Rozdział 2

Sekcja 3: Absolute Spacetime Einsteina

Jak modelu Newtona, model Einsteina fizycznej rzeczywistości przywołuje absolutny punkt odniesienia i ostateczny ramy odniesienia w naturze nazwał absolutnym czasoprzestrzeni. [7] W związku z tym, zgodnie z ogólnej teorii względności, wiadro w Pusta wszechświecie może być przyspieszenie lub wirowania. Czasoprzestrzeni stanowi odniesienie, dzięki którym możemy zdefiniować to przyspieszenie ze względu na intymny korelacji Przedstawia między ruchem w przestrzeni i ruchu w czasie.

Jeśli obiekt przemieszcza się przez czasoprzestrzeń w spójny sposób niezmienny, to nie jest przyspieszenie. Jednakże, jeśli obiekt zmienia swój ruch poprzez czasoprzestrzeń - zmieniając swój kierunek lub jego szybkość - wtedy obiekt przyspieszył. Ponieważ wszelkie zmiany w obiekcie doświadczenia czasu domaga się zmiany jej doświadczenie przestrzeni i odwrotnie, czasoprzestrzeń jest punktem odniesienia dla przyspieszenia. Jest to każdy obiekt jest ciągły ruch przez czasoprzestrzeń sprawia, że ​​czasoprzestrzeni ostateczny punkt odniesienia - przynajmniej makroskopowo. Dlatego Einstein oznaczone absolutnej jako punkt odniesienia "absolutne czasoprzestrzeni".

Aby to trochę jaśniejsze, należy uwzględnić następujące czynniki: każdy obiekt może poruszać się w czasie i przestrzeni, ale jego łączny ruch w czasie i przestrzeni jest zawsze równa prędkości światła c). Na dwóch końcach widma obiekt może być w ruchu tylko w przestrzeni, gdzie nie ma przejścia przez czas w ogóle, czy tylko przez czas, w którym nie ma przejścia przez przestrzeń w ogóle.

Koncepcja Einsteina absolutna czasoprzestrzeń jest zdecydowana poprawa w stosunku do absolutnej przestrzeni Newtona, ale nie może być pełna odpowiedź, ponieważ nie ujawniają dlaczego inne środki w przyrodzie są ściśle relacyjny. To daje nam ostateczną ramkę referencji czasoprzestrzeni pole o zerowej krzywiźnie), ale struktura tego układu odniesienia nie daje nam wyjaśnienie, dlaczego pozycja, prędkość, itp. są relacyjne ilości.

To jest tak daleko jak doszliśmy w naszym dążeniu do odkrycia ostatecznej klatkę Natury odniesienia. Jesteśmy nadal z pełnym opisem geometrycznym czasoprzestrzeni - taki, który jest w stanie jednocześnie zapewniając nam punkt odniesienia, który określa przyspieszenie i wyjaśnienie dlaczego relacyjnych środki (pozycja, prędkość, itp.) nie są jednoznacznie ustalone przez tego odniesienia. Aby przejść dalej musimy zrozumieć, o wiele bardziej o rzeczy nazywamy czasoprzestrzeń, niż mamy obecnie robić. Ustaliliśmy, że czasoprzestrzeń jest coś, ale co to jest? Przestrzeń jest jej częścią, czas jest jej częścią, wypacza i zmarszczki to tylko niektóre z jego właściwości, a to buduje na podstawie których przyśpieszenie dostaje swoje znaczenie. Ale co to jest rzecz, którą nazywamy czasoprzestrzeń? Jak jesteśmy w pełni odwzorować lub zrozumieć? Dlaczego jest to, że czasoprzestrzeń nie ściśle określić rzeczy jak położenie i prędkość?

Podczas gdy zastanawiamy co czasoprzestrzeń jest, omówmy kilka wskazówek na temat czasu i przestrzeni, które zostały odkryte stosunkowo niedawno. (Odpowiedzi na pytania postawione w tym rozdziale wymagają wprowadzenia do naszego nowego modelu czasoprzestrzeni Można je znaleźć po tym wstępie -.. Patrz rozdział 10)

Nowoczesne Wskazówki dla ostatecznego układu odniesienia

Fizyka kwantowa stwierdził, że ultramicroscopic królestwo jest przepełnione kwantowej dreszcze. Co to oznacza? No cóż, zwykle odpowiedź wydaje się zawierać Dyskusja pól i / lub wahania podciśnienia, z których oba wydają się uniknąć graficzny wyjaśnienia, odpowiadając z warunkami jak mylące. Nie jest to zrobić z dowolnej intencji wprowadzania w błąd. Prawdą jest, że pełny obraz czasoprzestrzeń jest nadal brakuje, więc wszelkie rozmowy o kwantowej dreszcze (lub innych zdarzeń kwantowych mechanicznych) wydaje się być technicznym lub matematyczne. Niemniej jednak obserwacje te mogą służyć jako migawkami w strukturę czasoprzestrzeni. Mogą dać nam wskazówki na temat jak struktura czasoprzestrzeni może być - wskazówki, które pomogą nam w celu budowania kompletnego mapę.

Hendrik Casimir przewiduje jeden z tych wskazówek. Przepowiedział, że dwa nienaładowane płyt metalowych (lub lustra) będzie przenieść do siebie, gdy są one umieszczone w próżni i są ułożone równolegle do siebie. Ponieważ siły grawitacyjne pomiędzy tymi dwoma płytami jest zbyt słaby, aby wytłumaczyć ten ruch i niczym innym niż miejsce jest w systemie, to efekt jest bardzo intrygujące.

Aby wyjaśnić ten ruch, Kazimierz zasugerował, że kwantowe fluktuacje samej przestrzeni są analogiczne do ciśnienia powodowany przez łączną ruchów wielu molekuł. Na podstawie tego założenia, pokazał, że gdy dwie płyty umieszczone są bardzo blisko siebie "molekularny ciśnienie" miejsca powinny nieznacznie spadać między płytkami, ponieważ odpowiednich różnic w Molekularne ruchu "wewnątrz i na zewnątrz płyt. (Rysunek 2-6) Innymi słowy, jeśli czasoprzestrzeń naprawdę ma jakieś związane ciśnieniem, a następnie dwie płyty zostanie "wciśnięty" razem bo tylko cząstki o długości fali i energii [8] mniejszy niż szczeliny pomiędzy płytkami mogą być w szczelinę, natomiast cząsteczki dowolnej długości fali i energii może być na zewnątrz płyt. Powoduje to, że jest więcej cząsteczek pchania płytki razem niż pchanie ich od siebie. Z tego powodu płyty kolidować ze sobą jak para małych talerzy. Lub innymi słowy, system kończy się mniej przestrzeni między płytkami. Kazimierz twierdził, że interaktywny geometrii samej przestrzeni mogłoby spowodować ten ruch. Mamy teraz odwoływać się do niej jako efekt Casimira.

[PLACEHOLDER RYSUNEK]

Rys. 2-6 Efekt Kazimierza.

Choć Kazimierz wykonany tej przepowiedni w 1948 roku, sprzęt wystarczająco czułe, aby mierzyć ten efekt nie był technologicznie dostępna do roku 1996. Podczas tego okresu czasu, przewidywania Kazimierza powszechnie przyjmuje się tylko dziwactwem matematyki. Następnie, w 1997 roku Steve Lamoreaux produkowane przekonujący pokaz efektu. [9] Dziś "do czynienia z efektem Kazimierz stał się sprawą naglącą dla nanotechnologów." (Saswato Das, 2008) efekt Kazimierz silnie twierdzi, że kwantowe trema pola są wynikiem interakcji niektórych teoretycznym cząsteczek 'lub' atomów że jakoś tworzących medium przestrzeni. [10]

Dlaczego jest to ważne? Kiedy badać mikroskopijne sfery, odkrywamy, że czasoprzestrzeń traci swoją funkcję jako ostateczny punkt odniesienia. Jest to poważny problem, bo jeśli nie mamy już ostateczny punkt odniesienia, a następnie na wszystkie pytania wprowadzonych przez wiadra Newtona zostają bez odpowiedzi ponownie. Dopóki możemy odkryć ostateczną ramy odniesienia, który nie rozpuszcza się w mikroskopijnych łusek, będziemy pozostawać w tej chmury w błąd. Dlatego ważne jest dla nas studiować wskazówki, że mikroskopijne sfery może zaoferować. Jeśli możemy użyć ich do zobrazowania nowy obraz przyrody, to zdjęcie powinno oczywiście ujawniać ostateczny punkt odniesienia. Klarowność, które pochodzą z takiej teorii spójny jest to, co jesteśmy po.

Wizja Einsteina ludzkiej transcendencji wymaga od nas przyjąć nie mniej niż teoria, która daje całkowicie spójne pod uwagę poszczególnych zjawisk. Praca w stronę takiej teorii wymaga, abyśmy uświadomili sobie wszystkich unikatowych zjawisk w przyrodzie, które wymagają wyjaśnienia i że aktywnie badać te zjawiska. Każdy niewyjaśnione zdarzenie mówi nam coś o wadach naszych istniejących map cząstkowych (lub opisy) w fizycznej rzeczywistości. Większość z tych wskazówek zwrócić się ku potrzebie ściślejszej kontroli mikroskopowej królestwa. To tam nasi niewyjaśnione tajemnice pochodzą, i to gdzie znajdziemy nasze najbardziej cenne wskazówki, w którym do przepisać bogatszy, kompletne mapy fizycznej rzeczywistości. Miejmy zbadać kilka z tych wskazówek.

W 2005 roku Theodore A. Jacobson i Renaud Parentani wykazały, że "propagacja dźwięku w nierównej przepływu płynu jest ściśle analogiczny do rozchodzenia się światła w zakrzywionej czasoprzestrzeni." Ta praca sugeruje, że "czasoprzestrzeni mogą, podobnie jak płyn materiału być granulowany i posiadają preferowany punkt odniesienia, który przejawia się w drobnych łusek ... "(Jacobson i Parentani 2005, 70) dalsze wspieranie tego wnioskowania pochodzi od słynnego argumentu Stephena Hawkinga, że ​​czarne dziury nie są prawdziwie czarny. Powrót w 1970 roku Hawking przewidywał, że czarne dziury emitują promieniowanie cieplne, ale domaga względności że promieniowanie emitowane z powierzchni czarnej dziury będzie nieskończenie rozciągały się jak to propaguje Away - co uniemożliwia pomiar. Ta nieskończona rozciąganie zakłada, że ​​czasoprzestrzeń jest nieskończenie podzielna. Ale jeśli traktujemy czasoprzestrzeni jako granulat, to możemy przedstawiać go jako płynu systemu. Kiedy to zrobimy, "płynie na struktura molekularna odcina nieskończone rozciąganie i zastępuje mikroskopijne tajemnice czasoprzestrzeni przez znanych fizyce." (Jacobson i Parentani 2005, 70)

Takie podejście wspiera twierdzenie Hawkinga, ale jak dotąd nikt nie wpadł ram fizycznej rzeczywistości, która przedstawia szczegółową strukturę czasoprzestrzeni. Jednym z powodów może być to, że takie ramy powinny być co fizycy nazywają tle niezależne sformułowanie. Oznacza to, że ramy nie zakłada wahania pól kwantowych, czyli drgania teorii strun, aby utknąć w ciągu czasoprzestrzeni. Zamiast tego, ta postać ma obowiązek wyjaśnić efekty kwantowe w wyniku interakcji w ramach bezkresny i ponadczasowy. Z definicji to wymaganie może być spełnione tylko w modelu wyższego wymiaru, ale do tej pory, wyższy-wymiarowe modele uciekł intuicyjny obrazowania.

Inną wskazówką mamy o mikroskopijnej rzeczywistości jest to, że teoretyczne minimalne dyskretnych wartości czasu i przestrzeni istnieje. [11] Jeśli nadal będziemy dzielić obszar przestrzeni, albo przedziałem czasu, będziemy w końcu osiągnąć skalę, gdzie dalszy podział tych parametrów daje bezsensowne wyniki. Przestrzeń nie może być podzielony na jednostki mniejsze niż długość Plancka l p), ponieważ poniżej tej przestrzeni wielkości zachowuje się nie definicję. Podobnie, czas nie może być podzielony na jednostki mniejsze niż czas Plancka (t p), ponieważ wymiar czasu nie zachowuje definicję poza tym skalę.

Dzisiaj jest mnóstwo dowodów na poparcie fizycznego istnienia tych minimalnych limitów. Stałe Plancka są powszechnie akceptowane wartości w formułowaniu mechaniki kwantowej. Szwedzki matematyk Oskar Klein pierwotnie wybrał długości Plancka w 1926 roku jako wyjątkową wartość, ponieważ jest tylko długość, która może naturalnie pojawić się w kwantowej teorii grawitacji. Ponieważ grawitacja jest podłączony bezpośrednio do kształtu przestrzeni, wartość ta wydawała koniecznym. Czas Plancka jest unikalna wartość, ponieważ jest jedyną wartością, którą można łączyć z długością Plancka, uzyskując c, prędkości czasoprzestrzeni - inaczej znany jako prędkość światła.

Istnienie tych wartości Plancka ogranicza wszelkie środki odległość i czas do pełnych wielokrotności liczby jednostek Plancka. W kosmosie dwa obiekty mogą być w odległości 77 długości Plancka od siebie, ale nie mogą one być 77,5 jednostek Plancka długość od siebie. Dwa zdarzenia mogą wystąpić 33 jednostek czas Plancka siebie, ale nie mogą one występować 33,5 jednostek czas Plancka w chronons) od siebie.

Wszystkie te wskazówki prowadzą do tego, że czasoprzestrzeń jest płynem - że ma ziarnistą strukturę. Ten punkt zasługuje na przeżuwania, ponieważ warunek ten technicznie wymaga dosłownego fizycznego istnienia dodatkowych wymiarów. Oznacza to, że pełna mapa natury muszą być wymiarowo bogatszy niż założyliśmy. Jeśli mamy dowiedzieć się, jak zrozumieć i badać te wymiary cała nowa dziedzina może otworzyć się na nas. Ale zanim będziemy mogli nawet zacząć pojmować, lub odkryć, nieznane wymiary istotne jest, że rozumiemy dokładnie, co jest wymiar. Dlatego zwracamy się teraz do zdefiniowania i odkrywania tego, co fizycy na myśli mówiąc "wymiarów". Ostatecznie, to będzie nasze rozumienie wymiarach, który określa nasz nowy nagłówek. Dowiedz się, jak czytać legendę o naszej nowej mapy (jak rozumiem wymiary w tej mapie) pozwoli nam w końcu rozwiązać tajemnice objawione przez Newtona i jego kubka.

[Dalej w rozdziale trzeciej]

Od przyszłego książki:

Einsteina Intuicja
przez Thad Roberts

Reprezentowany przez
Sam Fleishman
Literackie Artyści Przedstawiciele
New York, New York

UWAGI:

[1] "Zamknij się z jakimś kolegą w głównej kabinie pod pokładem jakiś ogromny statek i mają ze sobą te same muchy, motyle i inne małe latające zwierzęta. Mają dużą miskę wody z niektórych ryb w nim; odłożyć butelkę że opróżnia kropla po kropli w szerokim naczyniu pod spodem. Z statek stoi w miejscu, uważnie obserwować jak małe zwierzęta lecieć z prędkością równą dla wszystkich stron w kabinie;, a rzucając coś znajomego, co musisz rzucać go nie mocniej w jakimś kierunku, niż inny, odległości są równe; skoki z nogami razem, mijamy same spacje w każdym kierunku. Po uzyskaniu tych wszystkich rzeczy dokładnie, mają statek udał się z dowolną prędkością chcesz, tak długo, jak długo ruch jest jednolity i nie wahała się w ten sposób i to. Poznasz nie najmniejszą zmianę wszystkich efektów nazwanych, ani można powiedzieć z jednego z nich, czy statek porusza lub stoi w miejscu. "Galileo Galilei, Dialog o dwu układach świata Chief, 1632, przekład Stillman Drake, str. . 186; Walter Isaacson, Einstein, s. 108-9.

[2] Kip Thorne, 1979, Cytat Einsteina Walter Isaacson, s.. 133.

[3] al-Farabi, 1951, "Artykuł Farabi w próżni," N. Lugal i A. Sayili (red. i tłum.), Ankara: Turek Tarih Kurumu Basimevi.

[4] Isaac Newton, Principia, Scholium na przestrzeni absolutnej i godzina Florian Cajori, trans, Berkeley:. University of California Press, 1934; przedruk w wiedzy naukowej do filozofii nowożytnej Edytowane przez Michaela R. Matthews, Hackett Publishing Company Indianapolis / Cambridge 1989, s. 139-146: Cohen I. Bernard. Newtona Revolution. Cambridge: Cambridge University Press, 1980; Manuel Frank E. Portret Izaaka Newtona. Cambridge, Massachusetts: Harvard University Press, 1968; Westfall, Richard S.Never w spoczynku: Biografia Isaaca Newtona. Cambridge: Cambridge University Press, 1980.

[5] Leibniz powiedział: "Trzymam przestrzeń za coś tylko względne, jak czas jest ... trzymam go za porządek coexistences, a czas jest kolejność dziedziczenia." HG Alexander "Leibniz-Clarke Korespondencja" Manchester University Press (1956), papier 3rd, § 4, suszarka do OLAF Relacyjne Fizyka i przestrzeń kwantowa, arXivig -qc/0404054v1, 13 kwietnia 2004.

[6] Oczywiście wszechświat zawierające tylko wiadro z wodą nie może posiadać wystarczającą Grawitacji który aby utrzymać wodę z pływających z dala. Więc w tym przypadku, ponieważ mamy na myśli, aby omówić przyspieszenie w ogóle wyobrazić, zamiast które zostały umieszczone wewnątrz dużego wiadra. Jeśli wiadro zostały przędzenia poczujesz się ciągnąć w kierunku jego zewnętrznej krawędzi. Roszczenie Macha jest to, że bez innego odniesienia, w którym do określenia wirowania wiadrze nie można przędzalni. Dlatego w tym świetle, nie jest możliwe w pustym wszechświecie, aby czuć się ciągnąć w kierunku ścian wiadra.

[7] Jak na ironię, Einstein rozpoczął swoją intelektualną wyprawę, starając się udowodnić, że Mach słusznie w swojej relacyjnej podejścia.

[8] W mechanice kwantowej wszystko ma cząstka-fala dualizm. Wszystko więc jest skojarzony długości fali.

[9] publikacja na tej demonstracji można znaleźć na stronie - Physical Review Letters, doi: 10.1103/PhysRevLett.78.5

[10] Nawet bez efektu Casimira jako energii próżni wyjaśnienia nadal trzymać jako prawidłowy i bezpieczny roszczenia przez ugruntowanej zjawiska znanego jako przesunięcie Lamba. Wnioskowanie idzie tak: ponieważ prognozy na długości fal światła pochłaniana i emitowana przez cząsteczki (które tylko dopasować obserwację jeśli fizycy zakładamy, że cząsteczki zawierają wibracyjne punktu zerowego energii) może zostać przedłużony do wyjaśnienia, jak "fluktuacje próżniowe zmiany częstotliwości światła, że ​​wodór atomy pochłaniają i emitują, "zero-point energii musi być nieodłącznym fluktuacji próżni. "Sama podstawowa teoria, że ​​pracuje dla cząsteczek mówi, że próżnia zawiera zero-punktową energię też nie ma powodów, aby sądzić inaczej." (David Shiga, "Something for Nothing", New Scientist, październik 2005:. 34-37)

[11] Wartości te nazywane są długość Plancka (l-p), a czas Plancka (t p). Istnieje także minimalną dyskretne wartości masy nazwie Plancka masa (m p), ładunek Plancka (q p), a temperatura Plancka (T p).

l P = 1.616252 (81) "10 - 35 m

t p = 5,39124 (11) "10 - 44 s

m p = 2,17644 (11) "10 - 8 kg

q p = 1,875545870 (47) x 10 -18 C

T p = 1.416785 (71) x 10 32 K

(Kursywą cyfry są teoretyczne.)

Jeśli zinterpretować medium czasoprzestrzeni jako złożony molekularnym lub atomowym, to te parametry mogą być łatwo rozumiane jako wielkości fizycznych, które odnoszą się do jednostki "cząsteczek 'lub' atomów tego ośrodka. Poparcie dla tej interpretacji wynika z faktu, że stałe ogólnej teorii względności i mechaniki kwantowej są naturalne pochodne tych podstawowych stałych.

Podstawowe stałe ogólnej teorii względności i mechaniki kwantowej są:

(C jest charakterystyczna prędkość czasoprzestrzeni, potocznie określany jako prędkość światła jest stała Plancka, G jest stałą grawitacji.)

Te stałe można wyprowadzić z podstawowych stałych kwantów przestrzeni w następujący sposób:

l P / t P = c, l P 3 / m P t P 2 = G m P l P 2 / t p = h

Praca wstecz możemy rozwiązać za l P, M p i t p w kategoriach ogólnych relatywistycznej i kwantowej stałych mechanicznych (wartości mierzone) w ten sposób:

l P = O HG / c 3, t P = O HG / c 5, m P = O hc / G

Istnieje wiele innych stałe przyrody, które pojawiają się wszyscy na całym fizyki, chemii, elektroniki itp., które również okazują się być naturalne kompozyty z Plancka parametrów. Na przykład: stałą magnetyczną (μ 0), elektryczny stały (ε 0), stała Boltzmanna (k), a impedancja w próżni (Z 0). Omówimy te relacje, oraz kilku innych, bardziej szczegółowo w rozdziale 16.



Strony: 1 2 3