У нас было целое столетие, дабы привыкнуть к мысли о том, что простые вещества – жёсткие тела, жидкости и газы – имеют дискретную ядерную либо молекулярную структуру. Не имеет возможности ли быть дискретного строения и у пространства, и у времени? Пространство думается гладким континуумом, но это лишь из-за опыта, которым мы владеем, а также самые мудреные опыты через чур неотёсанны, дабы найти тот самый масштаб, в котором такая структура может себя показать.
Мы не знаем подробной микроструктуры пространства и времени, но самые общие рассуждения показывают, что они не смогут быть поделены на сколь угодно мелкие частицы. Деталь соответствующего масштаба возможно найдена лишь посредством излучения, имеющего длину волны меньше этого масштаба. К примеру, здания не преграждают путь радиоволнам длиной во довольно много метров, но отбрасывают тени, в то время, когда на них падает солнечный свет. Свет складывается из волн, имеющих длину в миллионную долю метра, исходя из этого ничто более мелкое нельзя увидеть посредством простого оптического микроскопа. Дабы рассмотреть более мелкие детали, требуются еще более маленькие волны (либо какие-то другие технические приспособления, такие как электронный микроскоп). Но в соответствии с квантовой теории, более маленькие волны связаны с бо?льшими квантами (либо порциями) энергии.
Основной единицей измерения квантов энергии помогает постоянная Планка (число, названное в честь великого физика Макса Планка, который столетие назад первым ввел представление о квантовании). До определенного момента мы можем искать все более мелкую деталь, со все возрастающей энергией применяя кванты, связанные со все более маленькими волнами. Но существует предел. Данный предел появляется, в то время, когда нужный квант имеет такую концентрацию энергии, что сворачивается в черную дыру. Это происходит при достижении планковской длины, которая приблизительно в 1019 раз меньше протона; любой квант с таковой маленькой длиной волны несет в себе столько же энергии, сколько образовывает энергия массы спокойствия 1019 протонов. Свету требуется приблизительно 10–43 секунд, дабы преодолеть это расстояние, и это «планковское время» – малейший временной промежуток, который возможно измерен. Исходя из этого кроме того пространство и время являются объектами квантовых эффектов. Однако по прочине слабости тяготения эти эффекты включаются в масштабах, намного меньших простых атомов, тогда как на обычных для мира атомов расстояниях управление берут на себя электрические силы. (Это последствие огромности нашего первого космического числа N.)
Кое-какие физики более склонны к догадкам, чем другие. Но кроме того самые наглые из них признают масштаб планковских величин как конечный предел. Мы не можем измерить расстояние меньшее, чем планковская протяженность; мы не можем разграничить два события (либо решить, какое из них случилось первым), в то время, когда временной промежуток между ними меньше планковского времени. Эти масштабы меньше атомов во столько же раз, во какое количество сами атомы меньше звезд. В этом царстве нет никаких возможностей для ярких измерений: для них потребуются частицы с энергией в миллион миллиардов раз выше, чем возможно взять в лаборатории.
Два великих «столпа науки» XX в. – это квантовая механика, действующая в микромире, и теория тяготения Эйнштейна, которая не включает квантовые понятия. У нас нет единой базы, дабы согласовать и объединить эти теории. Данный недостаток не препятствует ни прогрессу земной науки, ни формированию астрономии, в силу того, что большая часть явлений связаны или с квантовыми эффектами, или с тяготением, но не с тем и другим сходу. Благодаря нашему огромному числу N тяготением возможно пренебречь в микромире атомов либо молекул, где серьёзны квантовые эффекты. Квантовую неопределенность возможно проигнорировать в небесном царстве планет, звезд и галактик, где притяжение берет власть в свои руки. Но в начале квантовые вибрации могли потрясать всю Вселенную, и тяготение возможно серьёзным в масштабе одного кванта. Это происходит в масштабах планковского времени, 10–43 секунды. Чтобы выяснить, что происходило в первые мгновения Большого взрыва, либо узнать структуру пространства и времени территории сингулярности в черных дыр, нам необходимо объединение квантовой теории и теории тяготения.
Простое восприятие бессильно, в то время, когда речь заходит о скоростях, приближающихся к скорости света, либо о том, что происходит около черных дыр, в экстремальных условиях ранней Вселенной либо в микромасштабах, родных к планковской длине. Тут мы должны отбросить наши комфортные общепринятые представления о пространстве и времени: черные дыры (The Black Hole) смогут появляться и исчезать; пространство-время в этих маленьких масштабах может иметь хаотичную, напоминающую пену, структуру без четко определенного направления течения времени. Флуктуации смогут создавать новые области, каковые развиваются в отдельные вселенные. Пространство может иметь что-то вроде решетчатой структуры либо быть сотканным из узелков, как кольчуга. Время может стать таким, как пространство, исходя из этого в этом смысле нельзя говорить о начале времени.
Единственное место, где еще существует квантовая гравитация, – это центральная сингулярность в черной дыры, скрытая за горизонтом событий. Теорию, следствия из которой не проявляются нигде, не считая таких экзотических мест, тяжело проверить. Дабы принимать ее серьезно, она обязана либо полностью встроиться в какую-либо всеохватывающую теорию, которую возможно проверить различными методами, либо обязана восприниматься как уникальная, такая, к выводам из которой все неизбежно сводится.
Существует пара подходов, но нет единого мнения по поводу того, какой из них есть верным. (Стивен Хокинг (На момент подготовки к печати русского издания данной книги (март 2018 г.) Стивен Хокинг уже умер. – Прим. ред.) на данный момент бьется об заклад, что в течение 20 лет появится общая теория, не смотря на то, что и признает, что ему пришлось платить, проиграв подобное пари, которое он заключал 20 лет назад!) Самым амбициозным и многообещающим подходом есть, по всей видимости, теория суперструн, которая обходным манером идет прямиком к объединенной теории всех сил и в качестве дополнительного бонуса объясняет квантовую гравитацию.
На первый взгляд может показаться, что это противоречит утверждению о том, что число Q остается одним и тем же во всех масштабах. Однако Q в действительности рассчитывается как избыточная плотность, умноженная на квадрат масштаба длины. В соответствии с законам тяготения Ньютона, гравитационная энергия связи на поверхности сферы зависит от массы, деленной на радиус. Однако для сфер разной массы, но однообразной плотности масса зависит от (радиус)3, исходя из этого энергия связи отличается на (радиус)2. Следовательно, в более больших масштабах колебания плотности имеют меньшую амплитуду.
Совсем согласен, Вселенная циклична как вдох и выдох и это вечно. Но во Вселенной нет нигде пустоты, всё пространство заполнено чистой энергией, которая изменяя вибрации переходит в материю. Кто либо что этим руководит ?
Это в случае, если теория относительности верна и шесть чисел вселенной верны
Уильям Оккам привел взор на вещи, который в переводе с латинского свидетельствует: «Не нужно умножать сущности сверх нужного».
Из книги «Кварки, хаос и христианство» (John Polkinghorne, Quarks, Chaos and Christianity, SPCK Triangle Press, 1994).
Из книги «Воображение природы» (Nature’s Imagination) под редакцией Дж. Корнуэлла (Oxford University Press, 1998).
Где ещё во вселенной имеется достаточное количества вещества для порождения Большого взрыва? Лишь в черные дыры. Я верю в Микроструктура пространства и
Уильям Оккам привел взор на вещи, который в переводе с латинского свидетельствует: «Не нужно умножать сущности сверх нужного».
Не нужно усложнять то, что уже достаточно сложно.
Автор статьи не прав, так как Уильям Оккам привел взор на вещи и утверждение “Не нужно умножать сущности свер
Ливио и др. (Nature, 340, 281 1989) вычислили, как производство углерода чувствительно к трансформациям в закономерностях ядерной физики.
Следующие приятель за другом «гребни волн» в излучении любого атома либо молекулы связаны с их колебанием, которое, в сущности, есть микроскопическими часами. Вершины волн прибывают медленнее, в то время, когда источник удаляется и протяженность волны возрастает.
Квантовая теория и теория тяготения нужны для понимания физических явлений.
Из книги «Кварки, хаос и христианство» (John Polkinghorne, Quarks, Chaos and Christianity, SPCK Triangle Press, 1994).
Эта неуверенность по поводу экстремальных условий около сингулярности не подрывает нашей уверенности в существовании черных дыр либо в нашем понимании их свойств. Подобным образом тайна кварков не сокращает нашей уверенности в простой физике атомов, которая зависит от поведения электронов на орбитах в пара громадных масштабах.
«Инфляционная Вселенная: В отыскивании новой теории происхождения космоса» (The Inflationary Universe: The Quest for a New Theory of направляться Origins, Addison-Wesley, Reading, 1997).