Просвещението
За нас, съществата, които не можем да забележим микрокосмоса с просто око, Квантовата механика е много странна, тъй като е мъчно да си представим, по какъв начин всичко работи на равнище атоми. Междувременно, съгласно атомната доктрина, всичко във Вселената се състои от най-малките частици – атоми, държани дружно от електрически и нуклеарни сили. Физическите опити, извършени през 20-ти век, демонстрират, че атомите могат да се разбият на още по-малки субатомни частици.
През 1911 година английският физик Ърнест Ръдърфорд организира поредност от опити и стига до заключението, че атомът е сходен на Слънчевата система, единствено електроните се въртят към него по 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 може да изясни, по какъв начин най-малките частици си взаимодействат между тях, то тогава ще може ли да изясни съществуването на пространство-времето?
Какво е пространство-времето?
Повечето от нас одобряват континуума време-пространство за даденост. Това обаче не е изненадващо, тъй като не всеки ден мислим за нещо сходно. Ако се замислите, се оказва, че не е толкоз елементарно да отговорите на въпроса, какво е време-пространството.
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 изискванията могат 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, пространство-времето също има единна динамична природа и неговото взаимоотношение с всички други физически обекти е гравитацията.
В рамките на общата доктрина на относителността теорията за гравитацията е теорията за пространство-времето, която не е плоска и може да промени своята кривина.
Общата доктрина на относителността също допуска, че гравитацията е резултат от масата, като планета или звездата, която изкривява геометрията на пространство-времето. Космическият транспортен съд на НАСА Gravity Probe, изстрелян през 2004 година, мери какъв брой тъкмо е гравитацията на Земята, която 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 необичайно, може да се крие в квантовата механика.
Квантова механика и доктрина на гравитацията
Според Astronomy.com през днешния ден физиците са на прага на гражданска война, която може да докара до преразглеждане на всичко, което знаем за пространство-времето и, евентуално, ще може да обяснят, за какво квантовата механика наподобява толкоз странна.
„ Космическото време и гравитацията в последна сметка би трябвало да възникне 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 разказва машинациите на материята и силата на атомното равнище с безпогрешна акуратност. Опитите за намиране на математическото решение, което да комбинира квантовата чудноватост с геометричната гравитация, срещат съществени механически и концептуални спънки.
Поне това е по този начин, когато се опитваме да разберем елементарното пространство-време. Възможен отговор на това може да пристигна от теоретичното проучване на различните геометрии на пространството и времето, което по принцип може да има необикновени свойства. Една такава опция е известна като анти-деситър пространство, което има наклонността да се свива единствено по себе си, вместо да се уголемява както Вселената. За цялостен живот, несъмнено, това не би било най-приятното място. Но като лаборатория за проучване на теории за квантовата гравитация, тя има какво да предложи и даже да бъде ключът към квантовите процеси, които могат да бъдат виновни за основаването на пространство-времето.
Какво е анти-деситър пространство?
Изследванията на космоса допускат, да вземем за пример, че математиката, описваща гравитацията (т.е. геометрията на пространство-времето), може да бъде еквивалентна на математиката на квантовата физика в космоса с едно по-малко измерение.
Представете си холограма – равна двуизмерна повърхнина, която включва триизмерно изображение. По същия метод, може би четиримерната геометрия на пространство-времето може да бъде кодирана в математиката на квантовата физика, работеща в триизмерното пространство или може би са нужни още измервания. Но какъв брой измервания са нужни с цел да са част от казуса и да бъдат решени?
Във всеки случай, проучванията в тази посока отворили невероятни благоприятни условия. Самото пространство-време може да бъде генерирано от квантовата физика, по-специално загадъчно събитие, известно като квантово усложнение.
Ако се опитаме да го разбираем с по-малко думи, то тогава квантовото усложнение е свръхестествена връзка сред частиците, разграничени на големи дистанции. Излъчени от общия източник, тези частици остават заплетени, без значение какъв брой отдалечени са. Ако мерите свойството на една парченце, то тогава ще знаете какъв ще бъде резултатът от измерването на спина на другата парченце. Но преди измерването тези свойства към момента не са избрани, което опонира на здравия разсъдък и се удостоверяват от многото опити. Изглежда, че измерването на едно място дефинира, какво ще бъде измерването на друго отдалечено място.
Енергичните старания на няколко физици показали на света теоретични доказателства, че мрежите от заплетените квантови положения тъкат тъканта на пространство-времето. Тези квантови положения постоянно се разказват като “кубити ” – битове на квантовата информация. Заплетените кубити основават мрежи с геометрия 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.
Забележително 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 под въздействието на гравитацията – най-малко това демонстрират най-новите проучвания в тази тенденция.
Никой обаче не знае, тъкмо какви квантови процеси в действителния свят са виновни за тъкането на тъканта на пространство-времето. Може би някои от догатките, направени в съществуващите калкулации, ще се окажат неправилни. Но е изцяло допустимо физиката да е на прага да проникне в основите на природата още 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!
