Rezumat (Gist)
More and more discoveries have been made starting with Jordano
Bruno who said that the Sun was a simple star up to William
Herschel who built his own telescope. There are, still, many
questions left unanswered about the Universe such as the existence
of parallel universes.
This idea was put across by a group of American students who
based their work on Einstein’s discoveries about the force of
gravitation. They concluded that the gravitation doesn’t come from
the Earth, but from hyperspace. In our project we presented some
theories which can demonstrate the existence of parallel universes.
One of them is M theory (a part of strings theory) which says that
the entire space is connected with a membrane by a black hole or a
worm hole. Another theory which definitely sustains our supposition
is quantum mechanics. There are many scientists who cannot
understand the quantum mechanics without believing in the existence
of parallel universes.
Taking into consideration all the aspects presented in our
project we believe that an understudy of ourselves staying just a
millimeter away from us lives our dreams. But have you ever thought
that it is you may be living their dreams?
Introducere
Universul este practic infinit, nu ar fi oare posibil ca in
aceasta imensitate de materie, dincolo de limitele spatiului si
timpului sa existe altundeva si alte versiuni ale noastre?
Referatul nostru isi propune, intr-o maniera interdisciplinara,
imbinand fizica si astronomia, sa treaca prin anumite puncte care
i-au determinat pe oamenii de stiinta sa creada incet, incet in
existenta unor universuri paralele.
Scurta incursiune in istoria cunoasterii cosmosului
Inca de acum 400 de ani, filozoful Jordano Bruno afirma ca
Soarele este o simpla stea si ca toate stelele sunt insotite de
planete.Era o afirmatie destul de indrazneata la acea vreme(pentru
care Bruno a platit cu viata, fiind ars pe rug). A urmat apoi
inventia telescopului, iar astronomii au inceput sa gaseasca mici
astrii luminosi, ca sateliti ai unor stele. La inceput in 1800,
astronomul William Herschel observa ca unii dintre acesti sateliti
se rotesc in jurul stelelor. Nu se putea demonstra, insa, ca acesti
astrii sunt intr-adevar planete. Raspunsul a venit dupa destul de
mult timp, cand, din intamplare, s-a descoperit ca lumina emisa de
stele contine informatii despre elementele chimice care intra in
compozitia acelor corpuri ceresti. Au tot aparut intrebari despre
cum a aparut Universul. Fizica si astronomia, domenii care incearca
sa explice universul in care traim, au dezvoltat Teoria Big
Bangului- o explozie a timpului si spatiului care a facut sa apara
materia care a inceput sa se extinda odata cu spatiul insasi. Acest
fapt este demonstrat si de Teoria Relativitatii a lui Einstein.
Cateva detalii despre munca lui Einstein
„ Vreau sa aflu ce principii fundamentale a urmat Dumnezeu in
crearea Universului. Altceva nu ma intereseaza.”
Contributia pe care Albert Einstein a adus-o fizicii a
reprezentat primul pas spre explicarea multor fenomene din univers,
printre care si universurile paralele. Acesta a incercat sa creeze
o teorie care sa explice cele patru forte care guverneaza
Universul: gravitatia, forta electromagnetica si doua forte
nucleare (tare si slaba). Aceasta teorie a marii unificari ar fi
trebuit sa inglobeze teoria relativitatii generalizata care explica
gravitatia si mecanica cuantica , ce le explica pe celelalte doua.
Odata gasita, aceasta era menita sa explice toate fenomenele din
univers. Insa necesita si o munca foarte grea avand in vedereca ca
TRG guverneaza evolutia universului la scara mare(la nivel de
galaxii), iar mecanica cuantica e o teorie a lumii subatomice. Dar
ca multe lucruri pe care Einstein le-a gandit aceasta idee a venit
prea devreme si desi nu a ajuns la rezultatul dorit, multi au
continuat munca sa, astfel, aparand idei precum existenta unor
universuri paralele.
Definitie
Universurile paralele reprezinta mai multe versiuni ale unei
realitati.
In continuare vom prezenta patru ipoteze prin care s-ar putea
explica existenta unui univers paralel:
Ipoteza I:
De unde a plecat aceasta idee?
In SUA, mai multi cercetatori de la Universitatea Harvard erau
preocupati in mod deosebit de problema gravitatiei, mai precis de
intensitatea deosebit de scazuta a gravitatiei, comparativ cu
celelalte forte fundamentale.
Cum actioneaza cele patru forte care guverneaza Universul?
- fortele tari actioneaza intre nucleoni si intre quarcuri
(leaga neutronii si protonii in nuclee si quarcurile in particule
elementare), au raza de actiune < 10-15 m;
- fortele electromagnetice actioneaza intre toate particulele cu
sarcini electrice, au raza de actiune infinita, scad invers
proportional cu patratul distantei, asigura legatura intre atomi si
intre nuclee si invelisurile electronice ale acestora
- fortele slabe actioneaza intre leptoni (in fizica, numele
lepton desemneaza o particula de spin 1/2 care nu se supune fortei
nucleare tari. Leptonii formeaza o familie separata de particule
elementare, care este distincta fata de familia quark-urilor) si
sunt responsabile de dezintegrarile radioactive de tip b in care
apar neutrini; au raza de actiune < 10-18 m;
- fortele gravitationale actioneaza intre toate particulele, au
raza de actiune infinita, scad invers proportional cu patratul
distantei;
Revenind la intrebare precedenta, in viata de zi cu zi
gravitatia ne apare ca o forta puternica. Pentru a arata ca
lucrurile nu stau chiar asa, este suficient sa ne gandim ca atunci
cand ridicam un obiect oarecare, de fapt, invingem forta
gravitationala a unei intregi planete. In noul context al teoriei
M, cercetatorii de la Harvard s-au gandit ca pot explica
intensitatea scazuta a gravitatiei prin disparitia acesteia din
universul-membrana. Dar cand au incercat sa demonstreze acesta
ipoteza in mod riguros, matematic, a rezultat ca gravitatia nu a
scapat in hiperspatiu, ci, dimpotriva, vine din hiperspatiu in
Universul nostru. Iar sursa ei reala nu o poate reprezenta decat un
alt univers, care pluteste si el in hiperspatiu, la celalalt capat
al celei de-a 11-a dimensiuni!
Toate precizarile de mai sus au fost facute in baza teoriei M.
Aceasta reprezinta ultima versiune a Teoriei Stringurilor, cel mai
nou model prin care fizicienii incearca sa se apropie de planul lui
Einstein. Ea propune o noua viziune asupra particulelor elementare
care ar fi de fapt minuscule corzi vibrante de energie(Fig. 1),
inchise sau cu capete libere.
Fig.1
Pentru a intelege dimensiunea aproximativa a unei corzi,
imaginati-va ca un atom ar fi marit astfel incat sa aiba diametrul
Sistemului Solar,in acest sistem de referinta, o coarda ar avea
marimea unui copac. Cum corzile unui violoncel vibreaza generand
diferite sunete, o coarda ar genera particulele elementare
considerate de noi (electroni, protoni, etc.). De asemenea, pentru
ca o coarda sa genereze toate particulele elementare, ea se
rasuceste, se onduleaza in moduri diferite. Luand in considerare
cele patru dimensiuni cu care suntem obisnuiti: stanga-dreapta,
inainte-inapoi, sus-jos si timp, acestea mai au nevoie de cel putin
inca sase dimensini pentru a explica toate miscarile corzilor.
Noutatea adusa de Teorema M este aceea ca se mai adauga inca o
dimensiune, astfel, se ajunge la un numar de unsprezece dimensiuni.
Prin aceasta inovatie s-a ajuns la concluzia ca toata materil ar fi
conectata la o structura imensa numita membrane. S-a ivit si
posibilitatea ca la capatul celei de-a unsprezecea dimensiune sa
mai existe inca un univers.
Pentru a clarifica ideea celor 11 dimensiuni, fizicianul suedez
Oskar Klein sugereaza sa ne uitam la cablurile unui semafor. De la
distanta nu poti vedea grosimea, deci au o singura dimensiune.
Acum, luand o furnica explorand cablurile, devine vizibila si o a
doua dimensiune pentru ca ea se poate misca in jurul latimii
cablului. De asemenea, din punctul ei de vedere, ea se poate misca
inainte si inapoi, in sensul acelor de ceasornic sau opus acestora.
Klein a facut presupunerea ca testatura universului nostrum ar fi
ca suprafata unui cablu, care are dimensiuni extinse, cele care ne
sunt cunoscute, dar si dimensiuni mici, ondulate, atat de mici in
comparatie cu atomul, incat nu le putem vedea. Unii teoreticienii
spun ca extra-dimensiunile adaugate ar permite unei coarde sa se
intinda, formand o membrane (Fig. 2).
Fig. 2
Urmand ipoteza data de Teoria M, se poate spune ca cele doua
membrane(Fig. 3) in care se afla cele doua universuri paralele se
pot chiar ciocni (Fig.4) dand nastere unui Big Bang, deci unui alt
univers, sau ca acestea ar putea fi unite prin gauri negre(Fig
5).
In urmatoarele imagini, sunt explicate situatiile de mai sus,
unde cele doua coli sunt membranele care plutesc, iar creionul
reprezinta gaura neagra.
Fig. 3
Fig. 4
Fig. 5
Ipoteza II:
Acestea sunt stele neutronice care au o densitate foarte mare,
densitate nucleara care este mai mare de 105 decat simtim noi acum,
astfel are o masa mare, astfel atractia gravitationala este mare,
de aceea nici pana lumina nu-i poate scapa.
Avand in vedere energia mare pe care o stocheaza o gaura neagra
s-a emis ideea cum ca de partea cealalta a acesteia ar exista o
gaura alba care inmagazineaza atata energie, ceea ce inseamna ca
s-ar putea produce un Big Bang, deci un alt univers paralel.
In filmuletul atasat, este prezentat un simplu experiment prin
care dorim sa evidentiem energia mare cu care trece de cealalta
parte a gaurii negre, materia absorbita de aceasta.
Ipoteza III:
Din ce este format un univers paralel?
La formarea Big Bang-ului, temperatura Universului a crescut
foarte mult, dar dupa o fractiune de secunda temperatura aceasta a
scazut considerabil. Materia si antimateria din care era format
universul au intrat in coliziune si au explodat formand astfel Big
Bang-ul. Cele doua s-au anihilat, o parte din materie reusind sa
scape si alcatuind ceea ce ne inconjoara. Exista totusi
posibilitatea ca si o parte din antimaterie sa fi supravietuit si
sa formeze un univers paralel.
Caracteristicile antimateriei in comparatie cu materia
· Au aceiasi masa
· Electronul cu sarcina negativa este corespondent cu pozitronul
din antimaterie care are o sarcina pozitiva; ambii orbiteaza in
jurul nucleului
· Protonul cu sarcina pozitiva este corespondent cu antiprotonul
din antimaterie care are o sarcina negativa
· Daca intra in coliziune elibereaza o energie data de formula
E=mc2 (Teoria Relativitatii-Einstein)
In august 2000, laboratoarele Centre Europeen de
Recherches Nucleaires
(CERN) din Geneva, Elvetia au finalizat
construcția unei "fabrici de antimaterie". Scopul acesteia este de
a crea atomi de antihidrogen (Fig 6). Problema este că acesti
atomi, odată sintetizati, se pot anihila intrand în contact cu
materie. Aceasta problema ar putea fi rezolvata cu ajutorul unor
"capcane" magnetice. In anul 2011, au reusit sa mentina pentru
1000 de secunde atomii de antihidrogen, timp in care se pot studia
proprietatile antimateriei. Daca ne gandim la nevoile de energie
ale omenirii, antimateria ar reprezenta solutia ideala, deoarece o
cantitate extrem de mica de antimaterie reuseste sa elibereze o
energie enorma. De exemplu, ar fi nevoie de numai 30 de miligrame
de antimaterie pentru a alimenta o racheta care sa ne duca intr-o
excursie pe planeta Pluto.
Fig. 6
Oamenii de stiinta de la CERN spun ca e posibil sa existe
dimensiuni paralele. Alti teoreticieni renumiti de la
Universitatile Princeton si Cambridge afirma ca, de fapt, cosmosul
a fost creat de o coliziune intre doua Universuri care au fost
atrase unul catre altul din cauza faptului ca din unul se "scurgea"
gravitatia.
Pentru a sustine aceasta ipoteza voi prezenta misiunea pe care
si-o propune NASA. Agentia spatiala americana vrea sa plece in
cautarea universurilor paralele formate din antimaterie. Misiunea
AMS-02 va fi lansata odata cu naveta spatiala Endeavour, STS-134.
Ea va cauta prin razele cosmice particule exotice, antimaterie si
materie intunecata.
Concluzia este ca Universul nostru ar fi fost accelerat de
coliziunea cu un alt Univers. Astfel, din aceasta perspectiva, Big
Bang-ul nu mai este inceputul Universului, ci o poarta catre
trecutul plin de cicluri nesfarsite ale evolutiei, fiecare insotit
de crearea unei materii noi si a galaxiilor, stelelor si
planetelor.
Ipoteza IV:
Mecanica Cuantica
Asemenea multor fizicieni, Lev Vaidman de la Universitatea din
Tel Aviv, Israel, promoveaza o explicatie alternativa a intelegerii
mecanicii cuantice: „Exista un mare pret care trebuie platit pentru
a intelege acest lucru: sa admitem ca exista universuri
paralele.”
Teoria relativitatii generalizata si mecanica cuantica sunt doua
teorii opuse. In timp ce TRG guverneaza evolutia Universului la
scara mare (la nivel de galaxii), mecanica cuantica e o teorie a
lumii subatomice. Ea spune ca particulele subatomice ar putea fi in
mai multe locuri in acelasi timp si ca intr-un punct din spatiu pot
fi mai multe particule deodata.
Potrivit mecanicii cuantice, nimic din ce are dimensiuni
subatomice nu exista pana nu este observat. Particulele neobservate
reprezinta un set de stari posibile. Cand un observator face o
masuratoare, particula se stabileste intr-una din optiunile
posibile. In 1957, matematicianul Hugh Everett, de la Universitatea
Princeton a publicat un articol in care sustinea ca teoria cuantica
afirma posibilitatea ca realitatea sa se desparta gradual in doua
planuri separate, care exista in acelasi timp. Aceste lumi nu
ar fi separate spatial, dar pot exista ca Universuri paralele.
Daca am pune in fata unei lanterne o fanta am obtine Fig. 7.In
continuare, pentru a intelege mai bine va voi prezenta un
experiment facut de Hugh Everett. Acesta a trecut printr-o fanta cu
ajutorul unei raze de lumina un singur foton si numai unul. Langa
aceasta fanta a mai pus un alt ecran cu doua fante minuscule si un
ecran de proiectie. Pe acesta a observant un sir de linii paralele
despartite prin niste pauze care reprezentau de fapt interactiunea
dintre doi fotoni. Liniile negre sunt de fapt anihilarea dintre un
foton si un antifoton, pe cand liniile albe reprezinta insumarea a
doi fotoni. Acest experiment este reprezentat in Fig.8, iar in Fig.
9 sunt desenate si liniile de camp. Dar de unde provenea al doilea
foton daca prin fanta nu intrase decat unul? Everett a venit cu
explicatia ca exista universuri paralele.
Fig.7
Fig.8
Fig.9
Concluzie
Ca in multe cazuri, stiinta nu poate da un raspuns concret, insa
exista multe ipoteze la nivelul acestui subiect. Totusi ar fi
interesant sa ne gandim cand viata noastra nu merge tocmai bine ca
intr-un univers paralel un alter-ego ne traieste visul, iar noi il
traim pe al lui.
Bibliografie:
· www.wikipedia.ro
· Film: Are there parallel universes? by Discovery and Morgan
Freeman
· Terra Magazin
· 100 de personalitati: Albert Einstein
·
http://www.scientia.ro/homo-humanus/75-granitele-gandirii/857-fizica-imposibilului-o-introducere.html
·
http://georgevalah.wordpress.com/2011/07/20/universuri-paralele/
·
http://www.ziare.com/magazin/spatiu/nasa-cauta-universuri-paralele-formate-din-antimaterie-1083009
· http://io9.com/5818706/where-did-matter-come-from
·
http://the-mysterious-universe.blogspot.ro/2011/10/anti-matter.html
