10 najvećih nerazjašnjenih misterija u fizici

Pokušati razumjeti Svemir oko nas može se činiti kao veliki izazov. Pronašli smo mnoge odgovore za misterije našega svijeta: kako planeti kruže oko Sunca, zašto jabuka pada sa stabla na tlo te zašto je nebo plave boje. Potraga za otkrivanjem svih tajni Svemira zasigurno će biti prožeta teškim izazovima i nezamislivim poteškoćama te će nam biti potrebno čitavo brdo domišljatosti kako bismo ih prevladali.

Mnogo fizičara se već neko vrijeme hrva sa zagonetkama postojanja, a ima ih još mnogo koje trebaju biti riješene. Pripremite se na deset najvećih neriješenih misterija fizike, enigmi koje nisu uspjeli riješiti niti najistaknutiji umovi svijeta.

Tamna energija

Ne možemo je vidjeti i ne možemo je osjetiti, ali je možemo testirati, a nitko ne zna što je ona zapravo. Unatoč tome, znanstvenici smatraju da se od nje sastoji 70% Svemira. Ona je zamišljena kako bi se objasnilo zašto se galaksije ubrzano odmiču jedne od drugih. Zamislite to kao odbijajuću gravitaciju koja razdvaja tvar. Po kojem principu se to događa je, ipak, još uvijek misterij.

Tamna materija

Druga „tamna“ supstanca u našem Svemiru. Tamnu materiju, poput tamne energije, ne možemo ni vidjeti ni osjetiti. Ova neuhvatljiva supstanca se nešto razlikuje od tamne energije; jedino kako smo je uspjeli zapaziti je indirektno. Znamo da u Svemiru mora postojati više materije nego što vidimo zbog toga što možemo mjeriti njene gravitacijske učinke, ali nitko zapravo ne zna od čega se sastoji ova misteriozna tvar.

To je val... ne, to je čestica!

Zrake svjetlosti imaju podvojenu ličnost. Stvaraju interferencijske uzorke kakvi su karakteristični za valove. Reflektiraju se od podloge, što, pak, upućuje na to da bi mogle biti ili val ili čestica, a i oboje istovremeno. Isto tako ih možemo koristiti za oslobađanje elektrona iz njihovih ljusaka: onoga što upućuje na to da su čestice. Ali kako svjetlost određuje to hoće li se ponašati kao čestica ili kao val?

Vrijeme, progresivni marš

Postajemo samo stariji, ne mlađi. Drveće samo postaje više, ne vraća se na stadij žira. Naše Sunce samo koristi svoje gorivo, nikada se ne vraća na stadij hladne lopte vodika. Vrijeme se kreće samo u jednom smjeru... ali zašto mi ne možemo vratiti naše satove?

Živimo u hologramu

Ovaj misterij je posebno zbunjujuć. Svemir, sve što vidimo i osjećamo i doživljavamo, moglo bi, zapravo, imati dvije prostorne dimenzije. Zamislite 2D hologram, poput onog na poleđini kreditne kartice: može sadržavati sve informacije 3D slike, ali u samo dvije dimenzije. Neki su znanstvenici pretpostavili da je naš Svemir poput tog holograma na kreditnim karticama: prostor izgleda kao da se sastoji od tri dimenzije, ali bi moglo ispasti da je sve što vidimo samo projekcija iz 2D svemira koji se nalazi van naše percepcije.

Materija i antimaterija

Postoji jasna nedosljednost između omjera ove dvije supstance. U ranom je Svemiru trebala biti jednaka količina obične materije i antimaterije – čestica sa jednakom masom, ali suprotnim nabojem – međutim, Svemir je trenutno prepun obične materije. Znanstvenici su se razbacivali mnogim teorijama, primjerice one da porijeklo čestica preferira jedan način stvaranja materije, ali nije se pojavilo ništa što bi to konačno potvrdilo ili osporilo. Misterij „pobjede“ materije nad antimaterijom mogao bi biti otkriven u poboljšanom Velikom hadronskom sudaraču na CERN-u.

Životni vijek Svemira

Ovaj misterij, kraj Svemira, vas možda neće noću držati budnima, ali će zasigurno biti od važnosti bićima koja će živjeti u dalekoj budućnosti. Predviđa se da će se ovaj događaj epskih razmjera dogoditi za otprilike deset milijardi godina. Dvije suprotstavljene teorije kako bi se to trebalo dogoditi su Veliko sažimanje i Veliki rascjep. Nijedan od ovih ishoda ne zvuči pretjerano zabavno.

Veliko sažimanje je suprotno od Velikog praska – svi dijelovi materije u Svemiru prestat će se ubrzano odmicati jedni od drugih te će se početi ubrzano približavati jedni drugima. Slijedi uzavreo sudar sve materije u svemiru (a čovječanstvo to teško može preživjeti). Veliki rascjep je kada se svi dijelovi materije u Svemiru sve brže i brže nastavljaju odmicati jedni od drugih, sve dok se prostor-vrijeme ne počne kretati toliko brzo da rascijepi atome (čovječanstvo teško i ovo može preživjeti).

Ove dvije mogućnosti nisu jedini mogući ishodi za kraj Svemira – nažalost, čini se da naša generacija nikada neće saznati njegovu sudbinu.

Zašto ne možemo zamisliti četiri dimenzije?

Mi maleni ljudi mukom pokušavamo zamisliti svijet s dvije prostorne dimenzije. Nekim teorijama (poput teorije struna) potrebno je čak jedanaest dimenzija kako bi bile hipotetski moguće. Ako se teorija struna pokaže točnom, morat ćemo shvatiti kako je u našoj stvarnosti zapleteno još šest dimenzija. Već osjećam glavobolju...

Zašto svjetlost ima univerzalno ograničenje brzine?

c, konstanta brzine svjetlosti, procijenjena je na 3x108 m/s. Ali zašto na toliko, zašto ne, naprimjer, na 4x1020 m/s? Je li to slučajna brojka izvučena iz vreće brojeva kada novi Svemir eksplodira u postojanje? Trenutno je nemoguće znati zbog čega je brzina svjetlosti takva kakva je... znamo samo da naš Svemir ne bi mogao postojati bez te brzine.

Objedinjavanje velikog i malenog

Sve veliko, poput zvijezda i crnih rupa, sastoji se od malenih stvari: čestica. Einsteinovi zakoni relativnosti upravljaju vrlo velikim, a kvantna fizika je kraljica u kraljevstvu vrlo malenog. Međutim, fizičari nikako ne uspijevaju spojiti te dvije teorije. Nevolja je u tome da se čini kako gravitacija nema djelovanje na nanoskopskoj razini.

A bizarni kvantni efekti, poput kvantnog tuneliranja (u kojem atom može „protunelirati“ kroz inače neprobojnu prepreku), ne mogu se primijeniti na planete ili zvijezde. Vaše bi oči vjerojatno prsnule kad bi Mjesec iznenada „protunelirao“ kroz Zemlju. Čini se šašavim da postoji jedna teorija za sve veliko, a jedna za sve maleno. Neki se znanstvenici pokušavaju pozabaviti ovim problemom, te čak postižu i napredak, ali je nedostajuća karika i dalje neuhvatljiva.

Izvor: IFLScience