Квантовая механика странноватая. Для нас, созданий, не способных созидать микромир не вооруженным глазом, представить для себя как все устроено на уровне атомов достаточно трудно. Меж тем, согласно атомной теории, все во Вселенной состоит из мелких частиц – атомов, скрепленных вместе электронными и ядерными силами. Физические опыты, проведенные в ХХ веке проявили, что атомы можно дробить на еще наиболее маленькие, субатомные частички. В 1911 году английский физик Эрнест Резерфорд провел ряд тестов и сделал вывод, что атом похож на Галлактику, лишь по орбитам заместо планет вокруг него вращаются электроны. Два года спустя, взяв за базу модель Резерфорда, физик Нильс Бор изобрел первую квантовую теорию атома и в данной области теоретической физики все сделалось еще труднее. Но если квантовая механика разъясняет как ведут взаимодействие меж собой мелкие частички, может ли она разъяснить существование пространства-времени?
Ученые отыскивают ответ на вопросец о том из чего же состоит пространство-время уже много лет, но пока неудачно
Что такое пространство-время?
Уверена, большая часть из нас воспринимают пространственно-временной континуум как нечто, само собой разумеющееся. И в этом нет ничего необычного, ведь не любой денек мы размышляем над кое-чем схожим. Но если хорошо задуматься, то окажется, что ответить на вопросец о том, что представляет собой пространство-время не так просто.
Начнем с того, что в соотвествии с теорией относительности (ОТО) Эйнштейна, Вселенная имеет три пространственных измерения и одно временное измерение. При всем этом все четыре измерения органически соединены в единое целое, являясь практически равноправными и в определенных рамках и критериях способными перебегать друг в друга. В свою очередь пространственно-временной континуум либо пространство-время – это физическая модель, дополняющая место временным измерением.
Место-время безпрерывно.
В рамках общей теории относительности пространство-время также имеет единую динамическую природу, а его взаимодействие со всеми остальными физическими объектами и есть гравитация.
В рамках ОТО теория гравитации и есть теория пространства-времени, которое не является плоским и способно поменять свою кривизну.
Из ОТО также следует, что гравитация является результатом массы, таковой как планетка либо звезда, искажающая геометрию пространства-времени. Галлактический аппарат NASA Gravity Probe, запущенный в 2004 году, буквально измерил, как гравитация Земли искривляет пространство-время вокруг нее, в итоге подтвердив расчеты Эйнштейна. Но откуда взялось пространство-время? Ответ, как это ни удивительно, может скрывать внутри себя квантовая механика.
Квантовая механика и теория гравитации
Как пишет портал Astronomy.com, сейчас физики стоят на пороге революции, которая может привести к пересмотру всего что мы знаем о пространстве-времени и, может быть, к разъяснению того, почему квантовая механика кажется таковой необычной.
«Место-время и гравитация должны в итоге появиться из чего-то другого», – пишет физик Брайан Свингл из Института Мэриленда в статье, размещенной в журнальчике Annual Review of Condensed Matter Physics. По другому тяжело осознать, как гравитация Эйнштейна и математика квантовой механики могут примирить их давнишнюю несопоставимость.
Квантовая механика противоречит ОТО
Взор Эйнштейна на гравитацию как проявление геометрии пространства-времени был очень удачным. Но то же самое относится и к квантовой механике, которая с безошибочной точностью обрисовывает махинации материи и энергии на атомном уровне. Но пробы отыскать математическое решение, которое скооперировало бы квантовую странность с геометрической гравитацией, наталкивались на суровые технические и концептуальные препятствия.
Желаете постоянно быть в курсе крайних новостей из мира пользующейся популярностью науки и больших технологий? Подписывайтесь на наш новостной канал в Гугл News чтоб не пропустить ничего увлекательного.
По последней мере, так было длительное время при попытках осознать обыденное пространство-время. Вероятный ответ пришел из теоретического исследования других геометрий пространства-времени, мыслимых в принципе, но владеющих необыкновенными качествами. Одна из таковых альтернатив известна как антидеситтеровское место, которое имеет тенденцию сжиматься {само по себе}, а не расширяться, как это делает Вселенная. Для жизни, непременно, это было бы не самое приятное пространство. Но как лаборатория для исследования теорий квантовой гравитации, оно может почти все предложить и даже стать ключом к квантовым действиям, которые могут быть несут ответственность за создание пространства-времени.
Что такое антидеситтеровское место?
Исследования антидеситтеровское места подразумевают, к примеру, что математика, описывающая гравитацию (другими словами геометрию пространства-времени), быть может эквивалентна арифметике квантовой физики в пространстве с одним наименьшим измерением.
Представьте для себя голограмму — плоскую двумерную поверхность, которая содержит в себе трехмерное изображение. Схожим же образом, может быть, четырехмерная геометрия пространства-времени быть может закодирована в арифметике квантовой физики, работающей в трехмерном пространстве. Либо, быть может, необходимо больше измерений — а вот сколько измерений требуется, являются частью препядствия, которую необходимо решить.
Квантовая запутанность – одна из сложнейших для осознания научных теорий
Во всяком случае, исследования в этом направлении открыли изумительную возможность: само пространство-время быть может порождено квантовой физикой, а именно таинственным явлением, известным как квантовая запутанность. Тщательно о том, что представляет собой квантовая запутанность я говорила в данной статье.
Если испытать разъяснить более-менее ординарными словами, то квантовая запутанность это сверхъестественная связь меж частичками, разбитыми большими расстояниями. Испускаемые из общего источника, такие частички остаются запутанными независимо от того, как далековато они друг от друга находятся. Если вы измерите свойство (к примеру, спин) одной частички, то узнаете, каким будет итог измерения спина иной частички. Но до измерения эти характеристики еще не определены, что противоречит здравому смыслу и подтверждается почти всеми тестами. Кажется, что измерение в одном месте описывает, каким будет измерение в другом отдаленном месте.
Для вас будет любопытно: Почему квантовая физика сродни магии?
Энергичные усилия нескольких физиков подарили миру теоретические подтверждения того, что сети запутанных квантовых состояний плетут ткань пространства-времени. Эти квантовые состояния нередко описываются как «кубиты» — биты квантовой инфы. Запутанные кубиты делают сети с геометрией в пространстве с доп измерением, выходящим за границы числа измерений, в каких находятся кубиты. Таковым образом, квантовую физику кубитов можно приравнять к геометрии места с доп измерением.
Броско, что геометрия, сделанная запутанными кубитами, может весьма отлично подчиняться уравнениям из общей теории относительности Эйнштейна, которые обрисовывают движение под действием гравитации — по последней мере, крайние исследования указывают в этом направлении.
Подводя результат отмечу, что никто буквально не понимает, какие квантовые процессы в настоящем мире несут ответственность за соткание ткани пространства-времени. Может быть, некие допущения, изготовленные в уже имеющихся расчетах, окажутся неверными. Но полностью может быть, что физика стоит на пороге проникания в базы природы поглубже, чем когда-либо. В существование, содержащее ранее неведомые измерения места и времени.
Источник: