Ett olöst problem om tid och rum.

 

Genom en mängd olika tester på jorden och av universum har fysiker inte hittat några förändringar i tid eller rum utifrån någon av naturens grundläggande konstanter.

Modern fysik vilar på två huvudpelare. Den ena är Einsteins allmänna relativitetsteori som används för att förklara tyngdkraften. Den andra standardmodellen handlar om de tre naturkrafterna: elektromagnetism, den starka kärnkraften och den svaga kärnkraften. Med hjälp av dessa teorier kan fysiker förklara stora delar av interaktionerna i hela universum.

Men  teorierna förklarar inte allt. Framträdande inom ekvationerna är grundläggande konstanter, siffror som vi måste mäta och ansluta för hand. Endast med dessa siffror på plats kan vi använda teorierna och göra nya förutsägelser. Allmänna relativitets teorin är utarbetad av endast två konstanter: tyngdkraften (vanligtvis kallad G) och den kosmologiska konstanten (vanligtvis betecknad Λ, som mäter mängden energi i rymdtidens vakuum).Standardmodellen kräver 19 konstanter för att anslutas till ekvationerna. Dessa inkluderar parametrar som massorna av nio fermioner (ex elektronen och uppkvarken), styrkorna hos kärnkrafterna innefattar konstanter som styr hur Higgs-bosonen interagerar med andra partiklar. Eftersom standardmodellen inte automatiskt förutsäger neutrinernas massor måste till deras dynamik läggas till ytterligare sju konstanter.

Det är sammanlagt 28 siffrorna bestämmer helt  all fysik i det kända universum. Många fysiker hävdar att det verkar lite artificiellt att behöva alla dessa konstanter. Arbetet som forskare är att förklara så många olika fenomen som möjligt med så få utgångspunkter som man kan komma undan med. Fysiker tror att allmänna relativitetsteorin och standardmodellen inte är slutet på fysiken eftersom dessa två teorier inte är kompatibla med varandra. De misstänker att det finns någon djupare, mer grundläggande teori (sanning) som förenar dessa två grenar.

Den mer grundläggande teorin kan ha hur många grundläggande konstanter som helst associerade med den. Den kan ha samma uppsättning av 28 siffror som vi ser idag. Den kan ha sina egna, oberoende konstanter, med de 28 siffrorna som framträdande som dynamiska uttryck för någon underliggande fysik. Den kan till och med inte ha några konstanter alls utan istället vara en grundläggande teori som kan förklaras i sin helhet utan att något behöver läggas till för hand.

Oavsett vad, om våra grundläggande konstanter inte riktigt är konstanta - om de råkar variera över tid eller rum - skulle det vara ett tecken på en fysik utöver vad vi för närvarande förstår. Och genom att mäta dessa variationer kan vi få ledtrådar till en mer grundläggande teori om fysik.

Fysiker har utarbetat ett antal experiment för att testa de 24 konstanterna. Ett test involverar precisa atomklockor. Driften av en atomklocka beror på styrkan hos den elektromagnetiska interaktionen, elektronens massa och protonens spinn. Att jämföra atomklockor på olika platser eller observera samma atomklocka under långa perioder kan avslöja om någon av dessa konstanter förändras beroende av tid och rum..

Ett annat test gäller från urangruvan Oklo i Gabon (i Västafrika). För två miljarder år sedan fungerade platsen som en naturlig kärnreaktor under några miljoner år. Om någon av de grundläggande konstanterna var annorlunda då skulle produkterna från den radioaktiva processen, som existerar idag, vara annorlunda än förväntat. Testresultatet från detta om det är gjort har jag inte hittat (min anm.).

Om man ser i större skalor har astronomer studerat ljuset från kvasarer,  ultraluminösa objekt och som drivs av svarta hål och som finns miljarder ljusår från oss. Ljuset från dessa kvasarer har färdats enormt långt innan det nått oss och passerat på sin väg genom otaliga gasmoln som absorberat en del av dess sken. Om grundläggande konstanter var olika på skilda platser i  universum, skulle den absorptionen förändras och kvasarer i en riktning skulle se subtilt annorlunda ut än kvasarer i andra riktningar. 

I de allra största skalorna kan fysiker använda Big Bang själv som ett laboratorium. De kan använda vår kunskap om kärnfysik för att förutsäga överflödet av väte och helium som producerades under de första minuterna av Big Bang. Och de kan använda plasmafysik för att förutsäga egenskaperna hos det ljus som avgavs när vårt universum kyldes från ett plasmatillstånd till en neutral gas när universum var 380000 år gammalt. Om de grundläggande konstanterna var annorlunda för länge sedan, skulle det visa sig som en obalans mellan teori och observation.

I dessa experiment med flera har ingen någonsin observerat någon variation i de grundläggande konstanterna. Vi kan inte helt utesluta det, men vi kan sätta otroligt stränga gränser för deras eventuella förändringar. Vi vet till exempel att den fina strukturkonstanten, som mäter styrkan i den elektromagnetiska interaktionen, är densamma i hela universum till 1 del per miljard.

Medan fysiker fortsätter att söka efter en ny teori för att ersätta standardmodellen och den allmänna relativitetsteorin, verkar det som om konstanterna vi känner och använder är här för att stanna just nu. Tills vi förstår varför de behövs och visar.

Bild från https://news.azpm.org/  

Bilden är tagen av James Webb teleskopet.

Kan ett tidigare universum där tiden gick baklänges varit början till BigBang och en helomvändning av tid och rum till det universum vi finns i?

Fysiker har  en ganska bra uppfattning teoretiskt om hur universum kom till och utvecklades bara ett par sekunder efter Big Bang och framåt till dagens struktur.

Men nu har Latham Boyle, Kieran Finn och Neil Turok forskare vid Perimeter Institutet för teoretisk fysik i Waterloo, Ontario vänt denna ut och in.

  

Deras teori är att ett tidigare universum som var en spegelbild av vårt nuvarande fanns innan BigBang. Ett universum vilket fungerade tvärtom i tid och rum där tiden gick baklänges.


”Det är som att vårt universum idag återspeglades genom Big Bang. Perioden innan vårt universum reflekterades genom en  bang ”, sade Boyle en annan forskare inom området.


Han tar upp följande exempel, ”Tänk dig att knäcka ett ägg i det universum som fanns före vårt universum. Det skulle göras helt av negativt laddade antiprotoner och positivt laddade antielektroner. Från vårt perspektiv i tid och rum skulle det upplevas som en händelse där pölen av en äggula blev till ett knäckt ägg till ett helt ägg till  en kyckling. Man kommer att tänka på den eviga frågan om vad som kom först hönan eller ägget.


På samma sätt skulle universum gå från att explodera till en Big Bang singularitet och sedan explodera som skapelse till vårt universum och de naturlagar och den materia vi lever i.


 Forskarna säger att den nya teorin växte fram ur ett missnöje med de bisarra tillägg som föreslagits av fysiker under de senaste åren för att ex förklara mörk materia och mörk energi (något som aldrig bevisats existera bara antagits för att förklara de teorier och skeenden som existerar i universum).


Turok (en av forskarna) har själv bidragit till att utveckla denna nya teori hade som utgångspunkt en djup önskan till en enklare förklaring av universum och Big Bang. Om någon kan hitta en enklare version av historien av universum än den befintliga så är det ett steg framåt ansåg Turok.


Det betyder inte att den nya teorin är sann. Men det innebär att den är värd att titta på ”, sa Sean Carroll, en kosmolog vid California Institute of Technology. Han påpekar att den nuvarande favoritteorin för mörk materia  är inget annat än en ickebevisad teori och det kan vara dags att överväga andra alternativ för att förklara  tid och rum i vår värld och den accelererande expansionen av allt i universum.


Men oberoende vilken teori som utarbetas eller kan vara sann kvarstår frågan dock om varför något skedde om det skedde och är det en återupprepad process?

Rum och tid är relativt nytt forskningsfält av rymden.

Först under senare tid i mänsklighetens vetenskapshistoria har tiden börjat bli intressant som en fjärde dimension.

Latitud, longitud, höjd eller som vi säger längd, bredd och djup är de tre dimensioner vi alla förstår. Vi lever i en tredimensionell verklighet till skillnad från den tecknade animationen vilken finns i en tvådimensionell värld.

Men något som tiden har vi inte sett som ytterligare en dimension att räkna med utan enbart något som kan räknas utifrån händelser som sker eller skett och därför kan katalogiseras som ett före och ett efter en viss händelse. Exempelvis i det större formatet före eller efter Kristus födelse.

Men nu har forskare börjat se andra samband med verkligheten och tiden. Vi ska lägga in denna när vi försöker förstå vad vi ser.

Läs gärna denna lite avancerade artikel som finns utefter denna länk av rymdforskning av idag.

Men detta är bara en liten del av vad en del  forskare anser. De med strängteorin som utgångspunkt. Här finns inte tre eller fyra dimensioner att ta hänsyn till utan; jag citerar här från nedanstående länk:

Huvudproblemet visar sig vara att universum inte alls har de väntade fyra dimensionerna – tre i rummet och en tidsaxel – utan 10 eller 11. Mer exakt har bosoniska strängteorier 26 dimensioner, medan supersträngar och M-teorier visar sig innehålla 10 eller 11 dimensioner. Slut citat.

Läs mer här om strängteorin från Wikipedia.

Bilden ovan kommer från denna länk där en bok som behandlar strängteorin presenteras. 

När människan erkände att hon är begränsad i tid och rum

Detta hände enligt Knut Kjellberg (1867-1921) när människan byggde det första altaret. Man sökte då något utanför det begränsade livet i tid och rum för att ge en meningsfull fortsättning och ett ändamål med livet.

Djur har, vad vi vet, ingen känsla för att detta liv är begränsat. Människans plåga är att vi vet.

Återfödelse har i många religioner varit en tröst man trott och tror på. Men är den inte mer skrämmande än trygg att tro på?

Om man skapats för återfödelse och haft tidigare liv då är det meningslöst att tro på något man inte har minnen av. Då är detta lika meningslöst som att ingen tro ha. Det man inte kommer ihåg är meningslöst. Då är kristendomen bättre, här ser man varje barn som en helt ny individ utan något förflutet men med en möjlighet till evigt liv i en framtida värld hos Gud.

En tanke jag har om återfödelse, vilken jag inte tror på, är följande.

Vad är tid och vart tar tid vägen?

Om man tänker efter så bör den som återföds kunna hamna var som helst. Inte tvunget i ett framtida liv utan lika gärna kan den som återföds efter ett liv i vår tid födas till ett liv i det förgångna. Den som går vidare ex 2009 kan återfödas år 1403 exempelvis.

Lite tankar att grubbla på.