Rumtid-en skabelse af kendte skuespillere?

De fleste fysikere mener, at rumtidens struktur er dannet på en ukendt måde i Planck -skalaen, dvs. i en skala tæt på en billioner af en billioner af en meter. Imidlertid, grundige overvejelser undergraver denne forudsigelse. Der er ganske få argumenter for, at rumtiden opstår som følge af processer, der finder sted på niveau med kvarker og deres konglomerater.

Hvad er rumtid? Det absolutte, uforanderlig begivenhedsarena? Eller måske er det en dynamisk skabelse, dukker op på en eller anden måde i en bestemt afstand, tid eller energi. Henvisninger til det absolutte er ikke velkomne i dagens fysik. Det er en udbredt opfattelse, at rumtiden opstår. Det er ikke klart, imidlertid, hvor processen med dens fremkomst finder sted. Størstedelen af ​​fysikere har en tendens til at formode, at rumtiden er skabt på Planck -skalaen, på afstande tæt på en billioner af en billioner af en meter (~ 10-35 m). I sin artikel i Grundlaget for videnskab , Professor Piotr Zenczykowski fra Institute of Nuclear Physics of the Polish Academy of Sciences (IFJ PAN) i Krakow systematiserer mange forfatteres observationer om dannelsen af ​​rumtid, og argumenterer for, at hypotesen om dens dannelse ved kvarker og hadroner (eller kvarkaggregater) er ganske fornuftig af flere årsager.

Spørgsmål om rummets og tidens natur har undret menneskeheden siden i hvert fald antikken. Er rum og tid adskilt fra stof, at skabe en "beholder" til bevægelser og begivenheder, der forekommer med deltagelse af partikler, som Demokrit foreslog i det 5. århundrede f.Kr.? Eller måske er de egenskaber ved stof og kunne ikke eksistere uden det, som Aristoteles foreslog et århundrede senere? På trods af årtusindernes gang, disse spørgsmål er ikke løst endnu. I øvrigt, begge tilgange, selvom det er modstridende, er dybt indgroet i søjlerne i moderne fysik.

I kvantemekanik, begivenheder finder sted på en stiv arena med ensartet flydende tid. I mellemtiden, i den generelle relativitetsteori, stof deformerer elastisk rumtid (strækker og vrider det), og rumtiden fortæller partikler, hvordan de skal bevæge sig. Med andre ord, i en teori, skuespillerne går ind på en allerede forberedt scene for at spille deres roller, mens i den anden, de skaber scenografien under forestillingen, hvilket igen påvirker deres adfærd.

I 1899, Den tyske fysiker Max Planck bemærkede, at med visse kombinationer af nogle naturkonstanter, meget grundlæggende måleenheder kunne opnås. Kun tre konstanter - lysets hastighed c, gravitationskonstanten G og Plancks konstante h - var tilstrækkelige til at skabe afstandsenheder, tid og masse, lig med (henholdsvis) 1,62 · 10 ^-35 m, 5,39 · 10 ^-44 s og 2,18 · 10 ^-5 g. Ifølge nutidens almindelige overbevisning, rumtid ville blive skabt på Plancks længde. Faktisk, der er ingen materielle argumenter for rationaliteten af ​​denne hypotese.

Både vores mest sofistikerede eksperimenter og teoretiske beskrivelser når omfanget af kvarker, dvs. niveauet 10 ^-18 m. Så hvordan ved vi det undervejs til Plancks længde - over et dusin i træk, stadig mindre størrelsesordener - rumtiden bevarer sin struktur? Faktisk, vi er ikke engang sikre på, om begrebet rumtid er rationelt på niveau med hadroner! Opdelinger kan ikke udføres på ubestemt tid, fordi spørgsmålet om den næste mindre del på et eller andet tidspunkt simpelthen holder op med at give mening. Et perfekt eksempel her er temperatur. Dette koncept fungerer meget godt på en makroskala, men når, efter efterfølgende opdeling af sagen, vi når skalaen af ​​individuelle partikler, den mister sin eksistensberettigelse.

"På nuværende tidspunkt, vi søger først at konstruere en kvantiseret, diskret rumtid, og derefter 'befolke' det med diskret stof. Imidlertid, hvis rumtiden var et produkt af kvarker og hadroner, afhængigheden ville blive vendt - materiens diskrete karakter skulle derefter håndhæve rumtidens diskrethed, "siger prof. Zenczykowski." Planck blev styret af matematik. Han ønskede at oprette enheder ud fra færrest mulige konstanter. Men matematik er en ting, og forholdet til den virkelige verden er en anden. For eksempel, værdien af ​​Plancks masse virker mistænksom. Man ville forvente, at den havde en værdi, der var mere karakteristisk for kvanteverdenen. I mellemtiden, det svarer til cirka en tiendedel af massen af ​​en loppe, hvilket helt sikkert er et klassisk objekt. "

Da vi vil beskrive den fysiske verden, vi bør læne os mod fysiske snarere end matematiske argumenter. Så når du bruger Einsteins ligninger, vi beskriver universet i stor skala, og det bliver nødvendigt at indføre en ekstra gravitationskonstant, kendt som den kosmologiske konstant Lambda. Derfor, mens vi bygger grundlæggende enheder, hvis vi udvider det originale sæt med tre konstanter af Lambda, i tilfælde af masser, vi opnår ikke én, men tre grundlæggende værdier:1,39 · 10 ^-65 g, 2,14 · 10 ⁵⁶ g, og 0,35 · 10 ^-24 g. Den første af disse kunne tolkes som en massekvantum, det andet er på niveau med massen af ​​det observerbare univers, og den tredje ligner masserne af hadroner (f.eks. massen af ​​en neutron er 1,67 · 10 ^-24 g). Tilsvarende efter at have taget Lambda i betragtning, en afstandsenhed på 6,37 · 10- ¹⁵ m vises, meget tæt på hadronernes størrelse.

"Spil spil med konstanter, imidlertid, kan være risikabelt, fordi meget afhænger af, hvilke konstanter vi vælger. For eksempel, hvis rumtiden virkelig var et produkt af kvarker og hadroner, derefter dens egenskaber, herunder lysets hastighed, bør også være fremtrædende. Det betyder, at lysets hastighed ikke bør være blandt de grundlæggende konstanter, "siger prof. Zenczykowski.

En anden faktor til fordel for dannelsen af ​​rumtid på skalaen af ​​kvarker og hadroner er egenskaberne af selve elementarpartiklerne. For eksempel, Standardmodellen forklarer ikke, hvorfor der er tre generationer partikler, hvor deres masser kommer fra, eller hvorfor der er såkaldte interne kvantetal, som inkluderer isospin, hyperladning og farve. På billedet præsenteret af prof. Zenczykowski, disse værdier kan knyttes til et bestemt seksdimensionalt rum skabt af partiklernes positioner og deres momenta. Det således konstruerede rum tillægger positionerne af partikler (stof) og deres bevægelser (processer) den samme betydning. Det viser sig, at egenskaberne for masser eller interne kvantetal derefter kan være en konsekvens af de algebraiske egenskaber ved 6-D-rum. Hvad mere er, disse egenskaber ville også forklare manglende evne til at observere frie kvarker.

"Fremkomsten af ​​rumtid kan være forbundet med ændringer i organisering af stof, der forekommer i en skala af kvarker og hadroner i de mere primære, seksdimensionalt faserum. Imidlertid, det er ikke særlig klart, hvad man skal gøre videre med dette billede. Hvert efterfølgende trin ville kræve at gå ud over, hvad vi ved. Og vi kender ikke engang spillereglerne, som naturen spiller med os - vi er stadig nødt til at gætte dem. Imidlertid, det virker meget rimeligt, at alle konstruktioner begynder med stof, fordi det er noget fysisk og eksperimentelt tilgængeligt. I denne tilgang, rumtid ville kun være vores idealisering af forholdet mellem elementer af stof, "siger prof. Zenczykowski.