Miért vannak korlátai, mit fizika tudja megjósolni
Ha felosztja az anyag a világegyetemben kisebb és kisebb alkatrészek, akkor előbb-utóbb eléri a határait, amikor szembesül egy alapvető és oszthatatlan részecske. Minden makroszkopikus objektumok lehet osztva egy molekulában, akkor is, atomok, akkor az elektronok (melyek alapvető) és a sejtmag, majd a protonok és a neutronok, és végül bennük fog Quark és gluonok. Elektronok, és gluonokból - példák a alapvető részecskék, amelyeket nem lehet osztani további. De hogyan lehetséges az, hogy a nagyon térben és időben azonosak voltak korlátozások? Miért léteznek értékek Planck, amely már nem osztható tovább?
Ahhoz, hogy megértsük az eredete a Planck-érték, meg kell kezdeni a két pillér, amely szabályozza a valóság: az általános relativitáselmélet és a kvantumfizika.
Az általános relativitáselmélet kötődik az anyag és energia létező világegyetem, a görbülete és a deformáció a tér-idő szövet. Quantum Physics leírja, hogy a különböző területeken, és a részecskék kölcsönhatásba egymással a téridő szerkezetének, köztük egy nagyon kis méretű. Két alapvető fizikai állandók, amelyek szerepet játszanak az általános relativitáselmélet: G - a gravitációs állandó a világegyetem, és c - a fénysebesség. G fordul elő, mert az index határozza meg a tér-idő deformáció jelenlétében az anyag és energia; c - mert terjed a gravitációs kölcsönhatás a tér-időben a fény sebességét.
A kvantummechanikában is van két alapvető állandók: c és h, ahol az utóbbi - a Planck-állandó. c - a sebességkorlátozás összes részecske, a sebesség, amellyel a szükségességét, hogy helyezze át az összes tömeg nélküli részecskék, és a maximális sebesség, amellyel meghosszabbíthatja semmilyen beavatkozást. Planck-állandó hihetetlenül fontos, hogy leírja, hogy a kvantált (helység) a kvantum energia szintjét a szemcsék közötti kölcsönhatások és az összes lehetséges kimenetelt az esemény. Egy elektron kering a proton, tetszőleges számú energiaszintet, de ezek mind megjelennek diszkrét lépésekben, és a mérete a következő lépéseket határozza meg h.
Keverjük össze a három állandók: G, C és H, és különböző kombinációi építeni skála hosszúság, a tömeg és az időben. Ezek ismertek, illetve, ahogy a Planck-hossz, Planck-tömeg és a Planck-idő. (Ez lehet építeni más értékek, mint például az energia Planck Planck-hőmérséklet, és így tovább). Mindez, a hossza általában a skála, a tömeg és az időben, amelyben - a hiányában más információ - jelentős lesz a kvantum hatások. Jó okunk van azt hinni, hogy ez a helyzet, és viszonylag könnyen érthető -, hogy miért.
Képzeld el, hogy egy részecske egy bizonyos tömeget. Ön azt kérdezi a kérdést: „Ha a részecske tömege, milyen kevés is kell tömöríteni, hogy ez lesz a fekete lyuk?”. Akkor is a kérdést: „Ha én egy fekete lyuk egy bizonyos méretet, mennyi időt vesz igénybe egy részecske mozog a fény sebessége, leküzdeni a távolságot megegyezik a mérete?”. Planck-tömeg, Planck hossz és a Planck idő pontosan megfelelnek ilyen értékek: egy fekete lyuk a Planck-tömeg a Planck hossza és átfedik a fény sebessége a Planck idő.
De a Planck-tömeg sokkal, de sokkal nagyobb tömegű, mint bármilyen részecskét, amit valaha teremtett; ez 10-szer nehezebb, mint 19 proton! Planck hossz, ugyanúgy 10 14-szer kisebb, mint bármilyen távolságra, amit valaha is feszegették, és a Planck-idő 10-25-szor kisebb, mint bármely közvetlen mérés. Ezek a skálák még soha nem volt közvetlenül elérhető számunkra, de fontos más okból: a Planck-energia (amely akkor kap azáltal, hogy a Planck-tömeg, E = mc 2) - a skála, amelyen a kvantum gravitációs hatások kezdenek szert fontosságát és jelentőségét.
Ez azt jelenti, hogy az energia ilyen nagyságrendű - vagy diskurzushoz rövidebb, mint a Planck skála hossza kevesebb, mint a Planck-hossz - a jelenlegi fizika törvényei meg kell szakítani. Jön szóba kvantum gravitációs hatásoknak, és az előrejelzések az általános relativitáselmélet már nem megbízható. A tér görbületét igen nagy, ezért a „háttér”, amit használni kell számítani a kvantum értékek, megszűnik továbbá, hogy megbízható. energiát és időt a bizonytalanság azt jelenti, hogy a bizonytalanságok magasabb értékeket, hogy tudjuk, hogyan kell kiszámítani. Röviden, számunkra ismerős a fizika nem működik már.
Mert a mi univerzumunk nem a problémát. Ezek az energia 10-es skálán 15-szer magasabb, mint azok, amelyek elérheti a Large Hadron Collider, és 100 millió szor nagyobb, mint a legnagyobb energiájú részecskék, amely megteremti a világegyetem (nagy energiájú kozmikus sugárzás), és még a 10 000-szer magasabb, mint a amely elérte az Univerzum azonnal az ősrobbanás után. De ha azt akartuk, hogy vizsgálja meg ezeket a korlátokat, van egy hely, ahol fontos lehet: a szingularitás található a központ a fekete lyukak.
Ezeken a helyeken tömeg szignifikánsan jobb Planck-tömeg tömörítést méretű, elméletileg kisebb Planck hossza. Ha az univerzumban létezik egy hely, ahol hogy minden sort egy és adja meg a Planck-rendszer, akkor ez az. Nem tudjuk, hogy ma, mert zárva az eseményhorizont a fekete lyuk, és nem érhető el. De ha elég türelmes - és sok türelemre van szükség - a világegyetem megadja nekünk a lehetőséget.
Látod, az idő múlásával, a fekete lyukak lassan bomlanak le. Integrálása kvantumtérelméletben a görbült téridő általános relativitáselmélet, hogy kis mennyiségű kibocsátott sugárzás a térben kívül az esemény horizonton, és az energia e sugárzás tömegéből származik a fekete lyuk. Idővel a fekete lyuk tömegét csökken, az eseményhorizont összenyomódik, majd 10 67 év a fekete lyuk tömege a Nap teljesen elpárolog. Ha tudnánk, hogy hozzáférjenek a teljes sugárzás, aki elhagyta egy fekete lyuk, beleértve az utolsó pillanatokban a létezéséről, akkor biztosan képes lenne összehozni a kvantum hatások, amelyek nem voltak előre jelzett a legjobb elméleteket.
Nem szükséges, hogy a tér nem lehet osztani kisebb egységekre, mint a Planck hossz, és hogy az idő nem lehet felosztva kisebb, mint a Planck idő. Egyszerűen tudjuk, hogy mi leírás a világegyetem, beleértve a fizika törvényei nem léphet túl ezen a skálán. Do kvantált tér? hogy időben folyamatosan áramlik a valóságban? És mit csinálunk azzal a ténnyel, hogy az összes ismert elemi részecskék az univerzumban tömege sokkal, de sokkal kisebb, mint a Planck? Ezek a kérdések a fizikában nincsenek válaszok. A Planck-skála nem alapvető visszaszorításában univerzum, ahogy van, hogy megértsük a világegyetem. Ezért továbbra is kísérletezni. Talán, amikor már több tudás, mi lesz az összes választ. Mégis.