Bölüm 2

Bölüm 3: Einstein'ın Mutlak Uzayzaman

Newton modeli gibi, fiziksel gerçekliğin Einstein'ın modeli mutlak bir kriter, o mutlak uzay denilen Nature nihai bir referans çerçevesi çağrıştırıyor. [7] Bu nedenle, genel görelilik, hızlanırken veya iplik edilebilir boş evrende bir kova göre. Uzayzaman biz çünkü zaman içinde uzay ve hareket ile hareket arasında tasvir samimi ilişki bu ivmesini tanımlamak için hangi referans sağlar.

Bir nesne tutarlı bir değişmeyen bir şekilde uzay üzerinden geçecek, o zaman hızlanan değildir. Bir nesnenin uzay yoluyla hareket değiştirir Ancak, - yönünü veya hızını değiştirerek - daha sonra nesne hızlandırdı. Zaman bir nesne deneyimi herhangi bir değişiklik bir uzay tecrübesi değişikliği ve tersi gerektirdiğinden, uzay hızlanma için bir ölçüttür. Bu uzay nihai referans çerçevesi yapan uzay aracılığıyla her nesnenin sürekli hareket - en azından makroskopik. Einstein, mutlak kriter etiketli Bu yüzden 'mutlak uzay.'

Bu biraz daha net yapmak için aşağıdakileri dikkate alın: Her nesnenin zaman ve uzayda hareket edebilir, ancak zaman ve mekan içinde olan birleşik hareketin her zaman ışık hızı (c) eşittir. Bir nesnenin sadece uzayda hareket edilebilir yelpazenin iki ucunda, burada hiç zaman içinde devam etmez, ya da sadece zaman içinde olup, burada hiç uzayda devam etmez.

Mutlak uzay Einstein'ın kavramı Newton'un mutlak uzay göre kesin bir ilerlemedir, ancak Doğada diğer tedbirler kesinlikle ilişkisel neden bunu ortaya koymuyor çünkü tam bir cevap olamaz. Bizim nihai bir referans çerçevesi (sıfır eğriliği bir uzay alanında) verir ama bu referans çerçevesinin yapı bize konum, hız, vb ilişkisel miktarlarda neden bir açıklama vermez.

Biz Doğa nihai referans çerçevesi keşfetmek için arayışında gelmiş gibi bu kadar uzak. Aynı anda ivme tanımlayan bir referans bize sağlamış ve ilişkisel önlemler (konum, hız, vb) benzersiz olduğu referans çerçevesi ile sabit değildir açıklayan neden yeteneğine sahiptir, bir - Biz uzay tam bir geometrik açıklama ile devam etmektedir. Ileri gitmek için biz şu anda bunu daha uzay dediğimiz şey hakkında çok daha fazla anlamak gerekir. Biz uzay şey olduğunu kurduk, ama ne? Uzay parçası olduğu, zaman parçası olduğu, çözgü ve dalgaların bazı özelliklerini, ve bu ivme anlamını aldığı tarafından referans oluşturur. Ama ne biz uzay dediğimiz bu şey? Nasıl biz tam eşlemek ya da bunu anlamak için mi? Neden bu uzay kesinlikle konum ve hız gibi şeyler tanımlamak değil ki?

Biz uzay ne olduğunu düşünmek de, uzay ve son zamanlarda keşfedilen zaman hakkında ipuçları bazı konuşalım. (Bu bölümde yöneltilen sorulara verilen cevaplar, uzay-zamanın yeni model bir giriş gerektiren Onlar girişten sonra bulunabilir -.. Bakınız Bölüm 10)

Ultimate Reference Frame Modern İpuçları

Kuantum fiziği ultramikroskopik alanda kuantum sinirlilik ile dolu olduğunu buldu. Bu ne anlama geliyor? Eh, her zamanki cevap sadece kafa karıştırıcı gibi terimler cevap vererek bir grafik açıklama kaçınmak gibi her ikisi de alanlarında ve / veya vakum dalgalanmaları, bir tartışma dahil eğilimindedir. Bu yanıltmak için herhangi bir niyet ile yapılmaz. Gerçek uzay tam bir resim hala kayıp olduğunu, kuantum sinirlilik (veya diğer kuantum mekanik oluşunda) hakkında herhangi bir tartışma, teknik ya da matematiksel olma eğilimindedir bu yüzden. Bununla birlikte, bu gözlemler, uzay-zamanın yapısını içine Glimpses olarak hizmet verebilir. Tam bir harita inşa amacımızda bize yardımcı olacak ipuçları - Onlar bize, uzay-zamanın yapısını nasıl olması gerektiğine dair ipuçları verebilir.

Hendrik Casimir, bu ipuçlarından biri öngörülmektedir. O, bir vakum içinde yer alır ve birbirlerine paralel olarak düzenlendiği zaman, iki yüksüz metal levha (veya ayna) birbirlerine doğru hareket öngörülmektedir. Bu iki plaka arasında çekim kuvveti bu hareketi açıklamak için çok çok zayıf ve uzay dışında hiçbir sisteme dahil olduğundan, bu etki çok ilginç.

Bu hareketi açıklamak için, Casimir kendisini boşluğa kuantum dalgalanmalar birçok moleküllerin kombine hareketleri nedeniyle bir basınç benzer olduğunu ileri sürdü. Bu varsayımdan yola çıkarak, o iki tabak birbirine çok yakın yerleştirildikleri zaman alan 'moleküler basıncı' biraz, çünkü 'moleküler hareket' içinde ve plakaları dışında ilgili farklılıkların plakaları arasındaki azaltmak gerektiğini gösterdi. Uzay gerçekten ilişkili biraz baskı varsa, bir dalga boyu / enerji ile sadece parçacıklar nedeniyle (Şekil 2-6) Diğer bir deyişle, daha sonra iki tabak birlikte "itilmiş" olacaktır [8] plakaları arasındaki boşluğu daha küçük olabilir boşluğu içinde iken, herhangi bir dalga boyunun / enerji parçacıklar plakaların dışında olabilir. Sonuçta bunları birbirinden iterek oranla birlikte plakaları iterek daha parçacıklar olmasıdır. Bu nedenle, plakalar küçük ziller bir çift gibi birlikte çarpışacak. Veya başka bir deyişle, sistem plakalar arasında daha az boşluk ile son bulur. Casimir uzayın interaktif geometri bu hareketi neden olacağını iddia etti. Biz artık Casimir etkisi olarak bakın.

[ŞEKİL PLACEHOLDER]

2-6 Casimir Etkisi Şekil.

Casimir 1948 yılında bu öngörü yapılmış olsa da, bu etkiyi ölçmek kadar hassas ekipmanlar 1996 yılına kadar teknolojik olarak mevcut değildi. Bu zaman dilimi boyunca, Casimir öngörüsü yaygın matematik sadece bir cilvesi olarak kabul edilmiştir. Daha sonra, 1997 yılında Steve Lamorreaux. Etkisi inandırıcı bir gösteri üretilen [9] "Casimir etkisi nanotechnologists için acil bir konu haline gelmiştir ile ilgili." Bugün (Saswato Das, 2008) Casimir etkisi güçlü bir şekilde kuantum alan sinirlilik savunuyor Bazı teorik 'moleküller' veya bir şekilde alan orta oluşturan 'atom' ile etkileşimin sonucudur. [10]

Bu neden önemlidir? Biz mikroskopik aleminde soruşturma zaman, uzay, nihai referans çerçevesi olarak işlevini kaybeder keşfedin. Biz artık nihai bir referans çerçevesi varsa, o Newton kepçe tarafından tanıtılan tüm sorularını yine cevapsız olur, çünkü bu önemli bir sorundur. Biz mikroskopik ölçeklerde çözülmez nihai bir referans çerçevesi keşfetmek kadar, karışıklık Bu bulut kalır. Bize mikroskobik dünyasına sunabileceği ipuçlarını incelemek için önemli olmasının nedeni budur. Biz doğanın yeni bir resmi tasvir için kullanabilirsiniz, o zaman bu resim doğal nihai referans çerçevesi açığa çıkarmalıdır. Böyle uyumlu bir kuram gelecekti netlik biz sonra ne olduğunu.

Insan aşkınlık Einstein'ın vizyonu bireysel olayların tamamen tutarlı hesap verir bir teori daha azını kabul gerektirir. Böyle bir teorinin doğru çalışarak açıklama gerektirir ve aktif olanlar fenomenleri araştırmak doğanın benzersiz olayların tüm farkına gerektirir. Her açıklanamayan olay bize fiziksel gerçeklik mevcut parçalanmış haritaları (veya açıklama) eksiklikleri hakkında bir şeyler söyler. Bu ipuçları çoğu mikroskobik alemin sıkı inceleme ihtiyacı doğrultusunda hareket edecek. Bizim açıklanamayan gizemleri köken burasıdır ve bu bizim fiziksel gerçekliğin daha zengin, tam haritası yeniden yazmak için hangi bizim en değerli ipuçları bulacaksınız. Kullanıcı bu ipuçlarını biraz daha inceleyelim.

2005 yılında Theodore A. Jacobson ve Renaud Parentani "dengesiz bir sıvı akışı sesin yayılma uzay-zaman eğri bir ışık yayılması yakından benzer." Olduğunu gösterdi bu eser, "uzay olabilir, gibi bir malzeme sıvı önerir , taneli olması ve ince ölçeklerde kendini referans tercih edilen bir çerçeve ... "(Jacobson ve Parentani 2005, 70) Ayrıca bu çıkarım destek kara deliklerin gerçekten siyah olmadığı Stephen Hawking'in ünlü argümanı geliyor sahiptirler. 1970'li yıllarda Hawking, kara delikler termal radyasyon yaydıklarını tahmin, ama uzağa yayılırken bir kara delik yüzeyine yayılan herhangi bir radyasyon sonsuz uzatılır ki görelilik talepleri - ölçmek imkansız kılmak. Germe Bu sonsuz olduğu uzay sonsuz bölünebilir olduğunu varsayar. Ama biz granüler olarak uzay ele alırsanız, o zaman bir sıvı sistem olarak betimliyor olabilir. Bunu yaptığımızda, "sıvının moleküler yapısı sonsuz uzanan keser ve bilinen fizik uzay-zamanın mikroskopik gizemler yerini alır." (Jacobson ve Parentani 2005, 70)

Bu yaklaşım, Hawking'in iddiasını destekleyecek, ancak bugüne kadar hiç kimse uzay için bir granül yapıya resmediyor fiziksel gerçeklik için bir çerçeve ile geldi. Bunun bir nedeni, böyle bir çerçeve fizikçiler bir arka plan bağımsız bir formülasyon dediğimiz olması gerektiğini olabilir. Bu çerçevede uzay-zaman içinde sıkışmış olması, kuantum alanların dalgalanmalar ya da sicim kuramının titreşimleri varsaymak anlamına gelir. Bunun yerine, bu formülasyon, bir mekansız ve zamansız çerçevesinde etkileşimlerin sonucu olarak kuantum etkileri açıklamak için gereklidir. Tanım olarak bu gereksinimi sadece daha yüksek boyutlu bir model yerine getirilmesi, ancak bugüne kadar, yüksek boyutlu modeller sezgisel tasviri kaçmış.

Biz mikroskopik bölge hakkında sahip başka ipucu uzay ve zaman için bu teorik asgari ayrık değerler var olur. [11] biz alanı bir bölge veya bir zaman aralığı bölmeye devam ederseniz, sonunda bir ölçekte daha fazla bölünmesinin gelecek bu parametrelerin anlamsız sonuçlar vermektedir. O boyutta boşluk aşağıda kendisini hiçbir tanımı korur çünkü Uzay Planck uzunluğu (L _p) daha küçük birimlere ayrılmış edilemez. Zaman boyutu olduğunu ölçeğinin ötesinde tanımı korumak değil çünkü Aynı şekilde, zaman Planck zamanı (t _p) daha küçük birimlere ayrılmış edilemez.

Bugün bu asgari limitler fiziksel varlığını destekleyen kanıtların bir bolluk var. Planck sabiti evrensel kuantum mekaniğinin formülasyonu içinde değerler kabul edilir. Doğal olarak bir ağırlık kuantum teorisi görünebilir Sadece boy çünkü İsveçli matematikçi Oskar Klein aslında benzersiz bir değer olarak 1926 yılında Planck uzunluğunun aldı. Yerçekimi doğrudan alan şekle bağlı olduğundan, bu değer gerekli bir şartı görünüyordu. Aksi takdirde, ışık hızı olarak bilinen - bu c, uzay hızı elde etmek için Planck uzunluğu ile kombine edilebilir yalnızca bir değer, çünkü Planck zamanda özel bir değerdir.

Bu Planck değerlerin varlığı mesafe ve Planck birimlerinin tam sayı katları zaman tüm önlemleri kısıtlar. Uzayda iki nesne arasındaki uzaklık 77 Planck uzunlukları bir mesafe olabilir, ama bunlar dışında 77.5 Planck uzunluk birimi olamaz. İki olay dışında 33 Planck zaman birimi oluşabilir, ama onlar dışında 33.5 Planck zaman birimi (chronons) oluşamaz.

Bu ipuçlarını tüm uzay bir sıvı olduğu fikrini yol - bir granül yapıya sahip olduğunu. Bu durum teknik ek boyutları değişmez fiziksel varlığını gerektirir çünkü bu noktada bazı geviş hak ediyor. Bu Doğanın tüm harita biz varsaydım daha boyutlu zengin olması gerektiği anlamına gelir. Biz bu boyutları anlamak ve keşfetmek nasıl anlamaya Eğer yepyeni bir bölge bize kadar açabilir. Biz bile anlamak, ya da keşfetmek, yabancı boyutları başlamadan önce Ama biz bir boyutu tam olarak ne anladığını ilgili olduğunu. Bu nedenle, tanımlamak ve fizikçiler tarafından ne anlama geldiğini araştırmak için artık açın 'boyutları.' Sonuçta, bu bizim yeni başlık belirler boyutlar anlayışımız olacak. Bizim yeni harita (o harita boyutları anlamak için nasıl) efsanesi nasıl okunacağını öğrenmek bizi nihayet Newton ve onun kova ortaya gizemleri çözmek mümkün kılacaktır.

[Bölüm Üç devam]

: Çıkacak kitaptan

Einstein'ın Sezgi
Thad Roberts

Temsil eden
Sam Fleishman
Edebiyat Sanatçılar Temsilciler
New York, New York

NOTLAR:

[1] "bazı büyük gemi güverte altları ana kabinde bazı arkadaş kendinizi Kapa çeneni, ve sizinle aynı bu sinekler, kelebekler ve diğer küçük uçan hayvanlar var. Içinde bazı balık su ile büyük bir kase var, onun altında geniş bir damara damla damla dökülen bir şişe asın. Gemi hala ayakta olan, küçük hayvanların kabin her tarafı eşit hızları ile uçmak ne kadar dikkatle gözlemlemek ve, arkadaşına bir şeyler atarak, sen mesafeler eşit olmak, bir başka daha bazı yönde hiçbir daha güçlü atmak ihtiyaç; birlikte ayaklarınızı ile atlama, her yöne eşit alanlarda geçmesi. Eğer dikkatlice bunları almış zaman, hareket üniforma değil, dalgalanan bu şekilde ve bu yüzden sürece, istediğiniz herhangi bir hız ile devam gemi var. Sen Stillman Drake, s tarafından tercüme değil en adındaki tüm etkileri değişikliği, ne de geminin hareket ya da halen ayakta olup olmadığını bunlardan herhangi anlayabiliyordu. "Galileo Galilei, Diyalog İlişkin İki Baş Dünya Sistemleri, 1632, keşfedeceksiniz . 186; Walter Isaacson, Einstein, s 108-9.

[2] Kip Thorne, 1979, Walter Isaacson, s Einstein Alıntı. 133.

[3] el-Farabi, 1951, 'Vakum Farabi'nin Madde,' N. Lugal ve A. Sayılı (der. ve çev.), Ankara: Türk Tarih Kurumu Basımevi.

[4] Isaac Newton, Principia, Mutlak Uzay ve Zaman Florian Cajori, trans, Berkeley ile ilgili Scholium:. California Press, 1934 Üniversitesi; Michael R. Matthews, Hackett Publishing Company Indianapolis / Modern Felsefe Bilimsel Zemin yeniden basım, Düzenlendi Cambridge, 1989, ss 139-146: Cohen, I. Bernard. Newton Devrimi. Cambridge: Cambridge University Press, 1980; Manuel, Frank E. Isaac Newton bir portresi. Cambridge, Massachusetts: Harvard University Press, 1968; at Rest Westfall, Richard S.Never: Isaac Newton Bir Biyografi. Cambridge: Cambridge University Press, 1980.

[5] Leibniz "zaman olduğu gibi ben, uzay sadece göreceli bir şey olması tutun ... zaman istiflerinden bir emirdir olarak ben, bu coexistences bir düzen olması tutun" dedi. HG Alexander, 'Leibniz-Clarke Yazışmalar,' Manchester University Press (1956), 3. kağıt, § 4; Olaf Kurutma 'İlişkisel Fiziği ve Kuantum Alan, arXivig -qc/0404054v1, Nisan 13, 2004.

[6] Tabii ki su sadece bir kova içeren bir evren uzakta yüzen gelen suyu tutmak tarafından yeterince ağırlık sahip olamazdı. Genel olarak ivme tartışmak anlamına yana Yani bu durumda, büyük bir kova içine yerleştirilmiş olduğunu bunun yerine hayal. Kova iplik olsaydı, onun dış kenarına doğru bir çekme hissediyorum. Mach iddiası başka bir referans olmaksızın hangi dönerken edilemez kovanın iplik tanımlamak olmasıdır. Bu nedenle, bu görünümde, bu kovanın çeperlerine doğru bir çekme hissetmeye, boş evrende mümkün değildir.

[7] İronik olarak, Einstein, Mach onun ilişkisel yaklaşım doğru olduğunu kanıtlamaya çalışarak entelektüel bir çaba başladı.

[8] kuantum mekaniğinde her şey bir parçacık-dalga ikiliği vardır. Herşeyi, bu nedenle, bir ilişkili dalga boyu vardır.

[9] Bu gösteri yayın bulunabilir - DOI Physical Review Letters,: 10.1103/PhysRevLett.78.5

[10] Hatta bir açıklama vakum enerji olarak Casimir etkisi olmadan hala Lamb kayması olarak bilinen köklü fenomen aracılığıyla geçerli ve güvenli iddia ettiği gibi tutardı. Çıkarım şöyle: ışık dalga boyları için tahminler emilir ve moleküllerin (fizikçiler titreşen moleküller sıfır noktası enerji içerir varsayalım varsa sadece gözlem eşleşeceğini) tarafından yayılan beri vakum dalgalanmaları ışık frekanslarını değiştirmek nasıl "açıklamak için uzatılabilir hidrojen atomlar emer ve yayar, "sıfır-nokta enerjisi vakum dalgalanmaları doğasında olmalıdır. "Molekülleri için çalışır aynı temel teorisi vakum çok sıfır noktası enerji içerdiğini söylüyor, yoksa inanmak için hiçbir neden yoktur." (David Shiga, "Hiçbir şey için bir şey," New Scientist, Ekim 2005:. 34-37)

[11] Bu değerler Planck uzunluğu (l _p) ve Planck süresi _{(t, s)} olarak adlandırılır. Ayrıca, Planck'ın kütle _{(m, s),} Planck'ın yükü _{(q, s),} ve Planck sıcaklığı (T _p) olarak adlandırılan kütle için asgari bir ayrık değeri vardır.

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

(İtalik rakamlar teorik değerlerdir.)

Bir molekül ya da atom kompozit olarak uzay-zamanın orta yorumlamak, daha sonra bu parametreleri kolayca bireysel moleküllerin ya da orta 'atom' ile ilgili fiziksel değerler olarak anlaşılabilir. Bu yorum için destek genel görelilik ve kuantum mekaniğinin sabitleri bu temel sabitler doğal türevleri olmasından kaynaklanır.

Genel görelilik ve kuantum mekaniğinin temel sabitler şunlardır:

(C, colloquially ışık hızı olarak anılacaktır uzayzaman karakteristik hızı, bir Planck sabitesi, ve G yerçekimi sabittir.)

Bu sabitleri aşağıdaki şekilde alanı quanta temel sabitler elde edilebilir:

l _P / t _P = c, l _P ³ / m _P t _P ² = G, m _P l _P ² / t _P = ħ

Bu şekilde genel rölativistik ve kuantum mekanik sabitleri (ölçülen değerler) açısından l _{p, m, s} ve t _p çözebilir geriye doğru çalışma:

l _P = Ö HG / c ^3, t _p = Ö HG / c ^5, m _P = Ö HC / g

Fizik, ayrıca Planck parametrelerinin doğal kompozit dönüşecek kimya, elektronik, vb boyunca tüm görünür Doğa birçok diğer sabit vardır. Örneğin: manyetik sabiti (μ _0), elektrik sabiti (ε _0), Boltzmann sabiti (k) ve vakum karakteristik empedansı (Z _0). Biz Bölüm 16 daha ayrıntılı olarak, bu ilişkiler ve diğer birkaç tartışacağız.