Величайшая загадка Вселенной: из чего же состоит пространство-время?

    «Из чего же изготовлено пространство-время?», задается вопросцем физик Арон Уолл из Стэнфордского колледжа теоретической физики. В течение крайних нет физики по-разному пробуют осмыслить загадку пространства-времени, рассматривая его не попросту как только пустой фон, на котором разворачивается история Вселенной, а уж быстрее как только поток квантовой инфы, перетекающей из одной точки в другую. Уолл и его коллеги больше убеждаются, что этакое представление пространства-времени возможно ключом к создании теории, которая сумеет растолковать гравитацию с внедрением принципов квантовой механики. О этом физики грезят гораздо со времен Альберта Эйнштейна.

    Величайшая загадка Вселенной: из чего же состоит пространство-время?

    Петр Зенчиковский из Колледжа ядерной физики Польской академии задается этаким же вопросцем, что и Уолл. Является ли пространство-время абсолютной, постоянной, нетленно и все время присутствующей ареной, на которой разворачиваются действия? Либо, может быть, это же динамическое производство, возникающее вроде бы на конкретном масштабе расстояний, времени либо энергии? Упоминание абсолюта и не приветствуется в современной физике. Числится, что пространство-время эмерджентно, другими словами появляется откуда-то. Невнятно лишь, откуда.

    Что этакое пространство-время?

    Большая часть физиков полагает, что структура пространства-времени формируется невнятным образом в границах масштабов Планка, другими словами на масштабах, закадычных к одной и той же триллионной от триллионной толики погонного метра. Но существуют некие убеждения, кои ставят под вопросец однозначность этакого толкования. Бытует много аргументов в пользу тамошнего факта, что появление пространства-времени может происходить в итоге действий, кои намного поближе к нашей действительности: на уровне кварков и них конгломератов.

    «Математика — это же одно, отношение с действительным миром — другое», разговаривает Зенчиковский. «Например, величина массы Планка кажется подозрительной. Можно существовало бы ждать, что у нее будет значение, наиболее свойственное для мира квантов. Меж тем самым, оно соответствует приблизительно 1/10 массы блохи, которая точно является традиционным объектом».

    Большая часть физиков склонны полагать, что пространство-время образовывается на планковских масштабах, на расстояниях, закадычных к одной и той же триллионной триллионной толики погонного метра (~10-35 м). В собственной статье в Foundations of Science Зенчиковский классифицирует наблюдения различных создателей касательно формирования пространства-времени и утверждает, что догадка об его формировании в масштабах кварков и адронов (либо кварковых агрегатов) полностью разумна по ряду обстоятельств.

    Вопросцы об природе места и времени озадачивали населения земли с стародавних времен. Может ли время быть отдельным от материи, создающим «контейнер» для движений и обстоятельств, кои происходят при участии частиц, как только это же подразумевал Демокрит в 5 веке перед началом н.э.? Либо, возможно, все это же атрибуты материи не умеют без нее существовать, как только представил Аристотель столетием потом?

    Невзирая на то, что прошла уже тыща лет с того времени, эти вопросцы до сего времени и не решены. Наиболее тамошнего, оба подхода — невзирая на них явное различие — глубоко укоренились в столпах современной физики. В квантовой механике действия происходят на твердой арене с умеренно текущим временем.

    Меж тем самым, в общей теории относительности вещество деформирует упругое пространство-время (растягивает и скручивает его), а уж пространство-время докладывает крупицам, как только двигаться. То есть, в одной из теорий актеры вынянчат на уже приготовленную сцену, дабы играться свои участия, а уж в альтернативный они производят сцену во время мнения, что, в собственную очередь, оказывает влияние и на них поведение.

    В 1899 году германский физик Макс Планк заприметил, что при конкретных композициях энных констант в природе можно получить самые фундаментальные единицы измерения. Всего три регулярных — скорость света c, гравитационная регулярная G и регулярная Планка h — и мы приобретаем 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 обязано рождаться на планковской длине. Однако нет никаких существенных аргументов в пользу рациональности данной догадки.

    Как только наши самые сложноватые опыты, эдак и теоретические описания добиваются масштаба кварков на уровне 10-18 м. Откуда же нам аристократию, что на пути к планковской длине — в протяжении дюжины поочередных и гораздо наименьших порядков величины — пространство-время обретает собственную структуру? Мы даже и не знаем, правильно ли понятие пространства-времени на уровне адронов! Зонирование и не может выполняться нескончаемо, так как на конкретном шаге вопросец последующей наименьшей части ординарно перестает иметь смысл. Красивым примером будет температура. Эта концепция красиво служит на макромасштабах, однако при поочередных делениях материи мы достигаем масштаба отдельных частиц и понятие температуры теряет смысл.

    «В полноценное время мы первым делом стремимся выстроить квантованное дискретное пространство-время и потом «населить» его дискретной материей. Однако ежели пространство-время будет товаром кварков и адронов, зависимость будет оборотной: дискретное свойство материи обязано усиливать дискретность пространства-времени», разговаривает Зенчиковский и прибавляет: «Планк опирался на арифметику. Он жаждил сделать единицы из мелких потенциальных регулярных. Однако арифметика это же одно, а уж отношение с действительным миром альтернативное. Значение планковской массы кажется подозрительным. Можно существовало бы ждать, что у нее будет наиболее нужная черта для мира квантов. Однако она соответствует приблизительно 1/10 массы блохи, которая точно является традиционным объектом».

    Так как мы желаем обрисовать физический мир, мы обязаны опираться на физические, а уж и не на математические аргументы. И потому, когда мы используем уравнения Эйнштейна, мы определяет Вселенную в большенных масштабах и появляется целесообразность вводить доп гравитационную константную, знаменитую как только космологическая регулярная «лямбда». Ежели, при построении базовых единиц, расширить наш изначальный комплект трех регулярных лямбдой, в случае с толпой мы получим и не одно, а уж три базовых значений: 1,39 х 10-65 г, 2,14 x 1056 г и 0,35 х 10-24 г. Первую можно интерпретировать как только квант массы, вторую — уровень массы наблюдаемой Вселенной, а уж третья припоминает толпу адронов (к примеру, толпа нейтрона равна 1,67 х 10-24. Определенно эдак же, принимая во внимание лямбду, покажется единица измерения 6,37 х 10-15 м, максимально закадычная к объему адронов.

    «Игры с константными умеют быть рискованными, так как почти все находится в зависимости от тамошнего, какие константы мы избираем. Например, если б пространство-время вправду являлось товаром кварков и адронов, то его характеристики, включая скорость света, а также обязаны быть эмерджентными. А уж это же означало бы, что скорость света и не возможно посреди главных констант», помечает Зенчиковский.

    Иным фактором в пользу образования пространства-времени в масштабе кварков и адронов являются характеристики самих простых частиц. Обычная фотомодель, к примеру, и не поясняет, посему бытует три поколения частиц, откуда берутся них массы либо посему есть эдак именуемые внутридомовые квантовые цифры, кои включают изоспин, гиперзаряд и цвет. В картине, представленной доктором Зенчиковским, эти значения умеют быть сопряжены с конкретным шестимерным местом, сделанным положением частиц и них импульсами. Построенное таким макаром место идиентично уважает местоположение частиц (материя) и них движения (процессы). Выясняется, что характеристики масс либо внутридомовые квантовые цифры умеют быть следствием алгебраических качеств шестимерного места. Наиболее тамошнего, эти характеристики а также разъясняют невозможность следить вакантные кварки.

    «Возникновение пространства-времени возможно сопряжено с переменами в организации материи, происходящей в масштабе кварков и адронов, в наиболее первичном шестимерном фазовом пространстве. Но и не вконец известно, что далее выполнять с данной картиной. Каждый следующий этап востребует выхода за границы тамошнего, что мы знаем. И мы даже и не знаем правил игры, по которым Природа играется с нами, нам все равно приходится них угадывать. Но представляется разумным, что все конструкции начинаются с материи, так как она является на физическом уровне и экспериментально доступной. В этом подходе пространство-время будет только нашей идеализацией взаимоотношений меж элементами материи», суммирует доктор Зенчиковский.

    Согласитесь с ним? Поведайте в нашем чате в Телеграме.