
第2章
第3部分:爱因斯坦的绝对时空
牛顿的模型一样,爱因斯坦的物理现实的模型唤起一个绝对的标杆,在“自然”的最终他被称为绝对时空的参照系。 [7]因此,根据广义相对论,否则空的宇宙,可以加速或旋转桶。 时空提供了参考,我们可以定义之间通过空间和时间的议案通过的议案中描绘了亲密的关系,因为这加速。
如果一个对象通过时空中一致不变的方式传播,那么它是不是加速。 然而,如果一个对象改变其议案通过时空 - 通过改变它的方向,或者其速度 - 对象已经加快。 因为任何一个对象的时间经验的变化要求改变其空间的经验,反之亦然,时空是加速的基准。 它是通过时空的每一个对象的不断运动,使时空的终极的参照系 - 至少宏观。 这是为什么爱因斯坦标记的绝对基准的绝对时空。
为了使这一点更清晰,考虑下列因素:每个对象都可以通过时间和空间移动,但其通过时间和空间的组合运动始终是等于光速(C)。 在对象只能通过空间移动频谱的两端,其中,它不会进步在所有通过的时间,或者只能通过时间 ,其中它不通过空间在所有方面取得进展。
爱因斯坦的绝对时空概念是明确了牛顿的绝对空间的改善,但它不能成为完整的答案,因为它没有揭示为什么在“自然”的其他措施,严格关系。 它给我们一个最终的参考帧(零曲率的时空领域),但结构,参照系不给我们解释为什么位置,速度等关系的数量。
这是因为我们已经在我们的追求,去发现自然的最终参照系来。 我们仍然是一个完整的几何描述时空 - 一个是能够同时我们提供了参考,定义加速,并解释为什么关系的措施(位置,速度等)不是唯一的,参照系固定。 百尺竿头更进一步,我们需要了解我们称之为时空比我们目前正在做的事情更多。 我们已经建立的时空是什么东西,但究竟是什么呢? 空间是它的一部分,时间是它的一部分,扭曲和涟漪,它的一些属性,并构建了参考,其中的加速度得到它的意义。 但是,这是什么东西,我们称之为时空? 我们如何充分映射或理解吗? 为什么是这个时空没有严格定义,如位置和速度的东西吗?
虽然我们思考什么时空,让我们讨论一些最近已发现的空间和时间有关的线索。 (本章中所提出的问题的答案需要我们新时空模型的介绍,他们可以被发现后,引进 - 。见第10章)
最终的参考框架的现代线索
量子物理学发现极微小的境界与量子恐慌弥漫。 这是什么意思? 好了,通常的答案往往包括谈话的领域和/或真空波动,这两者似乎回答只是因为混淆的条款,以避免图形的解释。 这是没有做过任何意图误导。 事实是一个时空的完整画面,至今下落不明,所以任何关于量子抖动(或任何其他量子力学的出现)的谈话,往往是技术或数学。 不过,这些意见可以作为进入时空结构一瞥。 他们可以给我们的时空结构必须如何线索 - 线索,这将有助于我们在我们的目标是构建一个完整的地图。
亨德里克·卡西米尔设想的线索之一。 他预言,两个不带电的金属板(或镜像)时,会向对方移动,它们被放置在一个真空,并相互平行排列。 由于这两个板块之间的引力太弱解释这项运动,没有什么比空间在系统内,这种影响是非常耐人寻味。
为了解释这项议案,卡西米尔空间本身的量子涨落类似于许多分子的联合提案造成了压力。 基于这个假设,他发现,当两个板块都放在非常接近对方“分子的压力”的空间,因为各自不同的“分子运动的内外板之间的板块略有下降。 (图2-6),换句话说,如果时空确实有某种压力相关,那么这两个板块将被“推”,因为只有一个波长/能源颗粒[8]比板块之间的差距较小,可内的差距,而任何波长/能量的粒子可以在板外。 其结果是,有更多的粒子比他们除了推板一起推。 正因为如此,板块冲突在一起,就像一对小钹。 或者换句话说,系统结束了与板之间的空间较小。 卡西米尔声称互动几何空间本身会导致此议案。 现在,我们把它作为Casimir效应。
[图PLACEHOLDER的]
图2-6卡西米尔效应。
卡西米尔尽管这一预测,在1948年设备足够灵敏来测量这种效果是不是技术,直到1996年。 在这段时间内,卡西米尔的预测普遍认为只是一种怪癖数学。 然后,在1997年史蒂夫Lamoreaux产生了令人信服的示范效果。 [9]今天,“处理的卡西米尔效应对纳米技术已成为一个紧迫的问题。”(Saswato达斯,2008年),卡西米尔效应强烈认为,量子场紧张一些理论“分子”或“原子”,不知怎的,构成空间的介质的相互作用的结果。 [10]
为什么这很重要吗? 当我们探索微观领域,我们发现,时空失去其功能,作为最终的参考框架。 这是一个重大的问题,因为如果我们不再有一个最终的参照系,然后介绍了牛顿的水桶问题变得悬而未决再次。 直到我们可以发现一个最终的参照系,不溶于微观尺度上,我们将继续在这混乱的云。 这就是为什么它是重要的,为我们研究微观领域可以提供的线索。 如果我们可以用它们来描绘自然的新的图片,然后图片自然应该揭示最终的参照系。 的清晰度,将来自这样一个连贯的理论,是我们所追求的。
爱因斯坦的人类超越的眼光,要求我们接受小于理论,给出了一个个别现象完全连贯的帐户。 对这种理论的工作需要我们成为所有需要,我们积极探讨这些现象的解释和独特的自然现象。 每一个原因不明的发生告诉我们一些有关我们现有的零散的地图(或描述)的物理现实的缺点。 这些线索大多朝向需要对微观领域的严格审查。 这是我们无法解释的奥秘起源,这是我们会发现我们最宝贵的线索,改写了更丰富,完整的物理现实地图。 让我们来探讨一些更多的线索。
2005年,西奥多答:雅各布森和雷诺Parentani的不均匀流体流动的声音的传播表明,“光在弯曲时空的传播密切类似于”这项工作表明,“时空,像料液,是颗粒状的,具有参考的首选框架表现上细密的鳞片......“(Jacobson和Parentani 2005年,70)进一步支持这一推断来自斯蒂芬·霍金的著名论点,黑洞是不是真正的黑色。 早在20世纪70年代,霍金预言,黑洞发出热辐射,但相对论,黑洞表面发射任何辐射会被无限拉长,因为它的传播距离的要求 - 使得它无法衡量的。 这无限延伸假定时空是无限可分的。 但是,如果我们把时空作为颗粒,然后我们可以描绘它作为一个流体系统。 当我们做到这一点,“流体的分子结构,减少了无限伸展,取代已知的物理时空的微观奥秘。”(雅各布森和Parentani的2005年,70)
这种做法将支持霍金的说法,但至今没有人来与物理现实,描绘了一个时空的颗粒状结构框架。 其中一个原因可能是这样一个框架必须是物理学家称之为独立制定背景。 这意味着,框架不能假定量子场的波动,或弦理论的振动,将卡内的时空。 相反,这个提法是需要解释的量子效应占空间和永恒的框架内相互作用的结果。 根据定义,只能满足这一要求在一个较高的三维模型,但到今天为止,高维模型已经摆脱了直观描绘。
我们对微观领域的另一条线索是,理论最小的时间和空间的离散值的存在。 [11]如果我们继续以地区划分的空间,或时间间隔,我们最终会到达一个规模需要进一步分工这些参数产生无意义的结果。 空间不能被分为单位小于普朗克长度(L P),因为低于这个大小的空间,本身保留没有定义。 同样,时间不能被分为单位小于普朗克时间(T P)因为时间维度不保留超出该规模的定义。
今天有大量的证据支持这些最低限度的物理存在。 普朗克常数在量子力学的制定普遍接受的价值观。 瑞典数学家奥斯卡·克莱因原本采摘作为一种独特的价值,因为它是唯一的长度,自然会出现在量子引力理论的普朗克长度在1926年。 由于重力直接连接到空间的形状,这个值似乎是一个必然要求。 普朗克时间是一个独特的价值,因为它是唯一的价值可与普朗克长度相结合,产生C,时空的速度-光速另有。
这些普朗克值的存在普朗克单位的整数倍数的距离和时间的限制措施。 在太空中的两个对象可以是一个77普朗克长度外的距离,但他们不能相距77.5普朗克长度单位。 两个事件发生相距33普朗克时间单位,但他们不能发生相距33.5普朗克时间单位(chronons)。
所有这些线索,导致时空的想法,是一种流体 - 它具有粒状结构。 这一点,因为这种情况在技术上需要文字的额外维度的物理存在一些值得反刍。 这意味着,自然全图必须尺寸更丰富,比我们假设。 如果我们弄清楚如何理解和探索这些方面可能会打开一个全新的境界我们。 但在此之前,我们甚至可以开始理解,或探索,陌生的尺寸,它是中肯的,我们准确地了解一个维度。 因此,我们现在谈物理学家的意思是“尺寸来定义和探索。” 最终,这将是我们理解的尺寸,决定了我们新的航向。 学习如何阅读我们的新的地图(如何理解在该地图的尺寸)的传说,将使我们最终解决牛顿和他的水桶所揭示的奥秘。
从即将出版的新书:
爱因斯坦的直觉
萨德·罗伯茨
代表
山姆弗莱什曼
文学艺术家代表
纽约,纽约
注意事项:
[1] “闭上你的嘴与一些朋友在一些大型船甲板以下的主舱,与你有这些相同的苍蝇,蝴蝶和其他小型的飞行动物。 有一些鱼与水的大碗,挂瓶,一滴一滴成广船底下清空。 与船舶停滞不前,仔细观察小动物与机舱各方平等的速度飞行;,扔东西给您的朋友,你需要扔在某些方向更强烈,比其他的距离是相等的;你用双脚跳跃起来,通过在每一个方向的平等空间。 当您已经获得所有这些东西,仔细,有任何你喜欢的速度进行的船舶,只要运动是统一的,而不是波动这样。 你会发现至少在所有命名的影响的变化,也可以告诉从其中的任何船舶是否被移动或原地踏步。“伽利略对话关于两个主要世界体系中,1632年,翻译,斯蒂尔曼·德雷克。 186;沃尔特·艾萨克森,爱因斯坦,页108-9。
[2]基普·索恩,1979年,由沃尔特·艾萨克森,从爱因斯坦的报价。 133。
[3] AL-法拉比,1951年,“法拉比在真空条”:N. Lugal和答Sayili(编辑和反式),安卡拉土耳其Tarih Kurumu Basimevi的。
[4]艾萨克·牛顿绝对空间和时间,反,伯克利弗洛里安Cajori训诂学原理“:加州大学出版社,1934年大学;重印现代哲学中的科学背景,由迈克尔·马修斯,哈克特出版公司印第安纳波利斯/编辑剑桥,1989年,第139-146:科恩,一伯纳德。 牛顿革命。 剑桥:剑桥大学出版社,1980;曼努埃尔,弗兰克·E.牛顿的画像。 马萨诸塞州剑桥:哈佛大学出版社,1968年西部荒野,理查德S.Never在休息:艾萨克·牛顿的传记。 剑桥:剑桥大学出版社,1980。
[5]莱布尼茨说,“我认为空间只是相对的东西,随着时间的......我认为它是一个共存的秩序,因为时间是为了继承”。HG亚历山大,“莱布尼茨克拉克函授”曼彻斯特大学出版社(1956年),第三届纸,§4奥拉夫干燥的关系物理和量子空间,arXivig -qc/0404054v1,2004年4月13日,。
[6]当然,宇宙只包含一桶水无法拥有足够的引力,保持水飘走。 因此,在这种情况下,因为我们的意思是讨论在一般的加速,想象,而不是你被定位在一个大桶里。 如果桶旋转时,你会觉得拉向它的外边缘。 马赫的说法是,如果没有另一个参考定义桶,它不能被纺纱纺纱。 因此,在这种观点,这是不可能的,否则空的宇宙,觉得拉向墙壁桶。
[7]具有讽刺意味的,爱因斯坦开始了他的智力努力,试图证明,马赫在他的关系的做法是正确的。
[8]在量子力学的一切有一个粒子波二象性。 ,因此,一切都有一个关联的波长。
[9]可以发现在这个示范的出版- “物理评论快报作者:10.1103/PhysRevLett.78.5
[10]即使不作为解释真空能量的卡西米尔效应仍然会保持作为一个通过行之有效的现象被称为兰姆位移的有效和安全的要求。 推理是这样的:由于吸收光的波长的预测和分子(只匹配的观察,如果物理学家认为振动的分子包含零点能)所排放的,可以扩展到解释如何“真空波动改变光的频率,氢原子吸收和发射,“零点能量必须是在真空波动的内在。 说,真空也包含零点能量“相同的基本理论,分子工程,否则没有理由相信。”(贺大卫“,不劳而获,”新科学家“,2005年10月:34-37。)
[11]这些值被称为普朗克长度(L P),和普朗克时间(T P)。 此外,还存在的质量最低的离散值,称为普朗克质量(M P),普朗克电荷(Q P),和普朗克温度(T P)。
L P = 1.616252(81)'10 - 35米
T P = 5.39124(11)'10 - 第44号
M P = 2.17644(11)'10 - 8公斤
q P级 = 1.875545870(47)×10 -18ç
T P = 1.416785(71)×10 32 K,
(斜体数字都是理论上的。)
如果我们解释为分子或原子复合时空的媒介,那么这些参数可以很容易理解的,涉及到个人的分子“或”原子“,中型的物理值。 支持这种解释来自一个事实,即广义相对论和量子力学常数这些基本常数的自然衍生物。
广义相对论和量子力学的基本常数:
(三是通俗地称为光速,时空特征的速度,是普朗克常数,G是引力常数。)
这些常量可以从下列方式中的空间量子的基本常数:
L P / T P = C,L P 3 / M P T P 2 = G M P L P / T P级 = H
向后工作,我们可以为l P,M P T P在广义相对论和量子力学常数(测量值),在这种方式解决:
L P = O HG / C,T P = O HG / C 5,M P = O HC / G
还有许多其他的自然常数,出现在整个物理,化学,电子等,也变成是普朗克参数自然复合材料。 例如:磁常数(μ0),介电常数(ε0),玻尔兹曼常数(K),真空的特性阻抗(z 0)。 我们将讨论这些关系,和其他几个人,在第16章更详细。