Das größte Rätsel des Universums: woraus besteht der Raum-Zeit?

«was getan wird Raum-Zeit?» fragt der Physiker Aron Wall von der Stanford Institut für theoretische Physik. In den letzten keine Physik anders versuchen zu begreifen, das Rätsel von Zeit und Raum, betrachten es nicht nur als leere hintergrund, auf dem sich entfaltenden Geschichte des Universums, sondern eher wie ein Strom von Quanteninformation, перетекающей von einem Punkt zum anderen. Der Wall und seine Kollegen immer mehr gewahr, dass eine solche Darstellung der Raum-Zeit kann der Schlüssel zur Entwicklung einer Theorie, die in der Lage, die Schwerkraft zu erklären mit Hilfe der Prinzipien der Quantenmechanik. Darüber die Physiker träumen noch aus der Zeit von Albert Einstein.

Peter Зенчиковский aus dem Institut für Kernphysik der Polnischen Akademie der Wissenschaften wird auf die gleiche Frage, was und Wall. Ob Raum-Zeit der absoluten, unveränderlichen, ewig und immer gegenwärtigen Schauplatz, auf dem die sich entwickelnden Ereignisse? Oder vielleicht ist es eine dynamische Erstellung, der dadurch entsteht, als würde an einer bestimmten Größenordnung der Entfernungen, Zeit oder Energie? Die Erwähnung des absoluten nicht willkommen in der modernen Physik. Es wird angenommen, dass der Raum-Zeit auftauchend, das heißt, kommt von irgendwo. Unklar ist nur, von wo.

Was ist der Raum-Zeit?

Die Mehrheit der Physiker glaubt, dass die Struktur der Raum-Zeit bildet sich eine unerklärliche Weise innerhalb des Umfangs Planck, D. H. auf das Ausmaß, das nah an einer триллионной von триллионной Anteile Meter. Allerdings gibt es einige überzeugungen, die in Frage der Eindeutigkeit dieser Interpretation. Es gibt viele Argumente für die Tatsache, dass die Entstehung der Raum-Zeit kann auftreten, durch Prozesse, die viel näher an unserer Realität: auf der Ebene der Quarks und Ihre Konglomerate.

«Mathematik ist eine Sache, ein Verhältnis mit der realen Welt — eine andere», sagt Зенчиковский. «Zum Beispiel, der Wert der Planck-Masse scheint verdächtig. Man würde erwarten, dass Sie ein Wert, der mehr als typisch für die Welt der Quanten. Inzwischen, es entspricht etwa 1/10 der Masse der Flöhe, die auf jeden Fall ist ein klassisches Objekt».

Die Meisten Physiker neigen zu der Annahme, dass der Raum-Zeit wird auf планковских Ausmaß, in Bereichen, die nahe an einer триллионной триллионной Anteil m (~10^-35 m). In seinem Artikel in Foundations of Science Зенчиковский systematisiert die Beobachtungen verschiedener Autoren hinsichtlich der Bildung der Raum-Zeit und behauptet, dass die Hypothese über seine Bildung in der Skala der Quarks und Hadronen (oder кварковых Einheiten) durchaus sinnvoll, aus mehreren Gründen.

Fragen über die Natur von Raum und Zeit rätselhafte Menschheit seit alten Zeiten. Kann es Zeit sein, getrennt von der Materie, die «Container» für die Bewegungen und Ereignisse, die stattfinden unter Beteiligung von Partikeln, wie es gedacht Demokrit im 5. Jahrhundert v. Chr.? Oder vielleicht alle diese Attribute der Materie und können nicht ohne Sie existieren, wie postuliert Aristoteles ein Jahrhundert später?

Trotz der Tatsache, daß es schon tausend Jahre her, dass diese Fragen bisher nicht gelöst. Darüber hinaus sind beide Ansätze, trotz Ihrer offensichtlichen Unterschied — tief in den Säulen der modernen Physik. In der Quantenmechanik Ereignisse auf eine harte Arena gleichmäßig mit der aktuellen Uhrzeit.

Inzwischen in der Allgemeinen Relativitätstheorie verformt sich die Substanz Elastic Raum-Zeit (streckt und Pressen ZAHNRAD), und die Raum-Zeit-Partikeln berichtet, wie man sich bewegt. Mit anderen Worten, in einer der Theorien Schauspieler auf bereits vorbereitete Szene zu spielen Ihre Rollen, und in der anderen schaffen Sie eine Szene während der Vorstellung, was wiederum Auswirkungen auf Ihr Verhalten.

Im Jahr 1899 der Deutsche Physiker Max Planck bemerkte, dass bei bestimmten Kombinationen von einigen Konstanten in der Natur kann man die grundlegendsten Einheiten. Nur drei Konstanten — Lichtgeschwindigkeit c, die Gravitationskonstante G und Plancksches Wirkungsquantum h und wir erhalten die Einheiten für Entfernungen, Zeit und Masse gleich (entsprechend) 1,62 x 10^-35 m, 5,39 x 10^-44 und mit 2,18 x 10^-5 G. auf der Grundlage der modernen Weltanschauung, Raum-Zeit muss geboren sein auf die Plancksche Länge. Aber es gibt keine wesentlichen Argumente für die Rationalität dieser Hypothese.

Wie unsere komplexesten Experimente und theoretische Beschreibungen erreichen die Skala auf der Ebene der Quarks 10^-18 M. Woher sollen wir wissen, was auf dem Weg zur Plancksche Länge — seit einem Dutzend aufeinander folgende und noch kleineren Größenordnungen — Raum-Zeit findet Ihre Struktur? Wir wissen nicht einmal, ob Rational Konzept der Raumzeit auf dem Niveau der Hadronen! Die Aufteilung kann nicht vorgenommen werden unendlich, weil in einer bestimmten Phase die Frage der nächsten kleineren Teile einfach nicht mehr sinnvoll. Ein perfektes Beispiel wird die Temperatur. Dieses Konzept dient perfekt auf макромасштабах, aber bei langen делениях Materie erreichen wir die Größenordnung der einzelnen Teilchen und der Begriff der Temperatur ist bedeutungslos.

«derzeit Streben wir zuerst bauen квантованное diskrete Raum-Zeit und dann «bevölkern» seine diskreten Materie. Aber wenn die Raum-Zeit wird das Produkt von Quarks und Hadronen, die Abhängigkeit Umgekehrt: diskrete Eigenschaft der Materie sollte die Verstärkung der Diskretheit der Raumzeit», sagt Зенчиковский und fügt hinzu: «Planck stützte sich auf die Mathematik. Er wollte eine Einheit der kleinsten möglichen Konstanten. Aber Mathematik ist eine Sache, aber die Beziehung mit der realen Welt mehr. Wert Plancksche Masse scheint verdächtig. Man würde erwarten, dass Sie einüber die passende Eigenschaft für die Welt der Quanten. Aber es entspricht etwa 1/10 der Masse der Flöhe, die auf jeden Fall ist ein klassisches Objekt».

Da wir die physische Welt beschreiben wollen, müssen wir zurückgreifen auf physikalische und nicht auf mathematische Argumente. Und deshalb, wenn wir die Einstein-Gleichung, wir beschreibt das Universum im großen Maßstab und tritt die Notwendigkeit, zusätzliche Gravitations-Konstante, bekannt als kosmologische Konstante «Lambda». Wenn beim Aufbau der grundlegenden Einheiten, erweitern unser ursprünglicher Satz von drei ständigen лямбдой, in dem Fall mit der Masse bekommen wir nicht eine, sondern drei fundamentale Werte: 1,39 x 10^-65 G, 2,14 x 10⁵⁶ G und 0,35 x 10^-24 G. die Erste lässt sich als quant der Masse, die zweite — das Niveau der Masse des beobachtbaren Universums, und die Dritte erinnert an die Masse der Hadronen (Z. B. die Masse des Neutrons beträgt 1,67 x 10^-24. Ebenso unter Berücksichtigung der Lambda, erscheint die Maßeinheit 6,37 x 10^-15 km, sehr nah an die Größe von Hadronen.

«Spiele mit Konstanten können riskant sein, denn vieles hängt davon ab, welche Konstanten wir wählen. Zum Beispiel, wenn die Raum-Zeit wirklich war das Produkt von Quarks und Hadronen, seine Eigenschaften, einschließlich der Geschwindigkeit des Lichts, sollte auch auftauchende. Und das würde bedeuten, dass die Lichtgeschwindigkeit kann nicht unter den großen Konstanten», sagte Зенчиковский.

Ein weiterer Faktor zugunsten der Bildung der Raumzeit im Maßstab Quarks und Hadronen sind die Eigenschaften selbst der Elementarteilchen. Standard-Modell beispielsweise nicht erklären, warum es drei Generationen von Teilchen, Woher Ihre Massen oder warum gibt es so genannte innere Quantenzahlen, die gehören изоспин, гиперзаряд und Farbe. Auf dem Bild, präsentiert von Professor Зенчиковским, diese Werte können im Zusammenhang mit einem bestimmten шестимерным Raum, die Position der Partikel und deren Impulsen. Errichtet also Raum gleichermaßen respektiert die Position der Teilchen (Materie) und Ihrer Bewegung (Prozesse). Es stellt sich heraus, dass die Eigenschaften der Massen oder die inneren Quantenzahlen kann eine Folge einer algebraischen Eigenschaften шестимерного Raum. Darüber hinaus sind diese Eigenschaften erklären auch, die Unfähigkeit zu beobachten freie Quarks.

«die Entstehung der Raumzeit ist möglicherweise im Zusammenhang mit Veränderungen in der Organisation der Materie, Ursprung im Maßstab Quarks und Hadronen, in mehr als der primären шестимерном Phase Raum. Es ist jedoch nicht klar, was weiter mit diesem Bild zu tun. Jeder nachfolgende Schritt erfordert, dass wir über das, was wir wissen. Und wir wissen auch nicht die Spielregeln, nach denen die Natur spielt mit uns, muss immer noch Ihre Vermutung. Jedoch scheint es sinnvoll, dass alle Entwürfe beginnen mit der Materie, denn es ist physikalisch und experimentell zugänglich. In diesem Ansatz der Raum-Zeit wird nur unserer Idealisierung der Beziehungen zwischen den Elementen der Materie», fasst Professor Зенчиковский.

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