Перейти к публикации

Величайшая загадка Вселенной: из чего состоит пространство-время?


SUM

Рекомендованные сообщения

  • Admin

 

«Из чего сделано пространство-время?», задается вопросом физик Арон Уолл из Стэнфордского института теоретической физики. В течение последних нет физики по-разному пытаются осмыслить загадку пространства-времени, рассматривая его не просто как пустой фон, на котором разворачивается история Вселенной, а скорее как поток квантовой информации, перетекающей из одной точки в другую. Уолл и его коллеги все больше убеждаются, что такое представление пространства-времени может быть ключом к разработке теории, которая сможет объяснить гравитацию с использованием принципов квантовой механики. Об этом физики мечтают еще со времен Альберта Эйнштейна.

 

Петр Зенчиковский из Института ядерной физики Польской академии наук задается таким же вопросом, что и Уолл. Является ли пространство-время абсолютной, неизменной, вечно и всегда присутствующей ареной, на которой разворачиваются события? Или, возможно, это динамическое создание, возникающее как бы на определенном масштабе расстояний, времени или энергии? Упоминание абсолюта не приветствуется в современной физике. Считается, что пространство-время эмерджентно, то есть возникает откуда-то. Непонятно только, откуда.

Что такое пространство-время?

Большинство физиков считает, что структура пространства-времени формируется непонятным образом в пределах масштабов Планка, то есть на масштабах, близких к одной триллионной от триллионной доли метра. Однако есть некоторые убеждения, которые ставят под вопрос однозначность такого толкования. Существует немало аргументов в пользу того факта, что возникновение пространства-времени может происходить в результате процессов, которые намного ближе к нашей реальности: на уровне кварков и их конгломератов.

«Математика — это одно, отношение с реальным миром — другое», говорит Зенчиковский. «Например, величина массы Планка кажется подозрительной. Можно было бы ожидать, что у нее будет значение, более характерное для мира квантов. Между тем, оно соответствует примерно 1/10 массы блохи, которая определенно является классическим объектом».

Большинство физиков склонны предполагать, что пространство-время создается на планковских масштабах, на расстояниях, близких к одной триллионной триллионной доли метра (~10-35 м). В своей статье в Foundations of Science Зенчиковский систематизирует наблюдения разных авторов касательно формирования пространства-времени и утверждает, что гипотеза о его формировании в масштабах кварков и адронов (или кварковых агрегатов) вполне разумна по ряду причин.

Вопросы о природе пространства и времени озадачивали человечества с древних времен. Может ли время быть отдельным от материи, создающим «контейнер» для движений и событий, которые происходят при участии частиц, как это предполагал Демокрит в 5 веке до н.э.? Или, может быть, все это атрибуты материи и не могут без нее существовать, как предположил Аристотель столетием позже?

Несмотря на то, что прошла уже тысяча лет с тех пор, эти вопросы до сих пор не решены. Более того, оба подхода — несмотря на их очевидное различие — глубоко укоренились в столпах современной физики. В квантовой механике события происходят на жесткой арене с равномерно текущим временем.

Между тем, в общей теории относительности вещество деформирует упругое пространство-время (растягивает и скручивает его), а пространство-время сообщает частицам, как двигаться. Другими словами, в одной из теорий актеры выходят на уже подготовленную сцену, чтобы играть свои роли, а в другой они создают сцену во время представления, что, в свою очередь, влияет и на их поведение.

В 1899 году немецкий физик Макс Планк заметил, что при определенных комбинациях некоторых констант в природе можно получить самые фундаментальные единицы измерения. Всего три постоянных — скорость света c, гравитационная постоянная G и постоянная Планка h — и мы получаем единицы расстояния, времени и массы, равные (соответственно) 1,62 х 10-35 м, 5,39 х 10-44 с и 2,18 х 10-5 г. Исходя из современных убеждений, пространство-время должно рождаться на планковской длине. Но нет никаких существенных аргументов в пользу рациональности этой гипотезы.

Как наши самые сложные эксперименты, так и теоретические описания достигают масштаба кварков на уровне 10-18 м. Откуда же нам знать, что на пути к планковской длине — на протяжении дюжины последовательных и еще меньших порядков величины — пространство-время обретает свою структуру? Мы даже не знаем, рационально ли понятие пространства-времени на уровне адронов! Разделение не может производиться бесконечно, потому что на определенном этапе вопрос следующей меньшей части просто перестает иметь смысл. Прекрасным примером будет температура. Эта концепция прекрасно служит на макромасштабах, но при последовательных делениях материи мы достигаем масштаба отдельных частиц и понятие температуры теряет смысл.

«В настоящее время мы сперва стремимся построить квантованное дискретное пространство-время и затем «населить» его дискретной материей. Но если пространство-время будет продуктом кварков и адронов, зависимость будет обратной: дискретное свойство материи должно усиливать дискретность пространства-времени», говорит Зенчиковский и добавляет: «Планк опирался на математику. Он хотел создать единицы из мельчайших возможных постоянных. Но математика это одно, а отношение с реальным миром другое. Значение планковской массы кажется подозрительным. Можно было бы ожидать, что у нее будет более подходящая характеристика для мира квантов. Но она соответствует примерно 1/10 массы блохи, которая определенно является классическим объектом».

Поскольку мы хотим описать физический мир, мы должны опираться на физические, а не на математические аргументы. И поэтому, когда мы используем уравнения Эйнштейна, мы описывает Вселенную в больших масштабах и возникает необходимость вводить дополнительную гравитационную постоянную, известную как космологическая постоянная «лямбда». Если, при построении фундаментальных единиц, расширить наш изначальный набор трех постоянных лямбдой, в случае с массой мы получим не одно, а три фундаментальных значений: 1,39 х 10-65 г, 2,14 x 1056г и 0,35 х 10-24 г. Первую можно интерпретировать как квант массы, вторую — уровень массы наблюдаемой Вселенной, а третья напоминает массу адронов (например, масса нейтрона равна 1,67 х 10-24. Точно так же, принимая во внимание лямбду, появится единица измерения 6,37 х 10-15 м, очень близкая к размеру адронов.

«Игры с постоянными могут быть рискованными, потому что многое зависит от того, какие константы мы выбираем. К примеру, если бы пространство-время действительно являлось продуктом кварков и адронов, то его свойства, включая скорость света, также должны быть эмерджентными. А это означало бы, что скорость света не может быть среди основных констант», отмечает Зенчиковский.

Другим фактором в пользу образования пространства-времени в масштабе кварков и адронов являются свойства самих элементарных частиц. Стандартная модель, например, не объясняет, почему существует три поколения частиц, откуда берутся их массы или почему существуют так называемые внутренние квантовые числа, которые включают изоспин, гиперзаряд и цвет. В картине, представленной профессором Зенчиковским, эти значения могут быть связаны с определенным шестимерным пространством, созданным положением частиц и их импульсами. Построенное таким образом пространство одинаково уважает положение частиц (материя) и их движения (процессы). Выясняется, что свойства масс или внутренние квантовые числа могут быть следствием алгебраических свойств шестимерного пространства. Более того, эти свойства также объясняют невозможность наблюдать свободные кварки.

«Возникновение пространства-времени может быть связано с изменениями в организации материи, происходящей в масштабе кварков и адронов, в более первичном шестимерном фазовом пространстве. Однако не совсем понятно, что дальше делать с этой картиной. Каждый последующий шаг потребует выхода за пределы того, что мы знаем. И мы даже не знаем правил игры, по которым Природа играет с нами, нам все равно приходится их угадывать. Однако представляется разумным, что все конструкции начинаются с материи, потому что она является физически и экспериментально доступной. В этом подходе пространство-время будет лишь нашей идеализацией отношений между элементами материи», суммирует профессор Зенчиковский

space.jpg

wallpaper-tekstura-seryi-fon-chernyi-fon-uzor-oboi-tsvety-ve.jpg

 

Ссылка на комментарий
Поделиться на других сайтах

  • Ответы 3
  • Создано
  • Последний ответ
7 часов назад, SUM сказал:

Что такое пространство-время?

На самом деле исчерпывающий философский ответ можно найти в детском м/ф "38 попугаев".

На Земле крутящейся вокруг Солнца живут Попугай и Удав.

Как то Попугай измерил длину Удава , оказалось длина Удава равна 38-ми Попугаям.

Это и есть характеристика "пространственного отношения тел" (т.е. Пространства, образованного системой тел Солнце-Земля-Удав-Попугай) которой можно сравнивать длины тел(здесь Удава) в попугаях.

С другой стороны, Попугай может с разной скоростью измерять Удава собой. В зависимости от того как быстро он шагает вдоль Удава в сравнении с быстротой перемещения Солнца по небосклону Земли.

Если Солнце проходит небосклон за условно 12 часов(или 720 минут, или 43200 секунд) , а Попугай проходит Удава секунд за 10. То вполне можно сказать, что Солнце проходит небосклон за 4320 "попугай-по-удаву-проход"-ов.

Это и есть другая характеристика системы Солнце-Земля-Удав-Попугай, показывающая отношение скоростей перемещения тел в ней.

Следующий уровень понимания, это другая характеристика системы тел, показывающая отношение длины и времени от скоростей близких к скорости света.

В любом случае мы имеем характеристики системы тел и не имеет смысла эти характеристики выдавать за сущности, якобы существующие независимо от системы тел.

Если нет системы тел (Солнце-Земля-Удав-Попугай) то нет ни Пространства, ни Времени без нее.

Ссылка на комментарий
Поделиться на других сайтах

  • Admin
1 час назад, Ara55 сказал:

На самом деле исчерпывающий философский ответ можно найти в детском м/ф "38 попугаев".

 

что то сильно упростил ты

wallpaper-tekstura-seryi-fon-chernyi-fon-uzor-oboi-tsvety-ve.jpg

 

Ссылка на комментарий
Поделиться на других сайтах

1 час назад, SUM сказал:

что то сильно упростил ты

Убрал лишнее всего лишь.

Кстати, намного короче то-же самое у тебя.

10 часов назад, SUM сказал:

представляется разумным, что все конструкции начинаются с материи, потому что она является физически и экспериментально доступной. В этом подходе пространство-время будет лишь нашей идеализацией отношений между элементами материи», суммирует профессор Зенчиковский 

Ссылка на комментарий
Поделиться на других сайтах

Архивировано

Эта тема находится в архиве и закрыта для дальнейших сообщений.


  • Наш выбор

    • Ани - город 1001 церкви
      Самая красивая, самая роскошная, самая богатая… Такими словами можно характеризовать жемчужину Востока - город АНИ, который долгие годы приковывал к себе внимание, благодаря исключительной красоте и величию. Даже сейчас, когда от города остались только руины, он продолжает вызывать восхищение.
      Город Ани расположен на высоком берегу одного из притоков реки Ахурян.
       

       
       
      • 4 ответа
    • В БЕРЛИНЕ БОЛЬШЕ НЕТ АЗЕРБАЙДЖАНА
      Конец азербайджанской истории в Университете им. Гумбольдта: Совет студентов резко раскритиковал кафедру, финансируемую режимом. Кафедра, финансируемая со стороны, будет ликвидирована.
      • 1 ответ
    • Фильм: "Арцах непокорённый. Дадиванк"  Автор фильма, Виктор Коноплёв
      Фильм: "Арцах непокорённый. Дадиванк"
      Автор фильма Виктор Коноплёв.
        • Like
      • 0 ответов
    • В Риме изберут Патриарха Армянской Католической церкви
      В сентябре в Риме пройдет епископальное собрание, в рамках которого планируется избрание Патриарха Армянской Католической церкви.
       
      Об этом сообщает VaticanNews.
       
      Ранее, 22 июня, попытка избрать патриарха провалилась, поскольку ни один из кандидатов не смог набрать две трети голосов, а это одно из требований, избирательного синодального устава восточных церквей.

       
      Отмечается, что новый патриарх заменит Григора Петроса, который скончался в мае 2021 года. С этой целью в Рим приглашены епископы Армянской Католической церкви, служащие в епархиях различных городов мира.
       
      Епископы соберутся в Лионской духовной семинарии в Риме. Выборы начнутся под руководством кардинала Леонардо Сантри 22 сентября.
       
      • 0 ответов
    • History of Modern Iran
      Решил познакомить вас, с интересными материалами специалиста по истории Ирана.
      Уверен, найдете очень много интересного.
       
      Edward Abrahamian, "History of Modern Iran". 
      "В XIX веке европейцы часто описывали Каджарских шахов как типичных "восточных деспотов". Однако на самом деле их деспотизм существовал лишь в виртуальной реальности. 
      Власть шаха была крайне ограниченной из-за отсутствия государственной бюрократии и регулярной армии. Его реальная власть не простиралась далее столицы. Более того, его авторитет практически ничего не значил на местном уровне, пока не получал поддержку региональных вельмож
      • 4 ответа
  • Сейчас в сети   7 пользователей, 0 анонимных, 502 гостя (Полный список)

  • День рождения сегодня

  • Сейчас в сети

    502 гостя
    khnushinak Левон Казарян luc Good Boy stephanie S Rubik Vito
  • Сейчас на странице

    Нет пользователей, просматривающих эту страницу.

  • Сейчас на странице

    • Нет пользователей, просматривающих эту страницу.


×
×
  • Создать...