Просвещението
Квантовата механика е странна. За нас, съществата, които не можем да забележим микрокосмоса с просто око, е много мъчно да си представим, по какъв начин всичко работи на равнището на атомите. Междувременно, съгласно атомната доктрина, всичко във Вселената се състои от най-малките частици – атоми, държани дружно от електрически и нуклеарни сили.
Физическите опити през 20-ти век демонстрират, че атомите могат да бъдат разрушени на още по-малки субатомни частици. През 1911 година английският физик Ърнест Ръдърфорд провеждал поредност от опити и стигнал до заключението, че атомът е сходен на Слънчевата система. Само електроните се въртят към него в орбити вместо планети.
Две години по-късно, употребявайки модела на Ръдърфорд като основа, физикът Нилс Бор изобретил първата квантова доктрина на атома и в тази област на теоретичната физика всичко станало още по-сложно. Но в случай че квантовата механика изясни по какъв начин дребните частици взаимодействат между тях, може ли да изясни съществуването на пространството-времето?
Какво е пространство-времето?
Сигурен съм, че множеството от нас одобряват континуума време-пространство за даденост. И това не е изненадващо, тъй като не всеки ден мислим за нещо сходно. Но в случай че се замислите, се оказва, че не е толкоз елементарно да отговорите на въпроса, какво е пространство-време.
Като начало, съгласно теорията на относителността на Айнщайн (GTR), Вселената има три пространствени измерения и едно времево измерение. В същото време и четирите измерения са органично свързани в едно цяло, като са съвсем равни и в избрани рамки и условия, способни да преминат едно в друго.
На собствен ред пространствено-времевият континуум или пространство-времето е физически модел, който добавя пространството с времево измерение.
В рамките на общата доктрина на относителността теорията за гравитацията е теорията за пространството-времето, която не е плоска и може да промени своята кривина.
Общата доктрина на относителността също допуска, че гравитацията е резултат от маса, като планета или звезда, която изкривява геометрията на пространството-времето. Космическият транспортен съд Gravity Probe на НАСА, изстрелян през 2004 година, мери тъкмо какъв брой гравитацията на Земята огъва пространство-времето към него, като в последна сметка удостоверява изчисленията на Айнщайн. Но от кое място идва пространство-времето? Отговорът, колкото и да е чудноват, може да се крие в квантовата механика.
Квантовата механика и теорията на гравитацията
Според Astronomy.com през днешния ден физиците са на прага на гражданска война, която може да докара до проверка на всичко, което знаем за пространство-времето и, може би до обяснението, за какво квантовата механика наподобява толкоз странна.
„ Космическото време и гравитацията в последна сметка би трябвало да зародят от нещо друго “, написа физикът Брайън Суингъл от Университета в Мериленд в публикация, оповестена в Годишния обзор на физиката на кондензираната материя. В противоположен случай е мъчно да се види, по какъв начин гравитацията на Айнщайн и математикът на квантовата механика могат да примирят своята дългогодишна несъответственост.
Възгледът на Айнщайн за гравитацията като демонстрация на геометрията на пространство-времето бил извънредно сполучлив. Но същото важи и за квантовата механика, която описвала машинациите на материята и силата на атомно равнище с безпогрешна акуратност. Опитите за намиране на математическо решение, което да комбинира квантовата чудноватост с геометричната гравитация, срещнали съществени механически и концептуални спънки.
Поне това е по този начин отдавна, пробвайки се да схванат елементарното пространство-време. Възможният отговор пристигнал от теоретичното проучване на различните пространствено-времеви геометрии, което по принцип имали необикновени свойства.
Една такава опция е била известна като анти-деситър пространство, което имало наклонността да се свива сама по себе си, вместо да се уголемява, както Вселената. За цялостен живот, несъмнено, това не би било най-приятното място. В лабораторията за проучване на теории за квантовата гравитация, тя можела да предложи доста и даже да бъде ключът към квантовите процеси, които може ли да бъдат виновни за основаването на пространство-времето.
Какво е анти-деситър пространство?
Изследванията на космоса предполагали да вземем за пример, че математиката, описваща гравитацията (т.е. геометрията на пространство-времето), можело да бъде еквивалент на математиката на квантовата физика в космоса с едно по-малко измерение.
Представете си холограма – плоска, двуизмерна повърхнина, която включвала триизмерно изображение. По същия метод, може би четиримерната геометрия на пространство-времето можело да бъде кодирано в математиката на квантовата физика, работеща в триизмерното пространство.
Квантово усложнение Във всеки случай, проучванията в тази посока отворили невероятна опция. Самото пространство-време можело да бъде генерирано от квантовата физика, или по-специално загадъчното събитие, известно като „ квантово усложнение “.
Ако се опитаме да го обясниме с по-прости думи, тогава квантовото усложнение ще се изясни като свръхестествена връзка сред частиците, разграничени на големи дистанции. Излъчени от общ източник, тези частици остават заплетени, без значение какъв брой отдалечени са един от различен.
Ако измерваме свойство на една парченце, ще знаеме, какъв ще бъде резултатът от измерването на другата парченце. Изглежда, че измерването на едно място ще дефинира, какво ще бъде измерването на друго отдалечено място.
Енергичните старания на няколко физици показали на света теоретичните доказателства, че мрежите от заплетени квантови положения тъкат тъканта на пространството-времето. Тези квантови положения постоянно се разказват като “кубити ” или това са (битове квантова информация).
Заплетените кубити основават геометрични мрежи в пространството с в допълнение измерение, което надвишава броя на измеренията, в които се намират кубитите. По този метод квантовата физика на кубитите може да се приравни с геометрията на пространството с в допълнение измерение.
За отбелязване е, че геометрията, основана от заплетените кубити, може доста добре да се подчинява на уравненията от общата доктрина на относителността на Айнщайн, които разказват придвижването им под въздействието на гравитацията – най-малко най-новите проучвания в тази посока.
Обобщавайки, означаваме, че никой не знае тъкмо, какви квантови процеси в действителния свят са виновни за тъкането на тъканта на пространството-времето. Може би някои от догатките, направени в съществуващите калкулации, ще се окажат неправилни.
Напълно допустимо е физиката през днешния ден да е на ръба да проникне в основите на природата по-дълбоко от всеки път.
Благодарим Ви, че прочетохте тази публикация. няма за цел да промени вашата позиция. Дали ще повярвате на тази публикация или не, това е ваш избор! Не забравяйте да ни последвате в обществените мрежи!
