Tuigtear go teoiriciúil go maith ár stair chosmaí iomlán, ach go cáilíochtúil amháin. Is trí dhearbhú agus nochtadh breathnóireachta céimeanna éagsúla in am atá thart ár Cruinne a chaithfeadh a bheith tarlaithe, amhail nuair a foirmíodh na chéad réaltaí agus réaltraí, agus mar a leathnaigh na Cruinne le himeacht ama, gur féidir linn teacht i ndáiríre chun ár gcosmas a thuiscint. Someday, b’fhéidir go bhfaighimid breathnuithe a thugann dúshlán an phictiúr seo. Is é an chaoi a bhfreagróimid dó sin an fíor-thástáil ar ár dtiomantas don eolaíocht mhaith. (FONDÚIREACHT EOLAÍOCHTA NÁISIÚNTA / EOLAÍOCHTA NÁISIÚNTA RAGER)

An bhféadfadh ár n-eolas eolaíoch go léir titim anuas mar theach cártaí?

Táimid tar éis an oiread sin a chur le chéile faoin Cruinne. An bhféadfadh sé go léir titim anuas?

Bímid i gcónaí ag faire amach don chéad rud mór eile, agus bíonn an obair buille faoi thuairim is fearr againn uafásach go minic ag súil go díreach cá as a dtiocfaidh sé. Sa 19ú haois, bhíomar ag argóint an raibh dóchán nó imtharraingt ag tiomáint na Gréine, gan amhras riamh go raibh próiseas an chomhleá núicléach i bhfeidhm. Sa 20ú, rinneamar argóint faoi chinniúint na Cruinne, gan samhlú riamh go ndúnfaí é ag luasghéarú go neamhní.

Ach tá réabhlóidí san eolaíocht fíor, agus nuair a tharlaíonn siad, bíonn siad ina gcúis linn athmhachnamh a dhéanamh ar go leor rudaí - agus fiú gach rud b’fhéidir - a cheapamar a bheith fíor roimhe seo. Is annamh a bhíonn ceisteanna againn faoi gach cineál comhpháirteanna bunaidh, ach b’fhéidir gur cheart dúinn iad a dhéanamh. Chomh fada agus a théann smaointe réabhlóideacha existential, is í seo an cheist dheiridh: cé chomh muiníneach atá muid i dtúr na heolaíochta atá tógtha againn dúinn féin?

De réir hipitéis an tsolais tuirseach, titeann líon na bhfótón in aghaidh an tsoicind a fhaighimid ó gach réad i gcomhréir le cearnóg a fhad, agus méadaíonn líon na réad a fheicimid mar chearnóg an achair. Ba chóir go mbeadh rudaí redder, ach ba chóir go n-astaíonn siad líon leanúnach fótón in aghaidh an tsoicind mar fheidhm achair. I Cruinne atá ag leathnú, áfach, faigheann muid níos lú fótón in aghaidh an tsoicind de réir mar a théann an t-am ar aghaidh toisc go gcaithfidh siad achair níos mó a thaisteal de réir mar a leathnaíonn an Cruinne, agus laghdaítear an fuinneamh leis an bhfuascailt freisin. Fiú amháin má chuirtear san áireamh in éabhlóid an réaltra tá gile dromchla ag athrú atá níos laige ag achair mhóra, ar aon dul leis an méid a fheicimid. (WIKIMEDIA COMMONS USER STIGMATELLA AURANTIACA)

Is é an freagra, b’fhéidir, ná go bhfuilimid an-mhuiníneach as an gcorp iomlán eolais eolaíoch atá tógtha againn. Fanfaidh sé sin fíor, ar ndóigh, go pointe an-sonrach: go dtí go dtiocfaidh toradh láidir amháin ina choinne a bheidh contrártha leis.

Dá mba rud é go raibh na neodrónna níos gasta ná éadrom cúpla bliain ó shin fíor, bheadh ​​orainn athmhachnamh a dhéanamh ar gach rud a cheapamar a bhí ar eolas againn faoi choibhneasacht agus luasteorainn na Cruinne. Dá mba rud é go raibh an EMdrive nó inneall gluaisne suthain eile fíor, níor mhór dúinn athmhachnamh a dhéanamh ar gach rud a cheapamar a bhí ar eolas againn faoi mheicnic chlasaiceach agus an dlí maidir le móiminteam a chaomhnú. Cé nach raibh na torthaí áirithe sin láidir go leor - ba earráid thurgnamhach iad na neodrónna agus chuir an EMdrive fíorú ar aon leibhéal suntasach brí - níor mhór dúinn toradh den sórt sin a bhaint amach lá éigin.

Ní hé an príomhthástáil a bheidh againn ná an sroicheann muid an crosbhóthar sin. Déanfar tástáil ar ár bhfíor-thiomantas don fhírinne eolaíoch sa chaoi a roghnaíonn muid déileáil leis nuair a dhéanaimid.

Socrú turgnamhach an EmDrive ag NASA Eagleworks, áit a ndearna siad iarracht tiomáint gan imoibriú a leithlisiú agus a thástáil. Fuair ​​siad toradh beag dearfach, ach ní raibh sé cinnte an raibh sé seo mar gheall ar fhisic nua nó earráid chórasach amháin. Níor éirigh leis na torthaí a mhacasamhlú go láidir agus go neamhspleách, áfach. Go dtí go mbeidh siad, ní iarrtar réabhlóid.

Tá an eolaíocht araon:

  1. Corpas eolais a chuimsíonn gach a bhfuil foghlamtha againn ó bhreathnú, tomhas agus turgnamh a dhéanamh ar na Cruinne.
  2. Próiseas chun ár mbonn tuisceana a cheistiú i gcónaí, iarracht poill a dhéanamh inár dtuiscint is fearr ar réaltacht, bealaí éalaithe loighciúla agus neamhréireachtaí a lorg, agus teorainneacha ár n-eolais a thástáil ar bhealaí nua, bunúsacha.

Tá gach a fheicimid, gach rud a chloisimid, gach rud a bhraitheann ár n-ionstraimí, srl., Gach duine in ann - má dhéantar iad a thaifeadadh i gceart - píosa sonraí eolaíochta. Nuair a dhéanaimid iarracht ár bpictiúr den Cruinne a chur le chéile, ní mór dúinn an tsraith iomlán de na sonraí eolaíochta go léir atá ar fáil a úsáid. Ní féidir linn na torthaí nó na píosaí fianaise a aontaíonn leis na conclúidí is fearr linn a roghnú; caithfimid aghaidh a thabhairt ar ár gcuid smaointe le gach píosa sonraí maithe atá ann. D’fhonn eolaíocht mhaith a dhéanamh, caithfimid na sonraí sin a bhailiú, na píosaí sin a chur le chéile i gcreat féin-chomhsheasmhach, agus ansin dúshlán leanúnach a thabhairt don chreat sin ar gach bealach is féidir linn a shamhlú.

Is é an obair is fearr is féidir le heolaí a dhéanamh ná iarracht a dhéanamh i gcónaí na teoiricí agus na smaointe is sacrosanct is mó atá acu a bhrath, seachas a chruthú.

Is é an Teileascóp Spáis Hubble (ar chlé) an réadlann suaitheanta is mó atá againn i stair na réaltfhisice, ach tá sé i bhfad níos lú agus níos lú cumhachtaí ná an James Webb (lár) atá le teacht. As na ceithre mhisean suaitheanta atá beartaithe do na 2030idí, is é LUVOIR (ar dheis) an ceann is uaillmhianaí i bhfad. Trí iniúchadh a dhéanamh ar an Cruinne chun rudaí a mhaolú, réiteach níos airde, agus thar raon níos leithne tonnfhaid, is féidir linn ár dtuiscint ar na cosmos a fheabhsú agus a thástáil ar bhealaí nach bhfacthas riamh cheana. (MATT MOUNTAIN / AURA)

Ciallaíonn sé seo ár cruinneas a mhéadú go dtí gach pointe deachúil breise is féidir linn a bhailiú; ciallaíonn sé seo dul chuig fuinneamh níos airde, teochtaí níos ísle, scálaí achair níos lú, agus méideanna samplacha níos mó; ciallaíonn sé seo brú lasmuigh den raon bailíochta teoirice atá ar eolas; ciallaíonn sé seo inbhraite nua a theoiriciú agus modhanna turgnamhacha nua a cheapadh.

Ag pointe éigin, is cinnte go bhfaighidh tú rud éigin nach ngéilleann don eagna atá i réim. Tá tú ag dul a fháil rud éigin atá contrártha leis an méid a raibh súil agat leis. Tá tú ag dul a fháil toradh a thagann salach ar do shean-teoiric a bhí ann cheana. Agus nuair a tharlaíonn sé sin - más féidir leat an contrárthacht a fhíorú, má choinníonn sé le grinnscrúdú agus má thaispeánann sé go bhfuil sé dáiríre, dáiríre - beidh ort rud éigin iontach a dhéanamh: réabhlóid eolaíoch a bheith agat.

Gné réabhlóideach amháin de ghluaiseacht choibhneasta, a chuir Einstein amach ach a thóg Lorentz, Fitzgerald, agus eile roimhe seo, ná go raibh an chuma ar rudaí a bhí ag gluaiseacht go gasta conradh sa spás agus a laghdú in am. An níos gasta a ghluaiseann tú i gcoibhneas le duine ar a suaimhneas, is mó a fheictear go bhfuil do chuid faid ar conradh, agus is cosúil go laghdaíonn an níos mó ama don domhan lasmuigh. Tháinig an pictiúr seo, de mheicnic choibhneasta, in áit an tsean-amharc Newtonian ar mheicnic chlasaiceach. (CURT RENSHAW)

Is éard atá i gceist le réabhlóid eolaíoch, áfach, níos mó ná a rá, “tá an sean rud seo mícheart!” Sin go simplí an chéad chéim. B’fhéidir gur cuid riachtanach de réabhlóid í, ach is trua nach leor í ina haonar. Ní mór dúinn dul níos faide ná gan a bheith ag tabhairt faoi deara cá háit agus conas a theipeann ar ár sean-smaoineamh. D’fhonn an eolaíocht a chur ar aghaidh, ní mór dúinn an locht criticiúil a fháil inár réamhsmaoineamh, agus í a athbhreithniú go dtí go n-éireoidh linn i gceart.

Éilíonn sé seo orainn ní amháin ceann amháin a ghlanadh, ach trí mhórchosc inár n-iarrachtaí chun ár dtuiscint ar na Cruinne a fheabhsú. Tá trí chomhábhar ann a théann isteach i dteoiric eolaíoch réabhlóideach:

  1. Caithfidh sé gach rath a bhí ar an teoiric a bhí ann roimhe seo a atáirgeadh.
  2. Caithfidh sé na torthaí nua a bhí ag teacht salach ar an sean-teoiric a mhíniú.
  3. Caithfidh sé tuar nua, intomhaiste a dhéanamh nár tástáladh roimhe seo, agus ar féidir iad a dhearbhú agus a bhailíochtú nó a bhréagnú.

Is ordú thar a bheith ard é seo, agus is annamh a tharlaíonn sé. Ach nuair a dhéanann sé, tá an luach saothair murab ionann agus aon rud eile.

Ceann de na puzail mhóra sna 1500idí ba ea an chaoi ar bhog pláinéid ar bhealach a bhí cosúil go siarghabhálach. D’fhéadfaí é seo a mhíniú trí mhúnla geocentric (L) Ptolemy, nó trí cheann heliocentric Copernicus (R). Mar sin féin, bhí gá le dul chun cinn teoiriciúil inár dtuiscint ar na rialacha atá mar bhunús leis na feiniméin bhreathnaithe, a d’fhág go raibh dlíthe Kepler agus teoiric Newton maidir le himtharraingt uilíoch i ndeireadh na dála. (ETHAN SIEGEL / BEYOND THE GALAXY)

Bíonn an t-ualach cruthúnais i gcónaí ar an núíosach dul in áit na teoirice a bhí i réim roimhe seo, agus éilíonn sé sin go mbeidh roinnt dúshlán an-deacair ann. Nuair a tháinig heliocentrism i láthair, b’éigean dó na tuartha go léir maidir le gluaiseachtaí na bpláinéid a mhíniú, b’éigean dó cuntas a thabhairt ar thorthaí nach bhféadfadh geocentrism a mhíniú (m.sh., tairiscint airgeadaíochta agus móin Iúpatar), agus a theastaigh chun tuar nua a dhéanamh, cosúil le fithisí éilipseacha a bheith ann.

Nuair a mhol Einstein Gaolmhaireacht Ghinearálta, ba ghá dá theoiric gach rath a bhí ag domhantarraingt Newtonian a atáirgeadh, móide go gcaithfeadh sé míniú a thabhairt ar an gclaonadh a bhí ag baint le Mearcair agus fisic rudaí ag druidim le luas an tsolais, agus fiú níos faide ná sin, b’éigean dó an nua a dhéanamh tuar ar an gcaoi a lúbfadh domhantarraingt solas na réalta.

Thaispeáin torthaí expedition Eddington 1919, go cinntitheach, go ndearna Teoiric Ghinearálta na Coibhneasachta cur síos ar lúbadh solas na réalta timpeall ar réada ollmhóra, ag scriosadh pictiúr Newtonian. Ba é seo an chéad deimhniú breathnóireachta ar Relativity Ginearálta Einstein, agus dealraíonn sé go bhfuil sé ag teacht leis an léirshamhlú ‘fabraic lúbtha-spáis’. (NUACHT ILLUSTRATED LONDON, 1919)

Baineann an nóisean seo fiú lenár smaointe maidir le tionscnamh na Cruinne féin. Ionas go dtiocfadh an Bang Mór chun suntais, b’éigean di an coincheap roimh ré de Cruinne statach a athsholáthar. Chiallaigh sé sin go gcaithfeadh sé a bheith comhsheasmhach le Gaolmhaireacht Ghinearálta, míniú a thabhairt ar leathnú Hubble na Cruinne agus an gaol fuascailte / achair, agus ansin na tuartha nua a dhéanamh ar:

  • an Cúlra MICREATHONNACH Cosmaí a bheith ann agus speictream na
  • méideanna núicléosyntéiseacha na n-eilimintí solais,
  • agus foirmiú struchtúir ar mhórscála agus airíonna braislithe ábhair faoi thionchar domhantarraingthe.

Ní raibh de dhíth air sin ach an teoiric roimhe seo a chur in ionad.

Srianta ar fhuinneamh dorcha ó thrí fhoinse neamhspleácha: supernovae, an CMB (cúlra cosmaideach micreathonn) agus BAO (ar gné wiggly é a fheictear i gcomhghaolta struchtúir ar mhórscála). Tabhair faoi deara, fiú gan supernovae, go mbeadh fuinneamh dorcha ag teastáil uainn. Tá leaganacha níos nuashonraithe den ghraf seo ar fáil, ach níl aon athrú ar na torthaí den chuid is mó. (TIONSCADAL COSMOLOGY SUPERNOVA, AMANULLAH, ET AL., AP.J. (2010))

Anois, smaoinigh ar na rudaí a chaithfí a dhéanamh inniu chun ceann de na príomhtheoiricí eolaíochta atá againn a scriosadh. Níl sé chomh casta agus a shamhlófá: níl le déanamh ach breathnóireacht aonair ar aon fheiniméan a bhí ag teacht salach ar thuar an Big Bang. I gcomhthéacs na Gaolmhaireachta Ginearálta, dá bhféadfá iarmhairt theoiriciúil a fháil ar an mBang Mór nach raibh comhoiriúnach lenár mbreathnóireachtaí, bheimis i ndáiríre i gcomhair réabhlóide.

Ach seo an chuid thábhachtach: ní chiallaíonn sin go bhfuil gach rud faoin mBang Mór mícheart. Níor chiallaigh Gaolmhaireacht Ghinearálta go raibh gach rud faoi dhomhantarraingt Newtonian mícheart; níor nocht sé ach an teorainn maidir le cá háit agus conas a d’éirigh le domhantarraingt Newtonian. Beidh sé cruinn fós cur síos a dhéanamh ar an Cruinne mar dhuine a tháinig ó stát te, dlúth atá ag leathnú; beidh sé fós cruinn cur síos a dhéanamh ar ár Cruinne inbhraite mar billiúin bliain d’aois (ach gan teorainn in aois); beidh sé fós cruinn labhairt faoi na chéad réaltaí agus réaltraí, na chéad adamh neodracha, agus na chéad núicléis adamhacha cobhsaí.

Cuimsíonn stair amhairc na Cruinne atá ag leathnú an stát te, dlúth ar a dtugtar an Bang Mór agus fás agus foirmiú struchtúir ina dhiaidh sin. Fágann an tsraith iomlán sonraí, lena n-áirítear breathnóireacht ar na heilimintí solais agus cúlra na micreathonn cosmaí, nach bhfuil ach an Bang Mór mar mhíniú bailí ar gach a fheicimid. Bhí an tuar ar chúlra cosmr neutrino ar cheann de na tuartha móra deiridh neamhdhearbhaithe Big Bang, a bhfuil a inphriontaí le feiceáil anois sa CMB agus i struchtúr mórscála. (NASA / CXC / M. WEISS)

Cibé rud a thiocfaidh ina áit - cibé rud a thiocfaidh in áit na teoirice is fearr atá againn faoi láthair (agus baineann sé seo le gach réimse eolaíoch) - is é a chéad ord gnó gach rath ar an teoiric sin a atáirgeadh. Na teoiricí seasta stáit nó Cruinne statacha a fhéachann leis an mBang Mór a chur ina ionad? Ní féidir leo fiú an méid sin a dhéanamh. Rud céanna do ghrúpa cosmeolaíochta na Cruinne leictreach / plasma; an rud céanna do lucht leanúna éadrom tuirseach; an rud céanna don champa cainníochtaithe athfhuascailte quasar; an rud céanna maidir leis an aficionados locht topological / sreang chosmaí.

B’fhéidir, lá éigin, go ndéanfar dul chun cinn teoiriciúil leordhóthanach ionas go bhfásfaidh ceann de na roghanna seo ina rud atá ag teacht leis an tsraith iomlán dá bhfuil breathnaithe, nó b’fhéidir go dtiocfaidh rogha eile chun cinn. Ach níl an lá sin inniu agus, idir an dá linn, míníonn Cruinne boilscithe Big Bang, le radaíocht, gnáthábhar, ábhar dorcha agus fuinneamh dorcha, an tsraith iomlán de gach rud a thugamar faoi deara riamh, agus ní dhéanann aon rud eile.

Mar thoradh ar na luaineachtaí chandamach is gné dhílis den spás, a shíneadh ar fud na Cruinne le linn boilsciú cosmaí, bhí na luaineachtaí dlúis atá imprinted sa chúlra micreathonn cosmaí, rud a d’fhág go raibh réaltaí, réaltraí agus struchtúr mórscála eile sa Cruinne inniu ann. Seo an pictiúr is fearr atá againn ar an gcaoi a n-iompraíonn an Cruinne iomlán, áit a dtéann boilsciú roimh an mBang Mór agus a chuireann ar bun í. (E. SIEGEL, LE hÍOMHANNA A BHAINEANN LE ESA / PLANCK AGUS DÉANAMH TASC IDIRNÁISIÚNTA DOE / NASA / NSF MAIDIR LE TAIGHDE CMB)

Ach tá sé tábhachtach a mheabhrú nár shroicheamar an pictiúr seo trí dhíriú ar thoradh amhrasach amháin a d’fhéadfadh dul amú. Tá mórán línte fianaise neamhspleácha againn go litriúil a thugann an tátal céanna dúinn uile. Fiú dá dtarlódh sé nár thuig muid supernovae ar chor ar bith, bheadh ​​fuinneamh dorcha fós ag teastáil; fiú dá dtarlódh sé nár thuig muid rothlú réaltrach ar chor ar bith, bheadh ​​ábhar dorcha fós ag teastáil; fiú má tharla sé go raibh cúlra na micreathonn go léir spleodrach agus go gcaithfí é a chaitheamh amach, bheadh ​​an Bang Mór fós ag teastáil.

D’fhéadfadh sé go mbeadh an Cruinne an-difriúil go mion ón gcaoi a smaoinímid air inniu. Cosúil le go leor agaibh amuigh ansin, tá súil agam go mairfimid fada go leor le feiceáil cad iad na dúshláin, a sháraíonn agus a ghlacann an tuiscint is fearr atá againn faoi láthair. Ach nuair a tharlaíonn sé sin, ní chuirfidh sé an méid a thuigimid anois ó bhail. Níl príomhtheoiricí an lae inniu mícheart, níl siad ach neamhiomlán. Níl ann ach trí rud a chur ina n-áit a n-éiríonn leis an teoiric atá ann faoi láthair agus nach n-oibríonn an eolaíocht chun cinn ar bhealach bríoch.

Tá Starts With A Bang ar Forbes anois, agus athfhoilsithe ar Meán a bhuíochas lenár lucht tacaíochta Patreon. Tá dhá leabhar ag Ethan, Beyond The Galaxy, agus Treknology: The Science of Star Trek ó Tricorders go Warp Drive.