощнейшими источниками излучения — пульсарами.

Суперсимметрия

Все-таки ученые смогли открыть феномен, предсказанный сначала в теории. А это еще один шаг на пути к разгадке природы темной материи. К тому же это открытие лишний раз подтвердило, что теория относительности работает. Несмотря на все эти открытия, в научной среде все громче звучат заявления, что в физике наступил кризис. А все потому, что многие усматривают противоречие науки и эмпирической методологии, которая ранее обеспечивала физике достоверность.

Ситуация, можно сказать, тупиковая. Ученые заявляют о необходимости открыть при помощи Большого адронного коллайдера суперсимметричные частицы. Это станет не только триумфом в физике, но и не поставит под сомнение то, что ученые делали до сих пор. Авторитетные научные умы вроде Джозефа Ликина говорят, что, если суперсимметрия не будет найдена, то парадигма в наших фундаментальных представлениях о квантовой механике рухнет.

К слову, восемь лет прошло, но ее еще не нашли. Весьма складную стандартную модель строения и взаимодействия элементарных частиц физики закончили еще пятьдесят лет назад. С тех пор они занимаются экспериментальными наблюдениями, вписывая полученные данные в несколько базовых теорий. Некоторые умозрительные детали все же удается найти экспериментально. Частицу бога, например, предсказали в середине прошлого века, а в 2019 году засекли и измерили бозон Хиггса.

Редукционизм

Глобально еще ничего не опровергло устройство Вселенной, в которой главная сила — это гравитация. И мы до сих пор объясняем все с помощью общей теории относительности Эйнштейна и теории притяжения. Однако противоречия этим теориям продолжают нарастать количественно. В телескопы наблюдаются отклонения в траекториях планет, которое называют то гравитационным линзированием, то крестами Эйнштейна.

Мы, конечно, можем запускать в космос ракеты и отправлять к другим планетам космические аппараты. Но это заслуга простой идеи редукционизма, что все состоит из более малых элементов, и одно вытекает из другого. Именно этот подход и довел до несовместимости уровня мельчайших частиц и уровнем крупнейших объектов Вселенной. Теория гравитации и модели никак не совмещаются.

А если применить эту теорию относительно элементарных частиц, получится полная бессмыслица и абсурд в вычислениях. Важнейшие проблемы физики остаются нерешенными. Мы не можем объяснить природу гравитации наблюдаемыми взаимодействиями на уровне элементарных частиц, а это провал редукционизма.

Методы уже не те

Мы наблюдаем, что Вселенная ускоренно расширяется, и отдельные объекты находятся не там, где должны. Получается, что какую-то массу явно не учли. Так и возникла в теории темная материя, которую тоже никак не найдут. Причина, по которой стандартная модель и теория до сих пор не отвергнуты, заключается в том, что нет ничего другого, что работало бы также хорошо.

Теорией же мультивселенных попытались обойти математически те нестыковки, которые существуют. Даже придумали частицы типа фамиллионов, аксионов и стерильных нейтрино. Одна из версий того, почему сейчас физика стагнирует, говорит о том, что сама наука изменилась, а методы все те же. Большого адронного коллайдера хватило, чтобы открыть бозон Хиггса, но на следующий шаг уже не хватает. В планах его модернизировать и увеличить кольцо для разгона с 27 километров до 100.

Строительство сложнейшее и дорогостоящее. Предварительный бюджет оценили в 15 миллиардов евро. Вся эта конъюнктура усложняет ситуацию: эксперименты, которые должны продвинуть нас дальше, случаются реже. В этой ситуации возникает необходимость проверять не все теории подряд, а тщательно выбирать их. Так за последние полвека не обнаружилось ничего нового, что раньше было неизвестно. Мы сейчас нуждаемся не в новых гипотезах, а в новых методах и подходах, которые выведут современную науку из тупика, как это сделал когда-то Эйнштейн.