spacebg covers

Снишиха границата за квантовите флуктуации на пространството и времето
Мисия: Chandra X-ray Space Observatory


Увеличаване Наблюдавайки светлината от далечните квазери, учените са се упитали да уловят квантовите трептения на пространството и времето. За сега, безуспешно. Image Credit: X-ray: NASA/CXC/FIT/E. Perlman; Illustration: CXC/M. Weiss

Съвременната наука разглежда трите измерения на пространството и стрелата на времето като един континиум, образуващ една по-висша основна структура на реалността, наречена пространство-време. Съвсем естествено, тази структура е обект на изследване и едно от нещата които сме открили за нея е, че дори и при най-малки мащаби, разстоянията и времетраенето изглеждат че са гладки и безструктурни. Въпреки това, някои аспекти на квантовата механика, която е една изключително успешна теория обясняваща физиката на атомите и субатомните частици, предвиждат че времето и пространството не трябва да бъдат гладки. Вместо това, те трябва да се отличават с пенест, бурен характер, което трябва да се забелязва при много малки мащаби. Тези миниятурни региони са постоянно променящи се, при тях пространството и времето вече не са точни а се колебаят около някакви стойности.

Един от начините да се мисли за пространство-времето е като повърхност на океан. Ако се лети със самолет повърхността на водата ще изглежда напълно гладка, но ако се снишим достатъчно ниско вече ще видим не само вълните, но и малките мехурчета пяна, които се променят постоянно. Когато говорим за атомни мащаби, мехурчетата на пространство-времето са толкова малки, че до момента нито един инструмент не е успял да се сниши толкова ниско, че да забележи техните флуктуаци.

Въпреки всичко, съществуват косвени доказателства, че подобни трептения се случват и учените са изчислили, че те ще станат различими при мащаби около десет милиарда пъти от диаметъра на ядрото на водородния атом. Толкова малки области не могат да се наблюдават директно и положението всъщност изглежда напълно безнадеждно.

Все пак, ако пространство-времето наистина е с пенеста структура, тогава ще съществуват ограничения по отношение на точността, с която разстояния могат да бъдат измерени. Малко е трудно да доловим, още повече да си представим, че един сантиметър разстояние навсякъде във Вселената всъщност постоянно варира с наистина невероятна скорост някъде след 25 знак след десетичната запетая, но подобно трептене ще окаже влияние върху квантите светлина.

Когато светлината се движи през изменящото се пространство, тя трябва постепенно да записва тази информация като постепенно променя дължината си. Само че, мащабите за които говорим са толкова малки, че е необходимо движение през милиарди светлинни години разстояние за да се получи натрупване в проценти, които в най-добрия случай да намекнат за пространствените флуктуаци.

Използваните наблюдения са в рентгенови и гама-лъчи идващи от много далечни квазари. Учените прогнозират, че натрупването от несигурността на разстоянието ще е достатъчно, че фотоните да се размият или дори изчезнат. Дължината на вълната, която се размива и изчезва трябва да зависи от модела на пространство-времевата пяна, който се изследва.

Но рентгеновите наблюдения от Чандра на далечните квазари изключват случайното дифузиране на фотоните. Гама-лъчевите наблюдения от Ферми, както и много наземни обсерватории също не са забелязали подобни трептения. И така, данните сочат, че пространство-времето е гладко или такова каквото го чувстваме самите ние в нашия свят, до разстояния 1000 пъти по-малки от ядрото на водородния атом.

Някъде надолу, може би след милиард пъти по-кратки дължини, нашите мерки ще изгубят значение, там няма никакъв смисъл да мерим дължини понеже те ще варират трилиони пъти в секунда. Всъщност и самата секунда ще изгуби значение или по-точно 10 на степен 40 част от секундата, която също ще бушува напред-назад във времето с невероятна бързина. Може би, някога човека ще може да наблюдава тези трептения, но за момента това изглежда невероятно и далечно.


  • 1136
  • 0
  • May 29, 2015

Коментар
Подобни публикации