Hvad er nogle uløste problemer i kosmologi?

Kosmologi, studiet af universet, er plaget af adskillige uløste problemer. Historisk set fik disse uopløste problemer anledning til ny udvikling inden for fysik, der fortsatte med at revolutionere feltet, men i det sidste halve århundrede har kosmologer opdaget nye problemer og leveret færre tilsvarende løsninger. At finde løsningen på disse problemer kan kræve radikalt nytænkning, og mere tolerance overfor ansættelse af ph.d.-er, der er tilbøjelig til at forfølge deres egne ideer snarere end bare at følge seniorforskernes.

Et af de mest iøjnefaldende problemer i kosmologien er den kosmologiske konstant, der styrer universets udvidelse, også kendt som mørk energi. En betydelig del, ca. 60%, af massenergien i universet er i en form for mystisk energi, der skubber kosmos fra hinanden med en accelererende hastighed. Hvad er denne energi, og hvor kommer den fra? Kosmologer har ingen rigtig idé.

Selvom man får et lignende navn, er der et andet problem i kosmologien, den såkaldte mørke stof, som faktisk ikke er relateret til mørk energi, bortset fra i det omfang de involverer ting, vi ikke forstår. Cirka 90% af massen i universet er i en tilsyneladende usynlig form for stof, som vi kalder mørk materie. Denne mørke stof kan kun måles ved hjælp af det tyngdekraft, det har på genstande omkring sig, og alle galakser, vi observerer, indeholder store glorier af det, der ofte strækker sig i hundreder af tusinder af lysår ud over kanten af ​​lysende stof. Er dette mørke stof faktisk stof, såsom svag interagerende massive partikler (WIMP'er), eller er det måske bare en observationsk artefakt forårsaget af en forkert tyngdekraftteori? Enhver kosmolog, der finder ud af dette, ville praktisk talt være garanteret en Nobelpris, men alligevel er der ingen succes.

Et andet mysterium er, hvorfor der er så meget mere stof end antimaterie i universet. I henhold til fysiske teorier er disse former for stof i det væsentlige ækvivalente, men konventionel stof observeres i meget større forekomster end antimaterie. Var der en meget stor mængde af begge typer i det tidlige univers, og de udslettede for det meste med hinanden for at forlade dagens sag? Eller var der en meget mere konventionel sag fra starten? Hvis du er kosmolog, er det den slags ting, der holder dig op om natten.

Nogle af svarene på ovenstående spørgsmål kan være afledt af det antropiske princip - ideen, der er de observerede værdier, var meget anderledes, universet ville være fjendtligt overfor livet, og der ville derfor ikke være nogen kosmologer, der stiller disse spørgsmål. Men andre ser det antropiske princip som en cop-out, fordi det giver en praktisk forklaring på praktisk talt alt, hvad vi ønsker det. Der er adskillige andre uløste problemer i kosmologien, der har at gøre med massegenerering til neutrinoer, spørgsmålet om entropi i den fjerne fortid og universets forhold umiddelbart efter Big Bang. Hvis du vil lære mere, kan du læse en bog om emnet af en respekteret kosmolog.