Выбор фона:
/ Новости сайта / Наука и Технологии / Из чего состоит пространство-время?
15.11.2015

Из чего состоит пространство-время?

Оценка: 5.0    8066 12 Наука и Технологии
17:53
Одним из самых странных аспектов квантовой механики является запутанность, поскольку две запутанных частицы влияют друг на друга через огромные дистанции, что, на первый взгляд, нарушает фундаментальный физический принцип локальности: то, что происходит в определенной точке пространства, может повлиять только на точки поблизости. Но что, если локальность — и само пространство — не так уж фундаментальны, в конце концов? Джордж Массер исследует возможные последствия этого в своей новой книге „Spooky Action At a Distance". («Жутким действием на расстоянии» квантовую запутанность назвал Альберт Эйнштейн).

Когда философу Дженнан Исмаэль было десять лет, ее отец, уроженец Ирака, профессор Университета Калгари, купил большой деревянный шкаф на аукционе. Порывшись в нем, она наткнулась на старый калейдоскоп и была в восторге. Она экспериментировала с ним часами и выясняла, как он работает. «Я не говорила сестре, что нашла его, потому что боялась, что она заберет», — вспоминает она.

Когда вы заглядываете в калейдоскоп и поворачиваете трубу, разноцветные фигуры начинают расцветать, крутиться и объединяться, казалось бы, совершенно необъяснимым и непредсказуемым образом, как если бы оказывали друг на друга жуткое действие на расстоянии. Но чем больше вы ими восхищаетесь, тем больше вы подмечаете закономерностей в их движении. Формы на противоположных концах вашего поля зрения меняются в унисон, и эта симметрия позволяет вам понять, что происходит в действительности: эти формы не физические объекты, а изображения объектов — осколков стекла, который проворачиваются внутри зеркальной трубы.

«Там один кусочек стекла, который избыточно представляется в разных частях пространства, — говорит Исмаэль. — Если сосредоточить внимание на общем охватывающем пространстве, физическое описание трехмерного калейдоскопа будет довольно прямолинейной причинно-следственной историей. Есть кусочек стекла, он отражается в зеркалах, и так далее». Увиденный в реальности, калейдоскоп больше не является загадкой, хотя и по-прежнему удивляет.

Спустя несколько десятилетий, готовясь к речи о квантовой физике, Исмаэль вспомнила о калейдоскопе и купила новенький, блестящую медную трубу в бархатном чехле. Он стал, как ее осенило, метафорой нелокальности в физике. Возможно, частицы в экспериментах с запутанностью или галактиках в далеких галактических пределах ведут себя странно, поскольку являются проекциями — вторичными творениями, в некотором смысле — существующих в совершенно другой области объектов.

«В случае с калейдоскопом мы знаем, что должны делать: мы должны увидеть всю систему; мы должны увидеть, как создается образ пространства, — говорит Исмаэль. — Как построить аналог этого для квантовых эффектов? Для этого нужно увидеть космос, который мы знаем — повседневный космос, в котором мы проводим измерения событий, расположенных в разных частях космоса — как неразрывную структуру. Возможно, когда мы смотрим на две части, мы видим одно и то же событие. Мы взаимодействуем с одним и тем же элементом реальности на разных участках пространства».

Вместе с другими она ставит под сомнение допущение, которому следует почти каждый физик и философ со времен Демокрита, что пространство является глубочайшим уровнем физической реальности. Подобно тому, как сценарий пьесы описывает действия актеров на сцене, но предшествует сцене, законы физики традиционно принимают существование пространства как должное. Сегодня мы знаем, что вселенная — это нечто большее, чем просто вещи, расположенные в пространстве. Явление нелокальности перепрыгивает пространство; нет никакого места, где бы оно было ограничено. Оно проявляется на уровне реальности глубже пространства, где уже не имеют значения понятие расстояния, где далекие вещи находятся будто бы рядом, словно одна и та же вещь проявляется больше чем в одном месте, подобно многочисленным изображениям одного стеклышка в калейдоскопе.

Когда мы задумываемся о терминах на таком уровне, связь между субатомными частицами на лабораторном столе, внутри и снаружи черной дыры и между противоположными частями вселенной уже не кажется такой жуткой. Майкл Хеллер, физик, философ и теолог Папской академии теологии в Кракове, Польша, говорит: «Если вы согласитесь с тем, что на фундаментальном уровне физика нелокальна, все будет вполне естественным, поскольку две частицы, которые находятся далеко друг от друга, пребывают на одном фундаментальном нелокальном уровне. Для них пространство и время не имеют значения». Только когда вы пытаетесь визуализировать эти явления с позиции пространства — что простительно, поскольку мы привыкли так думать — они смущают наше понимание.

Идея глубокого уровня кажется естественной, поскольку, в конце концов, физики всегда к ней стремились. Всякий раз, когда они не могли понять некоторые аспекты нашего мира, они предполагали, что пока не добрались до дна всего этого. Они приближали и видели строительные блоки. То, что жидкая вода может кипеть или замерзать, отчасти загадочно. Но эти преобразования имеют смысл, если представить жидкое, газообразное и твердое состояние не элементарными субстанциями, а разными формами одного фундаментального вещества.

Аристотель считал разные состояния воды различными воплощениями так называемой первичной материи, и атомисты — прозорливо — думали, что атомы перестраиваются в более жесткие или свободные структуры. En masse, эти строительные блоки вещества приобретают свойства, которым по отдельности им не хватает. Точно так же пространство может состоять из частей, которые сами по себе не пространственные. Эти части тоже могут разбираться и пересобираться в непространственные структуры вроде тех, что намекают на черные дыры и Большой Взрыв.

«Пространство-время не может быть фундаментальным, — говорит теоретик Нима Аркани-Хамед. — Оно должно состоять из чего-то более простого».

Это мышление полностью переворачивает физику. Нелокальность больше не загадка; это реальность, а настоящей загадкой становится локальность. Когда мы больше не можем принимать пространство как должное, нам придется объяснить, что это такое и из чего возникает, самостоятельно или в процессе объединения со временем.

Очевидно, строительство пространства не будет таким же простым, как слияние молекул в жидкость. Какими могли бы быть его строительные блоки? Обычно мы говорим, что строительные блоки должны быть меньше вещей, которые из них состоят. Если собрать подробную Эйфелеву башню из зубочисток, вам не придется объяснять, что зубочистки меньше башни.

Но когда дело доходит до пространства, нет никакого «меньше», поскольку размер сам по себе это пространственное понятие. Строительные блоки не могут предшествовать пространству, если оно должно их объяснять. У них не должно быть ни размера, ни места; они должны быть повсюду, по всей вселенной и нигде одновременно, чтобы в них нельзя было ткнуть. Что для вещи будет означать отсутствие позиции? Где она будет? «Когда мы говорим о вытекающем пространстве-времени, оно должно вытекать из неких рамок, от которых мы очень далеки», — говорит Аркани-Хамед.

В западной философии царство за пределами пространства традиционно считалось царством за пределами физики — местом присутствия Бога в христианской теологии. В начале 18 века «монады» Готфрида Лейбница — который он представлял примитивными элементами вселенной — существовали, подобно Богу, вне пространства и времени. Его теория была шагом в сторону возникающего пространства-времени, но оставалась в области метафизики, будучи слабо связанной с миром конкретных вещей. Если физики преуспеют в объяснении возникающего пространства, им придется разработать и собственную концепцию отсутствия пространства.

Эйнштейн предвидел эти трудности. «Возможно… мы должны отказаться, в принципе, от пространственно-временного континуума, — писал он. — Вполне можно представить, что изобретательность человека однажды найдет методы, которые сделают этот путь возможным. В настоящее время, впрочем, такая программа выглядит как попытка дышать в пустом космосе».

Джон Уилер, известный теоретик гравитации, предположил, что пространство-время построено из «прегеометории», но признал, что это просто «идея ради идеи». Даже Аркани-Хамед разделяет его сомнения: «Эти проблемы очень сложные. Обсуждать их привычным для нас языком невозможно».

Что заставляет Аркани-Хамед и его коллег продолжать, так это обнаружение своего рода способов, которые описывал Эйнштейн — способов описать физику в отсутствии пространства, вздохнуть в вакууме. Он объясняет эти попытки с точки зрения истории: «2000 с лишним лет люди задавались вопросами о глубокой природе пространства и времени, но они были преждевременными. Мы, наконец, прибыли в ту эпоху, где вы можете задать эти вопросы и надеяться получить некоторые осмысленные ответы».

 

Поделитесь в социальных сетях

Комментарии 12

0  
soymanik 06.05.2016 17:22 [Материал]
Если предположить что наш мир матрица,то как выглядит тот мир в котором ета матрица создана, есть ли там такие фундаментальные понятия как -пространство,время,отличаемость,размерность? Или там другие фундаментальные понятия! wacko
0  
msozzy 16.11.2015 06:32 [Материал]
Пока не разработают теорию поля нихрена не будет . Зачем собще время совать в измерения , давайте туда еще силу света и силу тока вопрем , а почему и нет . Все потому что без него формулы пейсштейна не работают ? Если скорость света всего лищ предел распростронетия волны в поле и нет никакого искривления . Ведь если какой- то чел прёт от наблюдателя на всех парах и у него там что-то замедляется , то с таким-же успехом можно сказать что чел стоит на месте , а наблюдатель от него удаляется . Получается что часы идут у них одинаково . И эксперемент с будильником на самолете тоже ещё ничего не значит , самолет на высоте 10км испытывает меньшее притяжение чем биг-бен на земле и в этом поле процессы могут идти незначительно по другому .
0  
Аня 16.11.2015 06:27 [Материал]
В материальной Вселенной важность фактора времени видна как в макро-, так и в микромире. Например, атомы колеблются с постоянной частотой. У атомных часов, ход которых обусловлен процессом атомных колебаний, погрешность составляет 1 секунду за 80 миллионов лет. Неудивительно, что эти часы служат международным эталоном времени. Планеты и звезды движутся также с большой точностью. Можно заранее предсказать их положение на небе, и это издавна использовалось для определения времен года и в навигации. Иегова — Создатель всех этих надежных «хронометров» — поистине обладает «огромной силой» и заслуживает нашей хвалы. ( Исаии 40:26.)
ЗАДОЛГО до сотворения человека Иегова Бог создал светила, позволяющие измерять время. В четвертый день творения Бог сказал: «Пусть в небесном пространстве появятся светила, чтобы отделять день от ночи, и пусть они служат знаками и указывают времена года, дни и годы» (Бытие. 1:14, 19, 26). То, что день может длиться дольше, чем 24 часа, видно из Бытия 2:4, где обо всех творческих периодах говорится как об одном «дне». Об этом также свидетельствуют слова Петра, который под вдохновением написал: «Для Иеговы один день как тысяча лет и тысяча лет как один день» (2Петра 3:8). Вывод, что каждый творческий день длился не 24 часа, а гораздо дольше — тысячи лет, больше согласуется с доказательствами, которые предоставляет сама земля. «Время — одна из величайших загадок мироздания,— говорится в одной энциклопедии.— Никто не может точно сказать, что это такое». Однако Иегова знает о времени все. Ведь он «Творец небес... Создатель земли и ее Творец». Иегова также рассказывает «с самого начала о том, что будет в конце, и с древних времен — о том, что еще не сделано» (Исайя. 45:18; 46:10).
Первоначальный замысел Иеговы Бога подразумевал, что у человечества будет бесконечно много времени, чтобы узнавать о нем и его прекрасном творении. В Экклезиасте 3:11 говорится: «Он (Иегова) сделал все прекрасным в свое время. И хотя он вложил ВЕЧНОСТЬ в сердца людей, они никогда не смогут постичь всех дел, которые совершает истинный Бог, от начала до конца». Конечно, сейчас мы можем впитать лишь столько знаний, сколько нам позволяет наша короткая жизнь. Причем знания эти переменчивы и далеко не точны. Но так будет не всегда, потому что Бог задумал вознаградить верных ему людей бесконечной жизнью в Раю на земле, когда Бог вновь восстановит его. Люди смогут целую вечность познавать дела его рук и обретать истинное знание (Псалом 37:11, 29; Луки 23:43). Иисус сказал Богу в молитве: «Вечная жизнь в том, чтобы познавали тебя, единственного истинного Бога, и посланного тобой Иисуса Христа» (Иоанна 17:3). А если бы люди жили вечно, то могли бы вечно приобретать полезные знания. О сколько было бы у нас времени!
0  
GoldFiolet 16.11.2015 06:24 [Материал]
GoldFiolet
0  
sprint22 16.11.2015 03:18 [Материал]
...пространство-время — не самое фундаментальное понятие. Оно порождается более фундаментальными понятиями, и его законы вступают в силу лишь после некоторого удаления наблюдателя от объекта изучения. ..Предположим, мы наблюдаем поверхность озера. Мы видим волны, мы видим жуков-плавунцов, бегающих по поверхности воды и т. п... . ..Поверхность озера представляется нам ясной и вполне описываемой. Действительно, мы даже можем написать уравнения, описывающие распространение волн, силы поверхностного натяжения и т. д... . Теперь, предположим, нам захотелось изучить структуру поверхности воды более пристально. Под микроскопом мы увидим, что поверхность воды наблюдается не столь отчетливо, как раньше... . А уж если мы посмотрим на неё в электронный микроскоп, то мы и вовсе увидим, как с поверхности воды беспрестанно срываются испаряющиеся молекулы, а их место занимают конденсирующиеся молекулы воды из воздуха, и поймём, что граница между водой и воздухом носит чисто условный характер, поскольку точно определить её местоположение невозможно.. . При ближайшем рассмотрении оказывается, что мы недостаточно чётко дали определение поверхности воды, что нужно, оказывается, каким-то образом включить в него явления, происходящие на уровне отдельных молекул... . В точности так же и определение пространства-времени при рассмотрении последнего в самых микроскопических масштабах утрачивает былую определенность. И выясняется, что на этом уровне главной является концепция слоя пограничных частиц, а само пространство-время — суть проявление их совокупных свойств.. .
..Если бы мы только жили в пространстве-времени с отрицательной кривизной, то для понимания всего происходящего в нашей Вселенной достаточно было бы создать адекватную теорию пограничного слоя, описывающую поведение частиц в нём...

..Интересно, однако, что, судя по всем имеющимся данным, в макроскопических масштабах пространство-время нашей Вселенной имеет, увы, положительную кривизну.. . На текущий момент нам неизвестно, существует ли возможность для подобного описания гравитационных полей в пространстве-времени с положительной кривизной.. . Такое описание, если бы оно существовало и если бы нам удалось его найти, решило бы проблему сингулярности Большого взрыва... .
..Самое странное в современных теориях - это концепция пространства-времени (space-time).. . Данная концеция не укладывается в материальность нашего мира. Пространство и время не могут существовать отдельно от вещества (материи)... . Именно размеры и расположение материальных тел задают само пространство, а физические процессы (движения) задают время... . Если мы рассматриваем пространство и время, да еще ищем их структуру, то мы выходим за рамки материальности нашего мира... . Пример очень простой... . Никакое пространство, никакое время не определяют физику распространения света и ограничения его скорости... .
..Для вещества нет места, пространство+время - всеобщая двуединая форма существования материи в известных и пока неизвестных нам измерениях... . ..Считается, что Пространство - это форма существования, структурность и протяженность материальных объектов и процессов, а Время - это форма последовательной смены явлений и состояний материи. Пространство-Время имеют объективный характер, но носят и некоторые субъективные свойства. Так трактуется понятие space-time... .
0  
AG 16.11.2015 12:09 [Материал]
"Считается, что Пространство - это форма существования, структурность и протяженность материальных объектов и процессов, а Время - это форма последовательной смены явлений и состояний материи. Пространство-Время имеют объективный характер, но носят и некоторые субъективные свойства. "
Вот тут уместно опять вернутся к Мысли.Если положим мысль некой особой формой материи ( а почему бы и нет), то получается забавная картинка. Мы всегда мысленно можем вернуться в прошлое и заново пережить какое-либо событие.Скажем, повторно срезать красивый белый гриб, который мы уже съели. Опять таки мысленно мы можем представить своё будущее, создав таким образом один из триллионов параллельных миров в поле вероятности. И где-нибудь наше Я получило желаемое.В таком случае, концепция пространства-времени является лишь частным случаем чего-то другого ( что, скорее всего так и есть).Не зря с такой регулярностью, любопытные учёные пытаются исследовать явление телекинеза у тех, кто заявляет, что обладает этой способностью. Ведь доказанный телекинез напрямую даст подтверждение материальности мысли, пусть и в частной форме.Многие смотрели неплохой сериал "Игры престолов".Зададимся вопросом, менее ли материален и действителен этот придуманный мир, чем увиденный по телевизору последний карнавал в Бразилии? Особенно для тех, кто никогда не будет в Бразилии? biggrin
0  
AG 15.11.2015 23:01 [Материал]
Да, вопрос конечно, интересный. Лет так на миллион. biggrin Голограмма, матрица - это тоже всего лишь попытка объяснить реальность. Не утверждаю, что это не нужно, конечно же необходимо. По крупицам знаний,глядишь, и соберётся пазл. Это как с реинкарнацией. Эзотерика говорит - она есть, но ни один из нас чётко не скажет: - а вот я в прошлой жизни! wizard С другой стороны, мы обладаем ( не все к сожалению :D) мыслью. В своих фантазиях - мы равны богам. Хочешь быть супергероем(-ней) - не вопрос! Пнуть колесо марсохода для проверки крепления - пожалуйста! И вот самое интересное, на мой взгляд, а мысль можно оценить физическими параметрами? Ведь моё Я произвело какие-то манипуляции в уме, и кроме возбуждения некоторых участков коры головного мозга и энергозатрат физического тела результат (кроме нагрева окружающей среды) должен же быть? Красиво в статье была описана философия "калейдоскопа". А представим, что вместо пары стекляшек, мы видим суммарный эффект проекций наших и не только мыслей, каким-то образом трансформировавшийся и отражающийся в виде того, что мы называем материальным миром? Это как примерно уравнения Максвелла в интегральной и дифференциальной форме. Значки разные, а описывают один процесс. biggrin
0  
Alexei2012 15.11.2015 22:01 [Материал]
Если «сознание» «материально», как и «душа», как утверждают некоторые физики- теоретики, да и нейрофизиологи, наше сознание может быть понято как еще одно состояние материи — которое является внутренне присущим, базовым свойством Вселенной; и является системой, интегрированной в единое и неразрывное целое; Отсюда неизбежно следует — что не только сознание Вселенной в целом по самой природе своей является всепроникающим и единым, но и мы — как неотъемлемые части этого целого — являемся самоосознающими единицами или «проекциями в материю» творящего и эволюционирующего разума Вселенной. Следовательно «душа» не исчезает, и находит свое место. Какое? Наверное, это только «наблюдатель» и знает.
0  
Alexei2012 15.11.2015 19:57 [Материал]
biggrin Тема, которая не дает покоя и видимо, еще очень долго не будет давать покоя как профи, так и простым смертным. Приведенные рассуждения конечно интересны. Собственно пространство – время давно пытаются «заменить» на фазовое пространство, где нет времени. Но из чего оно состоит? Тоже вопрос. Может ближе всего к этой проблеме подошли авторы голографического принципа Мироустройства, получившего недавно некоторое экспериментальное подтверждение..
( http://www.nature.com/news....1.14328 ).
На основе экспериментов с гигантским интерферометром даже подсчитаны и размеры «пикселей» в материализованной голограмме (нашем Мире). Они представляют собой кубики со стороной 10 в минус 16-й степени метра. Возможно это только очередной шаг к пониманию – из чего «все» состоит. Возможно ответы на многие вопросы, включая приведенные в статье, кроются в многомерности нашего Мира. Наилучшим кандидатом на звание теории «все объясняющей», в настоящее время является теория струн (в виде М-теории). Математики могут вполне успешно сформулировать её в 10-мерном пространстве-времени (девять пространственных измерений и одно временное). Но мы живем во Вселенной с трехмерным пространством. Где же остальные? Ответ заключается в том, что они компактифицированы, втиснуты в нечто настолько малое, что мы не можем перемещаться в этих направлениях, а поэтому воспринимаем мир трехмерным. И есть только косвенные подтверждения об этих, иных, измерениях. Например, экспериментально показано, что, например, фотоны и не волны и не частицы, а тени чего-то третьего, возможно, в ином измерении.
( https://www.newscientist.com/article....deepens ). Кстати, «апологеты» этого принципа и место для Бога нашли. Рассказывая о голограмме, ученые - а их уже много - придают Мирозданию еще более затейливую суть, чем можно было представить себе раньше. Тут уж точно не обойтись без вопроса: а кто так постарался? Может быть, и Бог - сущность более высокого порядка, чем мы, - примитивные голограммы. Но тогда вряд ли стоит искать его в нашей Вселенной. Не мог же он сотворить сам себя и теперь находиться внутри в виде голограммы?! А вот «снаружи» (в другом измерении) Творец вполне мог бы быть. Но нам этого не видно, но «вычислить» можно. Как бы то ни было, но голограмма без исходной информации и её корректировки не может существовать. Матрица? Возможно.
0  
kvantic 15.11.2015 21:34 [Материал]
а вот интересно.
После физической смерти, мы становимся тенями физического мира или наоборот приближаемся с каждым разом к истинному центру. Матрице,с которой голограмма отображается.
Но как состыковать фазовую Вселенную и голограмму. И сознание в конце концов. Вот сознание не вписывается.
Не может оно быть тенью, учитывая что квантово запутанный сгусток информации остается после смерти, то это означает, что информация не отражение, а скорее нечто неизменное.
Хотя она тоже меняется взависимости от объекта, с которого списана.
Замкнутый круг?
0  
tera 15.11.2015 22:36 [Материал]
А вдруг после смерти мы становимся... кучкой пепла в крематории и ничем более...

А все эти красивые бредни - чтобы так обидно и страшно не было. Мозговая анастезия.
+1  
AG 15.11.2015 23:04 [Материал]
tera
Быть кучкой пепла, это тоже неплохо!К урожаю! tongue
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]

Похожие материалы

Разговоры у камина
Календарь
Последние комментарии