W fizyce brak konsensusu odnośnie czarnych dziur, mechaniki kwantowej czy kwantowej grawitacji
Co tak naprawdę sądzą fizycy o Wielkim Wybuchu, czarnych dziurach, ciemnej materii czy interpretacji mechaniki kwantowej? Czy w tych sprawach panuje naukowy konsensus? Okazuje się, że obraz jest znacznie bardziej złożony, niż sugerują popularne opracowania.
W 2024 roku podczas konferencji Black Hole Inside Out w Kopenhadze grupa naukowców przeprowadziła ankietę wśród 85 naukowców. Rok później ta sama grupa, we współpracy z Amerykańskim Towarzystwem Fizycznym, zorganizowała znacznie większe badania ankietowe zatytułowane Big Mysteries Survey. Obejmowały one fundamentalne i kontrowersyjne zagadnienia z zakresu kosmologii, fizyki czarnych dziur, mechaniki kwantowej, grawitacji kwantowej i zbieżności antropicznych. W ankiecie wzięło udział 1675 osób – czytelników Physics Magazine oraz członków Amerykańskiego Towarzystwa Fizycznego. Wyniki okazały się zaskakujące i niejednokrotnie podważają to, co popularnonaukowe media przedstawiają jako pewniki.
Aż 68,4% respondentów opowiada się za rozumieniem Wielkiego Wybuchu jako teorii ewolucji wszechświata z gorącego, gęstego stanu – a nie jako dowodu na to, że czas miał absolutny początek. To jedyne pytanie w całej ankiecie, w którym jakakolwiek odpowiedź uzyskała wyraźną większość ponad dwóch trzecich głosów. Wiele komentarzy w rubryce „inne" wskazywało, że spór jest w dużej mierze terminologiczny, gdyż różni ludzie używają tego pojęcia w różny sposób. Jednak już przy kolejnych zagadnieniach obraz robi się znacznie bardziej niejednoznaczny.
Inflacja kosmiczna – teoria błyskawicznego rozszerzenia wczesnego wszechświata – jest często przedstawiana jako pewnik wyjaśniający jednorodność kosmosu i jego geometrię. Tymczasem inflacja ledwie przekracza próg większości: popiera ją 50,8% respondentów. Co więcej, aż 10,1% ankietowanych odrzuca inflację, nie mając jednak alternatywnej propozycji. Kolejne 7,7% wskazuje na oscylujący lub cykliczny wszechświat, a 7% – na jakiś model grawitacji kwantowej. Trudno tu więc mówić o rozstrzygającym konsensusie.
W przypadku anomalii grawitacyjnych przypisywanych zazwyczaj ciemnej materii żaden pojedynczy kandydat nie dominuje – najpopularniejsza jest odpowiedź hybrydowa, łącząca różne mechanizmy. Nieobecność sygnałów supersymetrii w LHC oraz brak bezpośredniej detekcji WIMPów wydają się osłabiać zaufanie do tych scenariuszy. Zaskakujące jest też rosnące poparcie dla modyfikacji grawitacji. O ile w badaniu kopenhaskim MOND i grawitacja kwantowa łącznie uzyskały jedynie 5% poparcia, o tyle w ankiecie Physics Magazine liczby te wyniosły – odpowiednio – 11,5% i 10,1%.
Jeszcze bardziej interesująco wygląda sytuacja z ciemną energią. Objaśnienie przyspieszającej ekspansji wszechświata za pomocą zmiennego w czasie pola (25,9%) wyprzedza nieznacznie klasyczną stałą kosmologiczną (24,0%) – co stanowi wyraźną zmianę w stosunku do wcześniejszego badania, gdzie stała kosmologiczna była najpopularniejszym wyborem z wynikiem 38%. Autorzy ankiety sugerują, że zmianę tę mógł wywołać wpływ najnowszych analiz eksperymentu DESI, szeroko omawianych w kontekście ewoluującej ciemnej energii.
Rozbieżność między różnymi metodami pomiaru tempa ekspansji wszechświata – tzw. napięcie Hubble'a – to jedno z gorętszych zagadnień współczesnej kosmologii. Okazuje się, że właśnie to zagadnienie budzi wśród fizyków najwięcej wątpliwości. Najczęstsza odpowiedź to „brak zdania" (24,4%), a wczesna ciemna energia jako wyjaśnienie uzyskuje 22,1% poparcia.
Pytanie o los materii wpadającej do czarnej dziury pokazuje, że nawet podręcznikowa odpowiedź – sprasowanie w osobliwość – nie uzyskuje większości. Na taki scenariusz wskazuje 40,5% respondentów. W komentarzach swobodnych dominował pogląd, że przekroczenie horyzontu zdarzeń jest lokalnie nieciekawe i nie musi natychmiast prowadzić do osobliwości.
Zbliżony obraz wyłania się przy kwestii informacji. Łączne poparcie dla zachowania informacji – przez promieniowanie Hawkinga lub pozostałości czarnych dziur – wynosi 54,2%, a za utratą informacji opowiada się aż 18,8% badanych.
Kopenhaska interpretacja mechaniki kwantowej cieszy się największą popularnością (35,7%), lecz nie ma charakteru dominującego. Spore poparcie znajduje koncepcja Wieloświata (11%), ale i tak przegrywa ona z odpowiedzią „brak zdania", jak i „inne". Fragmentacja poglądów jest tu szczególnie widoczna. W kwestii grawitacji kwantowej najczęstszą odpowiedzią jest właśnie „brak zdania", a teoria strun uzyskuje zaledwie 18,9% poparcia – przy czym pogląd, że grawitacja w ogóle nie jest kwantowa, zajmuje trzecie miejsce z wynikiem 17,7%.
Fizycy są zatem znacznie bardziej podzieleni w wielu fundamentalnych kwestiach, niż sugerują media popularnonaukowe. Stanowiska, które często przedstawiane są jako konsensus, nie uzyskują większości. Najważniejszym wyjątkiem jest interpretacja terminu Wielki Wybuch, który dla ponad 2/3 respondentów oznacza „gorący, gęsty stan”, a nie początek czasu.
Widać również, że podręcznikowe ujęcie modelu ΛCDM cieszy się ograniczonym poparciem. Inflacja kosmologiczna i problem zachowania informacji w czarnych dziurach mają za sobą większość, ale nieznaczną. Odnośnie zaś mechaniki kwantowej i grawitacji kwantowej, żadna z teorii nie znajduje uznania u większości badanych.
Analizy korelacji odpowiedzi wskazuje na istnienie uporządkowanych podspołeczności, a nie dominującego paradygmatu. Najsilniejsze dodatnie powiązania łączą koncepcyjnie spójne odpowiedzi. Jak można się spodziewać, naukowiec skłaniający się ku konkretnej teorii wyjaśniającej pewne zagadnienie, będzie też zwolennikiem pasujących doń teorii wyjaśniających inne zagadnienia.
Po szczegóły zapraszamy na łamy arXiv.
Komentarze (0)