فضا-زمان صاف یا زبر?

Paul M. ساتر است یک اخترفیزیکدان در SUNY استونی بروک و Flatiron موسسه میزبان بخواهید یک فضانورد و فضای رادیوو نویسنده کتاب “جای خود را در جهان.” ساتر کمک این مقاله به Space.com’s کارشناس صدای: Op-Ed & بینش.

آنچه اساسی است ماهیت واقعیت ؟ فضا-زمان چهار بعدی پارچه از جهان ما — در نهایت صاف در ریزترین مقیاس و یا چیز دیگری است ؟

به نظر می رسد غیر ممکن است برای اندازه گیری اما با قدرت پیشرفته تلسکوپ مشابه از طریق میلیاردها سال نوری فاصله محققان شروع به نگاه کردن. عمیق کردن.

مرتبط با: تاریخ و ساختار جهان (infographic)

نهایی پارچه

انیشتین نظریه نسبیت عام تنها راهی است که ما درک می کنیم گرانش و از طریق آن خاردار و برهم کردن از ریاضیات ما آمده اند به دانستن چیزی به نام “فضا-زمان” چهار بعدی ساختار (سه بعد فضا و یک زمان) بافته شده با هم به یک واحد پارچه.

در زبان نسبیت ماده و انرژی خم شدن و تار و پود فضا-زمان و در پاسخ به خم شدن و تاب برداشتن فضا-زمان می گوید ماده و انرژی چگونه به حرکت چیزی است که ما در مجموع تجربه به عنوان “گرانش.”

به منظور برای ریاضی نسبیت عام به کار این بافت فضا-زمان به صورت کاملا صاف و در اندک از فلس است. مهم نیست که چقدر شما زوم در فضا-زمان را همیشه به عنوان چین و چروک-رایگان که به تازگی پیراهن اتو. بدون سوراخ و بدون اشک, هیچ دولایه. فقط خالص و پاک و صافی. بدون این صافی ریاضیات گرانش به سادگی شکستن.

اما نسبیت عام نیست تنها چیزی که به ما گفتن در مورد فضا-زمان است. ما نیز باید مکانیک کوانتومی (و جانشین آن تئوری میدان کوانتومی). در دنیای کوانتوم, همه چیز میکروسکوپی توسط تصادفی شانس و احتمالات. ذرات ظاهر می شود و ناپدید می شوند در یک لحظه متوجه (و معمولا زمان حتی کمتر از آن). زمینه می توانید با تکان و لرزش با تمام خواهد شد خود به خود. و هیچ چیز می تواند تا کنون شناخته شده است.

و بنابراین به عنوان فیزیکدان جان ویلر اشاره کرد در سال 1960 اگر ما به زوم کردن به اندک ممکن است مقیاس (چیزی به نام مقیاس پلانک است که حدود یک میلیاردم یک میلیاردم یک میلیاردم یک میلیاردم یک متر) فضا-زمان نباید صاف به نظر می رسد در همه. به جای آن باید یک roiling جوش, ظروف سرباز یا مسافر — عصبانی frothing سوپ ذرات به طور مداوم پاره چاله ها در فضا-زمان و وصله آنها را دوباره قبل از هر کسی در جهان ماکروسکوپی استفاده نمي نماييد.

مرتبط: جهان: انفجار بزرگ در حال حاضر در 10 گام آسان

شهر قدیمی جاده

اما هر دو این دیدگاه ها از فضا-زمان می تواند درست در همان زمان. یا نسبیت عام درست است و فضا-زمان است صاف یا مکانیک کوانتومی درست است و فضا-زمان دلپذیری است. فیزیکدانان فکر می کنم که جواب نهایی نهفته در ترکیبی از این دو دیدگاه چیزی به نام کوانتومی گرانش است. و ما نمی در حال حاضر می دانید که جواب نهایی به نظر می رسد. بنابراین اگر ما می تواند نرم افزار باز کردن فضا-زمان و نگاهی به ریزترین مقیاس, شاید ما می تواند برخی از سرنخ به آنچه که واقعا در رفتن است.

اگر فضا-زمان است که واقعا پر از کف و حباب و سپس این باید بر هر چیزی عبور از فضا-زمان است. برای مثال یک پرتو نور رفتن همراه خود را شاد روبرو می شوند و تمام انواع میکروسکوپی برجستگی و jostles — یک Planckian شن مسیر به جای صاف بزرگراه.

گاهی اوقات کسانی که کمی jostles را به نور افزایش nudging تا انرژی خود را در سطح و گاهی اوقات این نور در برخورد خواهد شد کمی دست انداز سرعت کاهش آن. اثر خالص این است که نور سفر از طریق یک کف فضا-زمان را به آرامی گسترش انرژی است.

این اثر فوق العاده, فوق العاده دقیقه آنقدر کوچک ما احتمالا نمی تواند امید برای اندازه گیری آن در یک آزمایشگاه. اما خوشبختانه طبیعت می تواند با ارائه یک آزمایشگاه برای ما. اگر ما می تواند پیدا کردن یک خوب و منسجم باریکه ای از نور در فضا (به عبارت دیگر یک فضای طبیعی لیزر) که پرتو نور در بیش از میلیاردها سال به ما تلسکوپما می توانید اندازه گیری در انرژی و استفاده از آن برای اندازه گیری frothiness از فضا-زمان است.

کف برای اسپرسو

که دقیقا همان چیزی است که یک تیم از ستاره شناسان انجام, ارسال نتایج خود را برای انتشار در Monthly Notices of the Royal فصل های جامعه و همچنین ارسال به آنلاین قبل از مطبوعات و سایت arXiv. و در کامل تصادفی آنها جستجو برای frothiness از فضا-زمان با استفاده از … اسپرسو. نه نوشیدنی. اسپرسو به Echelle طیف برای راکی Exoplanet و پایدار Spectroscopic, مشاهدات یک دستگاه مستقر در رصدخانه جنوبی اروپا را تلسکوپ بسیار بزرگ.

همانطور که از نام آن پیداست, اسپرسو, طراحی نشده است به جستجو برای فضا-زمان frothiness اما آن را تبدیل به بهترین ابزار برای این کار است. و ستاره شناسان اشاره کرد و آن را در یک منبع کامل: اجرا از آسیاب گاز ابر نشستن بیش از 18 میلیارد سال نوری دور است. آنچه باعث می شود این گاز خاص ابر به خصوص مفید است که دو واقعیت. یکی وجود دارد روشن منبع نشسته و فقط پشت آن روشن آن است. و دو وجود آهن در ابر است که جذب نور پس زمینه در یک طول موج خاص.

بنابراین از دیدگاه, روی, زمین, اگر فضا-زمان است که کاملا صاف است که شکاف در پس زمینه نور ناشی از ابر های گاز باید فقط به عنوان باریک که اگر ابر نشسته بود درست در کنار ما است. اما اگر فضا-زمان است که کف و سپس نور سفر بیش از میلیاردها سال نوری را گسترش تغییر عرض شکاف.

اخترشناسان نمی پیدا کردن هر گونه اشاره frothiness که به این معنا نیست که وجود ندارد — آن را فقط بدان معناست که اگر فضا-زمان است که از کف ما نیاز به بیش از 18 میلیارد سال نوری به آن را ببینید با ما تکنولوژی فعلی. اما نتایج قادر به رد کردن برخی از مدل های کوانتومی گرانشارسال آنها را به ضرب المثلی زباله دانی فیزیک تاریخچه.

و اگر در آینده آزمایش کند پیدا کردن نشانه ای از frothiness? این امر می تواند ما اولین پنجره به دنیای کوانتومی گرانش چیزی فیزیکدانان شده اند جستجو برای پس از 1950s. و آن را ممکن است همه نشان داد توسط برخی از تصادفی gas cloud.

ادامه مطلب: “یک حد پلانک در مقیاس کف با اسپرسو

شما می توانید گوش دادن به درخواست یک فضانورد پادکست در آیتونزو بر روی وب در http://www.askaspaceman.com. پرسیدن سوال های خود را در توییتر با استفاده از #AskASpaceman یا زیر پل @PaulMattSutter و facebook.com/PaulMattSutter. دنبال کنید با ما در توییتر @Spacedotcom یا Facebook.

tinyurlis.gdu.nuclck.ruulvis.netshrtco.de

Leave a reply

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>