“Nuk ekziston materia e errët, por informacioni që ka masë”

Postuar në 04 Janar, 2021 22:55

 

"Zbulimi" i materies së errët

Mund të bëjmë njëfarë llogarie sa materie ka universi duke parë lëvizjet e yjeve. Në vitet 1920, fizikantët që u përpoqën ta bënin këtë zbuluan një mospërputhje dhe arritën në përfundimin se duhet të ketë më shumë materie në univers sesa mund të zbulohet. Çfarë do të thotë kjo?

Në vitin 1933, astronomi zviceran Fritz Zwicky, ndërsa vëzhgonte lëvizjen e galaktikave në Grumbullin Koma, ngriti pyetjen se çfarë i mbante ato së bashku. Nuk kishte masë të mjaftueshme për të mbajtur galaktikat pa u shkëputur. Zvicky hodhi hipotezën se një lloj i materies së errët e garantonte këtë kohezion. Por meqenëse nuk kishte prova për këtë, teoria e tij u hodh poshtë shpejt.

Më pas, në vitin 1968, astronomja Vera Rubin bëri një zbulim të ngjashëm. Ajo ishte duke studiuar Galaksinë Andromeda në observatorin e Arizonës Jugore kur hasi diçka që e çuditi. Rubin po shqyrtonte kurbën e rrotullimit të Andromedës, ose shpejtësinë me të cilën yjet rrotullohen rreth qendrës dhe kuptoi se yjet në skajet e jashtme lëviznin me të njëjtën shpejtësi si ato në pjesën e brendshme, duke shkelur ligjet e lëvizjes së Njutonit. Kjo do të thoshte se kishte më shumë lëndë në galaktikë sesa mund të zbulohej. Konstatimet e saj konsiderohen sot prova e parë e ekzistencës së materies së errët.

Shumë galaktika të tjera u studiuan gjatë gjithë viteve '70. Në secilin rast, u vërejt i njëjti fenomen. Sot, materia e errët mendohet të përbëjë deri në 27% të universit. Lënda "normale" ose barionike përbën vetëm 5%. Vetëm kaq ne mund të dallojmë. Energjia e errët, të cilën as ne nuk mund ta zbulojmë, përbën 68%.

Energjia e errët është ajo llogaritet si konstantja e Hubble-it, ose ritmi me të cilin universi po zgjerohet. Nga ana tjetër, materia e errët ndikon në atë se si grumbullohet materia "normale". Ajo stabilizon grumbujt e galaktikave. Ndikon gjithashtu në formën e galaktikave, kthesat e rrotullimit të tyre dhe mënyrën se si lëvizin yjet brenda tyre. Lënda e errët madje ndikon në ndikimin e galaktikave te njëra-tjetra.

Teoritë kryesore mbi materien e errët

Që nga vitet '70, astronomët dhe fizikanët nuk kanë mundur të identifikojnë asnjë provë të materies së errët. Një teori është se e gjitha është e lidhur në objekte të lidhura me hapësirën, të quajtura MACHO (Objekte Halo Kompakte Masive). Këto përfshijnë vrima të zeza, vrima të zeza supermasive, ato që njihen si xhuxhët ngjyrë kafe dhe yje neutrone.

Një teori tjetër është se materia e errët përbëhet nga një lloj lënde jo-barionike, e quajtur WIMPS (Pjesë Masive Ndërvepruese të Dobëta). Lënda baronike është lloji i përbërë nga barione, të tilla si protonet dhe neutronet dhe gjithçka e përbërë prej tyre dhe ka bërthamë atomike. Elektronet, neutrinot, muonet dhe grimcat tau nuk janë barione, por një klasë grimcash të quajtura leptone. Edhe pse ËIMPS (hipotetike) do të kishte dhjetë deri në njëqind herë fish masën e një protoni, bashkëveprimet e tyre me materien normale do të ishin të dobëta, duke i bërë ato të vështira për t'u zbuluar.

Pastaj janë ato neutrinot e lartpërmendura. A e dini se “lumenj” gjigantë të tyre kalojnë nga Dielli përgjatë Tokës çdo ditë, pa u vërejtur ndonjëherë? Ato janë fokusi i një teorie tjetër që thotë se neutrinot neutrale, që bashkëveprojnë vetëm me materien normale përmes gravitetit, janë ato nga të cilat përbëhet lënda e errët. Kandidatët e tjerë përfshijnë dy grimca teorike, boshtin neutral dhe fotinon e pangarkuar.

Tashmë, një teoricien i fizikës paraqet një nocion edhe më radikal. Po sikur materia e errët të mos ekzistonte fare? Dr. Melvin Vopson i Universitetit të Portsmouth, në Mbretërinë e Bashkuar, ka një hipotezë që e quan ekuivalenca e informacionit masë-energji. Sipas kësaj teorie, informacioni është blloku themelor i universit dhe ka masë. Kjo është masa që mungon brenda galaktikave, duke eliminuar plotësisht hipotezën e materies së errët.

Teoria e informacionit

Për të qenë të qartë, ideja se informacioni është element thelbësor i universit nuk është e re. Teoria e Informacionit Klasik u paraqit për herë të parë nga Claude Elwood Shannon, "babai i epokës dixhitale" në mesin e shekullit XX. Matematikan dhe inxhinier, i njohur në qarqet shkencore - por jo aq shumë jashtë tyre, ai bëri një zbulim gjenial në vitin 1940. Ai e kuptoi që algjebra Boolean përkonte në mënyrë të përsosur me qarqet e ndërrimit të telefonit. Shumë shpejt, ai provoi se matematika mund të përdorej për të hartuar sisteme elektrike.

Shannon u punësua në Bell Labs për të kuptuar se si ta transferonte informacionin mbi një sistem telash. Ai u bë i pari që vuri në përdorim matematikën për të vendosur sisteme komunikimi, duke hedhur kështu themelet e epokës dixhitale. Shannon ishte gjithashtu i pari që përcaktoi bit-in si njësi informacioni.

Ndoshta nuk kishte ndonjë ithtar më të madh të teorisë së informacionit sesa një tjetër gjeni i shkencës, John Archibald Wheeler. Wheeler ishte pjesë e Projektit Manhattan, punoi për "S-Matrix" me Niels Bohr dhe ndihmoi Ajnshtajnin të zhvillonte një teori të unifikuar të fizikës. Në punën e tij të mëvonshme, ai shpalli: "Gjithçka është informacion". Më pas, ai filloi të eksploronte lidhjet midis mekanikës kuantike dhe teorisë së informacionit.

Ai shpiku i pari frazën "it from bit", që do të thotë se çdo grimcë në univers buron nga informacioni i mbyllur brenda tij. Në Institutin Santa Fe në 1989, Wheeler njoftoi se gjithçka, nga grimcat te forcat, e deri te “pëlhura” e vetë hapësirës "…rrjedh funksioni, kuptimi dhe vetë ekzistenca e saj tërësisht… "

Pak Ajnshtajn, pak Landauer

Vopson e çon këtë nocion një hap më tej. Ai thotë se informacioni jo vetëm që është njësia thelbësore e universit por edhe se është energji dhe ka masë. Për të mbështetur këtë pretendim, ai unifikon dhe koordinon relativitetin e veçantë me parimin Landauer. Ky i fundit e ka marrë emrin nga Rolf Landauer. Në vitin 1961, ai parashikoi që fshirja edhe e një informacioni të vogël do të lëshonte një sasi të vogël nxehtësie, shifër të cilën ai e llogariti. Landauer tha se kjo provon se informacioni është më shumë sesa thjesht një sasi matematikore. Kjo e lidh informacionin me energjinë. Përmes testimeve eksperimentale gjatë viteve, parimi Landauer është mbajtur.

Vopson thotë se "ai [Landauer] së pari identifikoi lidhjen midis termodinamikës dhe informacionit duke hedhur postulatin se pakthyeshmëria logjike e një procesi llogaritës nënkupton pakthyeshmëri fizike". Kjo tregon që informacioni është fizik, thotë Vopson, dhe demonstron lidhjen midis teorisë së informacionit dhe termodinamikës.

Në teorinë e Vopson, informacioni, sapo krijohet ka "masë të fundme dhe të matshme". Deri më tani zbatohet vetëm për sistemet dixhitale, por shumë mirë mund të zbatohet edhe për ato analoge dhe biologjike, madje edhe për sistemet kuantike ose relativiste. "Relativiteti dhe mekanika kuantike do të jenë në të ardhmen drejtime të mundshme të parimit të ekuivalentimit të masës-energjisë-informacionit", thotë ai.

Në punimin e botuar në revistën AIP Advances, Vopson e përshkruan bazën matematikore për hipotezën e tij. "Unë jam i pari që propozoj mekanizmin dhe fizikën me të cilën informacioni merr masë", tha ai, "si dhe formuloj këtë parim të fuqishëm dhe propozoj një eksperiment të mundshëm për ta provuar atë."

Gjendja e pestë e materies

Për të matur masën e informacionit dixhital, fillohet me një pajisje boshe për ruajtjen e të dhënave. Më pas, matet masa totale e saj me një aparat matës shumë të ndjeshëm. Pastaj, futet informacioni që kemi dhe përcaktohet masa e tij. Më pas, fshihet skedari dhe bëhet vlerësimi tjetër. Problemi është, se pajisja e matjes së masës, me saktësi të madhe, nuk ekziston ende. Ky do të ishte një interferometër, diçka e ngjashme me LIGO. Ose ndoshta një makinë me peshë ultrasensitive e ngjashme me ekuilibrin e Kibble-it.

"Aktualisht, unë jam në procesin e aplikimit për një grant të vogël, me objektiv kryesor hartimin e një eksperimenti të tillë, i ndjekur nga llogaritjet për të kontrolluar nëse zbulimi i këtyre ndryshimeve të vogla të masës është i mundur", thotë Vopson. "Duke supozuar që granti është i suksesshëm dhe vlerësimet janë pozitive, atëherë një konsorcium më i madh ndërkombëtar mund të formohet për të ndërmarrë ndërtimin e instrumentit". Ai shton se "ky nuk është një eksperiment laboratorik në tryezën e punës dhe ka shumë të ngjarë të jetë një strukturë e madhe dhe e kushtueshme." Nëse përfundimisht provohet e saktë, Vopson do të jetë zbuluesi i formës së pestë të materies.

Pra, cila është lidhja me materien e errët? Vopson thotë se "Gough botoi një artikull në 2008 në të cilin ai punoi...numrin e informacioneve që universi i dukshëm do të përmbajë për të formuar të gjithë materien e errët që mungon. Duket se përllogaritjet e mia për informacionin janë shumë afër vlerësimeve që ka bërë ai”.

Burimi: ​Bigthink.com 

Përkthimi: Gazmira Sokoli

Comments

Submitted by Anonymous (not verified) on

Perkthim i sakte!
Me teorine e informacionit ne operojme ne terma subjektive! Nuk e di sa kupton vete natyra me kete term shkencetaresh!? Do te na zbuloje natyra neve, apo do zbulojme ne natyren?!

Add new comment

Plain text

  • No HTML tags allowed.
  • Web page addresses and e-mail addresses turn into links automatically.
  • Lines and paragraphs break automatically.