Глава 2

Секция 3: Эйнштейн Абсолютное Пространство

Как и модель Ньютона, Эйнштейна модель физической реальности вызывает абсолютный тест, конечной системы отсчета в природе он назвал абсолютной пространства-времени. [7] Таким образом, в соответствии с общей теорией относительности, ведро в противном случае пустой Вселенной может быть ускорение или спиннинг. Пространство предоставляет ссылки на которые мы можем определить это ускорение из-за тесная взаимосвязь между ее изображает движение в пространстве и движение во времени.

Если объект проходит через пространство последовательно неизменной манере, то это не набирает темпы. Однако, если объект меняет свое движение в пространстве-времени - путем изменения ее направления или скорости - то объект ускоряется. Поскольку любое изменение в опыте объектов времени требует изменения его ощущение пространства, и наоборот, пространство-время является эталоном для ускорения. Это постоянное движение каждого объекта через пространство, что делает пространство конечной системе отсчета - по крайней мере макроскопически. Именно поэтому Эйнштейн назвал абсолютной тестов "абсолютное пространство".

Чтобы сделать это немного яснее, рассмотрим следующее: каждый объект может перемещаться во времени и пространстве, но и его сводного движения во времени и пространстве всегда равна скорости света (с). На двух концах спектра объекта может быть только перемещение в пространстве, в котором она не прогрессирует с течением времени на всех, или только во времени, в котором он не прогрессирует в пространстве вообще.

Концепция Эйнштейном абсолютного пространства-времени является определенное улучшение по сравнению с абсолютным пространством Ньютона, но она не может быть полного ответа, поскольку он не раскрывает, почему другие меры в природе строго реляционной. Это дает нам конечной системе координат (пространства-времени полем нулевой кривизны), но структура этого отсчета не дает нам объяснения того, почему положение, скорость и т. д. являются реляционными количествах.

Это так же далеко, как мы пришли в нашем стремлении обнаружить конечной системе отсчета природы. Мы по-прежнему с полной геометрическое описание пространства-времени - тот, который способен одновременно предоставляя нам ссылку, которая определяет ускорение, и объясняет, почему реляционные меры (положение, скорость и т. д.) не однозначно фиксируется, что системы отсчета. Чтобы идти дальше, мы должны понимать гораздо больше о, что мы называем пространства-времени, чем мы сейчас делаем. Мы установили, что пространство-время что-то, но что это такое? Пространство есть часть, время его частью, деформации и рябь некоторые его свойства, и это создает ссылку на который получает ускорение его смысл. Но что это за вещь, которую мы называем пространства-времени? Как мы полностью карту или понимать? Почему это, что это пространство не строго определяют такие вещи, как положение и скорость?

Хотя мы и подумать, что пространство-время, давайте обсудим некоторые подсказки о пространстве и времени, которые были обнаружены совсем недавно. (Ответы на вопросы, заданные в этой главе, требуют введения в нашей новой модели пространства-времени, они могут быть найдены после этого введения -.. См. главу 10)

Современные Подсказки для Окончательный системы отсчета

Квантовая физика обнаружила, что ультрамикроскопические область пронизана квантовые колебания. Что это значит? Ну, обычный ответ как правило, включают разговоры о полях и / или вакуумные флуктуации, оба из которых, кажется, чтобы избежать графические объяснения отвечая слов, как заблуждение. Это делается не с любым намерением ввести в заблуждение. Дело в том, что полное представление о пространстве-времени не хватает, так что любые разговоры о квантовой колебания (или любой другой квантовый механический случаев), как правило, техническое или математическое. Тем не менее, эти наблюдения могут служить проблески в структуре пространства-времени. Они могут дать нам подсказки о том, как структура пространства-времени должна быть - подсказки, которые помогут нам в нашей цели построения полной карты.

Хендриком Казимиром предусмотренных одним из тех улик. Он предсказал, что два незаряженных металлических пластин (или зеркала) будут двигаться навстречу друг другу, когда они помещаются в вакуум и расположены параллельно друг другу. Поскольку гравитационные силы между этими двумя пластинами слишком слаб, чтобы объяснить это движение, и ничего, кроме пространства, включенные в систему, этот эффект очень интригующим.

Чтобы объяснить это движение, Казимира предположил, что квантовые флуктуации самого пространства аналогичны давления, вызванного комбинированным движения многих молекул. Основываясь на этом предположении, он показал, что когда две пластины расположены очень близко друг к другу "молекулярное давление» пространства должна слегка уменьшить между пластинами, потому что соответствующего различия в внутри "молекулярное движение" и за ее пределами пластин. (Рис. 2-6) Иными словами, если пространство действительно есть какая-то связанные давление, то две пластины будут "толкнул" вместе, потому что только частицы с длиной волны / энергии [8] меньше, чем зазор между плитами может быть в разрыв, в то время как частицы любой длины волны / энергия может быть на внешней стороне пластины. В результате то, что есть больше частиц нажатием пластин вместе, чем толкает их друг от друга. В связи с этим, плиты сталкиваются друг другу, как пара мелких тарелок. Или, другими словами, система заканчивается меньше пространства между пластинами. Казимир утверждал, что интерактивная геометрия пространства само по себе вызвать это движение. Мы сейчас относятся к нему как эффект Казимира.

[Рис PLACEHOLDER]

Рисунок 2-6 Эффект Казимира.

Хотя Казимир сделал это предсказание в 1948 году, оборудование достаточно чувствительны, чтобы измерить этот эффект не был технологически доступны до 1996 года. В этот промежуток времени, прогнозирование Казимира был широко считается просто причуда математики. Тогда, в 1997 году Стив Ламоро производится убедительной демонстрацией эффекта. [9] Сегодня "дело с эффектом Казимира стала в срочном порядке для нанотехнологий." (Saswato Das, 2008) эффект Казимира решительно утверждает, что квантовые колебания поля являются результатом взаимодействия ряда теоретических «молекул» или «атомы», которые так или иначе составляют средние места. [10]

Почему это важно? Когда мы исследовать микроскопические сферы, мы обнаруживаем, что пространство-время теряет свою функцию в качестве конечной системы отсчета. Это серьезная проблема, потому что если у нас больше нет конечной системе отсчета, то все вопросы введен ведро Ньютона становятся ответа снова. Пока мы не можем обнаружить конечной системе координат, которая не растворяется в микроскопических масштабах, мы останемся в этом облаке путаницы. Именно поэтому для нас важно изучить подсказки о том, что микроскопические области может предложить. Если мы можем использовать их для описания новой картины природы, то, что картина, естественно, должны раскрывать конечной системе отсчета. Ясность, которая будет поступать из такой стройной теории является то, что мы после этого.

Зрения Эйнштейна человека трансцендентности требует, чтобы мы принимаем не меньше, чем теория, которая дает совершенно последовательный учет индивидуальных явлений. Рабочие к такой теории требует, чтобы мы осознали все уникальные явления природы, которые требуют объяснения, и мы активно исследовать эти явления. Каждый необъяснимое появление говорит нам кое-что о недостатках существующей фрагментарной карты (или описания) физической реальности. Большинство из этих улик указывают на необходимость более строгого контроля микроскопической области. Вот где наши происходят необъяснимые тайны, и именно здесь мы найдем самые ценные подсказки с помощью которого можно переписать богаче, полную карту физической реальности. Давайте исследуем некоторые из тех улик.

В 2005 году Теодор А. Якобсон и Рено Parentani показали, что «распространение звука в неравномерности течения жидкости тесно аналогичный распространения света в искривленном пространстве-времени." Эта работа показывает, что "пространства-времени может, как и материал жидкости , быть гранулированных и обладают предпочтительной системы отсчета, которая проявляется в мелких масштабах ... "(Якобсон и 2005 Parentani, 70) Дальнейшая поддержка этого вывод исходит из известных аргументов Стивена Хокинга о том, что черные дыры не являются по-настоящему черным. Еще в 1970-х годов Хокинг предсказал, что черные дыры испускают тепловое излучение, но теория относительности требует, чтобы любое излучение от поверхности черной дыры будет бесконечно растягивается, как он распространяется далеко - что делает его невозможно измерить. Это бесконечное растягивание предполагает, что пространство бесконечно делимо. Но если мы будем рассматривать пространство как гранулированный, то мы можем изобразить его в виде жидкости системы. Когда мы это сделаем ", молекулярная структура жидкости в отсекает бесконечное растягивание и заменяет микроскопических тайны пространства-времени по известному физику." (Якобсон и 2005 Parentani, 70)

Такой подход позволил бы поддержать заявление Хокинга, но до сих пор никто не придумал основу для физической реальности, которая изображает гранулированной структурой пространства-времени. Одна из причин этого может быть то, что такая структура должна быть, что физики называют фоне независимой разработки. Это означает, что структура не предполагает колебания квантовых полей, вибрации или теории струн, которая застряла в пространстве-времени. Вместо этого, эта формулировка требует объяснить квантовые эффекты как результат взаимодействия в беспредельный и вечный рамки. По определению этого требования могут быть удовлетворены только в многомерных моделей, но на сегодняшний день, многомерные модели бежал интуитивные изображения.

Еще один ключ у нас есть около микроскопические области является то, что теоретический минимум для дискретных значений времени и пространства существует. [11] Если мы будем продолжать делить области пространства, или промежуток времени, мы в конечном итоге придем к шкале, где дальнейшее разделение этих параметров приводит к бессмысленным результатам. Пространство не может быть разделен на части, меньше планковской длины (л _с), потому что ниже, чем размер самого пространства не сохраняет определение. Кроме того, время не может быть разделен на части, меньше времени Планка (т _р), так как измерение времени не сохраняет за определение такого масштаба.

На сегодняшний день существует множество доказательств, подтверждающих физического существования этих минимальных пределов. Планка константы общепринятых ценностей в квантовой механики. Шведский математик Оскар Клейн изначально выбрал длины Планка в 1926 году как уникальное значение, потому что это только длина, которые могли бы естественно возникают в квантовой теории гравитации. Так как сила тяжести напрямую связано с формой пространства, то это значение, казалось необходимым требованиям. Время Планка представляет собой уникальное значение, потому что это единственная ценность, которая может быть объединена с планковской длины, чтобы получить с, скорость пространства-времени - иначе известная как скорость света.

Существование этих значений Планка ограничивает все меры, расстояние и время до целых кратных числа единиц Планка. В пространстве двух объектов может быть на расстоянии 77 длины Планка друг от друга, но они не могут быть 77,5 единицы длины Планка друг от друга. Два события могут произойти 33 единиц Планка времени друг от друга, но они не могут происходить 33,5 Планка единиц времени (chronons) друг от друга.

Все эти ключи привести к тому, что пространство-время является жидкость - что он имеет зернистую структуру. Этот момент заслуживает размышление, потому что это условие технически требует буквального физического существования дополнительных измерений. Это означает, что полная карта природы должны быть пространственно богаче, чем мы предполагали. Если мы выясним, как понять и изучить эти аспекты совершенно новые области может открыть для нас. Но прежде чем мы сможем даже начать понимать, или исследовать незнакомый размеры уместно, что мы понимаем, что именно измерение. Таким образом, мы переходим к определению и исследовать то, что физики в виду под "размеры". В конечном счете, это будет наше понимание аспектов, которые определяют нашу новую рубрику. Научиться читать легенду о нашей новой карты (как понять размеры в том, что карта) даст нам возможность окончательно решить тайны показал Ньютон и его ковшом.

[Продолжать Глава третья]

С будущей книги:

Интуиция Эйнштейна
по Тэд Робертс

Представлено
Сэм Fleishman
Литературный Представители художников
Нью-Йорк, Нью-Йорк

ПРИМЕЧАНИЯ:

[1] "Shut себя с каким-то другом в главной каюте под палубой на некоторых крупных корабля, и иметь с собой те же мухи, бабочки и другие мелкие летающие животные. Есть большой миске воду с рыбой в ней; повесить бутылку, которая впадает по капле в широкий сосуд под ним. С корабль стоит на месте, тщательно наблюдать, как маленькие животные лететь с одинаковой скоростью во все стороны из кабины и, в метании что-то своему другу, что вам нужно бросить его не сильнее, в некотором направлении, чем другие, расстояния равны; прыжки с ноги вместе, вы передаете равные пространства во всех направлениях. Когда вы получили все эти вещи внимательно, есть корабль перейти с любой скоростью угодно, до тех пор, как движение равномерное, а не колебания и так и этак. Вы откроете для себя не в последнюю очередь изменения во всех эффектов имени, ни могли бы вы рассказать любой из их ли корабль двигался или стоял на месте. "Галилео Галилей, Диалог о двух системах главного мира, 1632, перевод Stillman Drake, р . 186; Уолтер Айзексон, Эйнштейн, стр. 108-9.

[2], Кип Торн, 1979, цитаты Эйнштейна Вальтер Исааксон, с. 133.

[3] аль-Фараби, 1951, «статья Фараби на вакуумные," Н. и А. Лугальаннемунду Sayili (ред. и пер.), Анкара: турок Тарих Kurumu Basimevi.

[4] Исаак Ньютон, Начала, поучения на абсолютном пространстве и времени Флориан Cajori, транс, Беркли. Калифорнийский университет Press, 1934; перепечатано в научно Предыстория современной философии, под редакцией Майкла Р. Мэтьюз, Hackett Publishing Company Индианаполис / Cambridge, 1989, стр. 139-146: Коэн, И. Бернар. Ньютоновская революция. Cambridge: Cambridge University Press, 1980; Мануэль, Фрэнк Э. Портрет Исаака Ньютона. Кембридж, штат Массачусетс: Harvard University Press, 1968; Westfall, Ричард S.Never на отдыхе: Биография Исаака Ньютона. Cambridge: Cambridge University Press, 1980.

[5] Лейбниц сказал: "Я считаю, пространство должно быть что-то просто относительна, так как время ... Я считаю, что это будет порядка сосуществований, как раз на порядок последовательности." Герберт Александер, "Лейбница-Кларка переписки" Manchester University Press (1956), 3-й бумаге, § 4; реляционных физики Олаф сушилки и квантовые пространства, arXivig -qc/0404054v1, 13 апреля 2004 года.

[6] Конечно, вселенная, содержащая только ведро воды не обладают достаточной тяжести, который, чтобы вода из уплывает. Таким образом, в данном случае, поскольку мы имеем в виду обсудить ускорение в общем, представьте себе, вместо того, что вы были помещены внутрь большое ведро. Если ведро вращались бы вы себя чувствовали притяжения к ее краям. Претензии Маха, что без другую ссылку с помощью которого можно определить вращение ведра она не может вращаться. Таким образом, с этой точки зрения, невозможно в противном случае пустой Вселенной, почувствовать притяжение к стенам ведра.

[7] Как ни странно, Эйнштейн начал интеллектуальной деятельности, пытаясь доказать, что Мах был прав в своем реляционный подход.

[8] Во всем, что квантовая механика имеет дуализм волна-частица. Все, следовательно, имеет связанный с ним волны.

[9] публикации на эту демонстрацию можно найти по адресу - Physical Review Letters, DOI: 10.1103/PhysRevLett.78.5

[10] Даже без эффекта Казимира, как энергия вакуума объяснение будет по-прежнему держать в качестве допустимого и безопасного претензии по устоявшейся явление, известное как сдвиг Лэмба. Вывод звучит так: поскольку прогнозы для длин волн света, поглощенного и испускаемого молекулами (который совпадает только наблюдение, если физиков предположить, что молекулы содержат вибрирующие энергии нулевой точки) может быть продлен объяснить, как "вакуумные флуктуации изменяют частоты света, что водород атомов поглощать и испускать "нулевой энергии должны быть присущи флуктуации вакуума. "Те же основные теории, которая работает для молекул говорит о том, что вакуум содержит нулевой энергии тоже нет никаких оснований думать иначе.» (Дэвид Шига, "что-то из ничего", New Scientist, октябрь 2005. 34-37)

[11] Эти значения называются планковской длины (л _с), и время Планка (т _р). Там также существует минимальное дискретное значение массы называется массой Планка (м. _р), Планк зарядом (Q _р), и Планка температура (Т _р).

л _P = 1.616252 (81) »10 - ³⁵ м

т _р = 5,39124 (11) »10 - ⁴⁴ с

м _P = 2,17644 (11) '10 - ⁸ кг

_{д р} = 1,875545870 (47) х 10 ^-18 C

Т _р = 1.416785 (71) х 10 ³² K

(Курсив цифры являются теоретическими.)

Если интерпретировать среду времени как молекулярном или атомном композитный, то эти параметры можно легко понять, как физические величины, которые относятся к «молекул» человека или «атомы» в этой среде. Поддержка эта интерпретация исходит из того, что постоянные общей теории относительности и квантовой механики природных производных от этих фундаментальных констант.

Основной констант общей теории относительности и квантовой механики:

(С не характерной скорости пространства-времени, в просторечии называют скорость света, постоянная Планка и гравитационная постоянная.)

Эти константы могут быть получены из фундаментальных констант пространства квантов в следующем порядке:

л _P / T _P = C, L _P ³ / м _P т _P ² = G, м _P л _P ² / т _P = H

Рабочие назад, мы можем решить для л _р м _р и т _р с точки зрения общей теории относительности и квантовой механические константы (измеренные значения) таким образом:

л _Р = О Hg / с ³ т _Р = О Hg / с ⁵ м _Р = О УВ / г

Есть много других констант природы, которые появляются на протяжении всей физике, химии, электроники и т.д., которые также оказались природных композитов Планка параметров. Например, магнитная постоянная (μ _0), электрическая постоянная (ε _0), постоянная Больцмана (к), и волновое сопротивление вакуума (Z _0). Мы будем обсуждать эти отношения, и ряд других, более подробно в главе 16.