#63 - Czy Einstein wciąż wystarcza? Chaos i granice współczesnej kosmologii | prof. Sebastian Szybka

W tym odcinku rozmawiam z prof. Sebastianem Szybką o ogólnej teorii względności, chaosie, współczesnej kosmologii oraz granicach przewidywania w fizyce.

Ogólna teoria względności jest jedną z najlepiej potwierdzonych teorii współczesnej fizyki i stanowi podstawę dzisiejszej kosmologii. Zastosowanie jej do całego Wszechświata wymaga jednak daleko idącej ekstrapolacji, uproszczeń i założeń, których trafność sprawdzamy wraz z coraz dokładniejszymi obserwacjami. Równania Einsteina są przy tym nieliniowe, dlatego opis wielu zjawisk wymaga zastosowania metod numerycznych, a w niektórych układach może pojawić się także chaos deterministyczny.

W dzisiejszym odcinku miałem przyjemność porozmawiać o ogólnej teorii względności i granicach współczesnej kosmologii z dr. hab. Sebastianem Szybką, prof. UJ, fizykiem relatywistą i kosmologiem, kierownikiem Zakładu Astrofizyki Relatywistycznej i Kosmologii w Obserwatorium Astronomicznym Uniwersytetu Jagiellońskiego. Rozmawiamy m.in. o napięciu Hubble’a, różnicy między teorią a modelem, zasadzie kosmologicznej, nieliniowości równań Einsteina, falach grawitacyjnych, chaosie deterministycznym, emergencji, ciemnej materii i ciemnej energii, zmianach paradygmatu w fizyce oraz roli sztucznej inteligencji.

W tej rozmowie poruszamy m.in. następujące kwestie:

- Czy napięcie Hubble’a jest skutkiem błędnej interpretacji obserwacji, niedoskonałości standardowego modelu kosmologicznego, czy może pierwszym śladem fizyki wykraczającej poza teorię Einsteina.- Czym różni się teoria fizyczna od budowanego w jej ramach modelu, jaki jest zakres stosowalności ogólnej teorii względności oraz dlaczego zasada jednorodności Wszechświata przez długi czas była przede wszystkim założeniem.- Dlaczego nieliniowość równań Einsteina wymaga stosowania symulacji komputerowych, jak powstają wzorce fal grawitacyjnych oraz czy możemy wykryć sygnał, którego wcześniej nie przewidzieliśmy.- W jaki sposób chaos deterministyczny pojawia się już w problemie trzech ciał, czy jego opis może zależeć od obserwatora oraz jak z fundamentalnych praw wyłaniają się zjawiska emergentne, takie jak termodynamika czarnych dziur.- Czy ciemna materia i ciemna energia mogą być skutkiem uproszczeń modelu, dlaczego modyfikowanie istniejących równań nie musi prowadzić do głębszego zrozumienia oraz czy sztuczna inteligencja może przewidywać zjawiska fizyczne bez dostarczania nam zrozumiałych praw.

---------

dr hab. Sebastian Szybka, prof. UJ, to fizyk relatywista i kosmolog, kierownik Zakładu Astrofizyki Relatywistycznej i Kosmologii oraz kierownik studiów w Obserwatorium Astronomicznym Uniwersytetu Jagiellońskiego. W swojej pracy badawczej zajmuje się ogólną teorią względności, kosmologią relatywistyczną, nieliniowymi zjawiskami grawitacyjnymi, chaosem, wpływem niejednorodności na modele kosmologiczne oraz fizyką czarnych dziur.Prowadzi również badania numeryczne dotyczące termodynamiki czarnych dziur, w tym problemu trzeciego prawa, którego możliwe naruszenie mogłoby mieć znaczenie dla prób połączenia teorii grawitacji z fizyką kwantową.

Strona Obserwatorium Astronomicznego UJ:https://www.oa.uj.edu.pl/oastaff.pl.html

Zakład Astrofizyki Relatywistycznej i Kosmologii:https://www.oa.uj.edu.pl/departments.pl.html

--------

Rozdziały:00:00:00 Wstęp00:00:57 Kondycja współczesnej kosmologii i napięcie Hubble’a00:06:39 Czym różni się teoria od modelu?00:09:58 Zakres stosowalności teorii Einsteina00:11:29 Zasada kosmologiczna i jednorodność Wszechświata00:14:30 Dlaczego kosmologia jest szczególną nauką?00:16:32 Nieliniowość równań Einsteina00:19:55 Symulacje czarnych dziur i fale grawitacyjne00:22:58 Chaos deterministyczny i problem trzech ciał00:26:20 Redukcja, obliczenia i emergencja00:28:32 Termodynamika czarnych dziur00:29:49 Niejednorodności, ciemna materia i ciemna energia00:36:28 Modyfikacje grawitacji czy zmiana paradygmatu?00:40:41 Matematyczny obraz Wszechświata00:43:52 Sztuczna inteligencja: przewidywanie bez zrozumienia00:48:22 Trzecie praw