|
Теория переворачивает пространство и время с ног на голову
|
|
|
|
По словам дуэта инженеров—механиков из Университета штата Северная Каролина, это поток энергии. Мантра, которую вы обычно слышите от своего инструктора по йоге, может стать совершенно новым взглядом на Вселенную. Два теоретика, Ларри Сильверберг и Джеффри Айшен, предполагают, что фрагменты энергии, а не волны или частицы, могут быть фундаментальными строительными блоками Вселенной.
|
|
|
|
В основе их теории лежит основополагающая идея о том, что энергия всегда течет в пространстве и времени. Авторы предлагают рассматривать энергию как линии, которые входят в определенную область пространства и выходят из нее, никогда не пересекаясь друг с другом и не имея ни начала, ни конца.
|
|
|
|
“Отталкиваясь от идеи вселенной, состоящей из струящихся энергетических линий, мы искали единый строительный блок для этой струящейся энергии”, - пишет Сильверберг, профессор машиностроения и аэрокосмической инженерии, в интервью The Conversation. “Если бы мы смогли найти и определить такую вещь, мы надеялись, что смогли бы использовать ее для точного предсказания Вселенной в самых больших и мельчайших масштабах”.
|
|
в чем дело?
|
|
|
|
В 4 веке до нашей эры древнегреческий философ Аристотель сформулировал идею о том, что Вселенная состоит из пяти строительных блоков материи: земли, воды, воздуха, огня и небесного эфира. Эта идея просуществовала более 2000 лет и мучила бесчисленных алхимиков, которые пытались разбогатеть на ней, превращая землю в золото.
|
|
|
|
|
|
|
Так совпало, что именно алхимик низверг идеи Аристотеля с их трона. Роберт Бойль, знаменитый “отец” химии, отказался от классических элементов в пользу идеи о том, что вся материя состоит из частиц. Эта революционная идея привела к одному из самых взрывоопасных периодов в истории науки, включая разработку классической механики сэром Исааком Ньютоном.
|
|
|
|
Частица стала королем научной вселенной, и так продолжалось еще 150 лет, пока шотландский ученый Джеймс Клерк Максвелл не ввел в уравнение электромагнитные волны.
|
|
|
|
Вместе частицы и волны стали известными строительными блоками всей материи. Частицы служили отдельными кирпичиками, поскольку материя существовала в одной точке пространства. Электромагнитные волны составляли основу, удерживающую все это вместе, а энергия рассеивалась повсюду в пространстве в виде волн.
|
|
|
|
Разделение материи на частицы и волны облегчило физикам предсказания, поскольку они могли легко описать поведение частиц и волн. Но в физике ничего не дается просто, и теория была быстро перевернута с ног на голову.
|
|
|
|
В начале 20-го века знаменитый эксперимент с двумя щелями показал, что частицы и волны не так сильно отличаются друг от друга, как мы думали ранее. Эксперимент показал, что частицы иногда могут вести себя как волны, а свет иногда может вести себя как частицы.
|
|
|
|
Примерно в то же время, когда умы бурлили из-за корпускулярно-волнового дуализма материи, Альберт Эйнштейн формулировал свою общую теорию относительности, которая описывает, как искривление структуры пространства и времени вызывает гравитацию. В совокупности эти открытия сформировали курс современной физики, но связи между этими двумя явлениями остаются неясными.
|
|
Фрагмент энергии
|
|
|
|
“Используя новейшие математические инструменты, мы с моим коллегой продемонстрировали новую теорию, которая может точно описать Вселенную. Вместо того чтобы основывать теорию на искривлении пространства и времени, мы предположили, что может существовать более фундаментальный элемент, чем частица и волна”, - пишет Сильверберг.
|
|
|
|
Он и Айшен искали решение, которое обладало бы свойствами как частиц, так и волн. Они хотели найти структурный элемент, который был бы одновременно сконцентрирован как частица и распространен как волна. Их ответ - это то, что они называют фрагментом энергии.
|
|
|
|
Этот энергетический сгусток очень похож на звезды в далекой галактике. Издалека галактика выглядит как яркое свечение, расходящееся во все стороны. Но при ближайшем рассмотрении астрономы могут различить отдельные звезды, составляющие галактику. В этом же смысле фрагмент энергии представляет собой концентрацию энергии, которая течет и рассеивается наружу, удаляясь от центра.
|
|
|
|
Используя свой новый строительный блок, ученые сформулировали новый набор уравнений для решения физических задач. Они проверили свою теорию на двух задачах, решенных Эйнштейном более ста лет назад.
|
|
|
|
Общая теория относительности Эйнштейна была подтверждена двумя наблюдениями, сделанными астрономами. Первым из них было небольшое ежегодное смещение орбиты Меркурия. Эйнштейн точно предсказал, что искривление пространства-времени, вызванное массой Солнца, приведет к колебанию орбиты Меркурия с течением времени. Вторым было искривление света, когда он проходит через искривленное пространство и время вблизи Солнца.
|
|
|
|
“Если бы у нашей новой теории был шанс заменить частицу и волну предположительно более фундаментальным фрагментом, мы должны были бы решить и эти проблемы с помощью нашей теории”, - пишет Сильверберг.
|
|
|
|
Чтобы решить проблему Меркурия, Сильверберг и Айшен смоделировали Солнце как массивный сгусток энергии, а Меркурий - как меньший сгусток энергии, вращающийся вокруг него. В задаче об изгибе света солнце было смоделировано аналогично, но свет был смоделирован как безмассовая точка, движущаяся со скоростью света (фотон). Рассчитав траектории движущихся частиц энергии, исследователи получили те же ответы, что и Эйнштейн.
|
|
|
|
Эти решения показывают, насколько эффективным может быть их новый строительный блок при моделировании поведения вещества на микро- и макроскопическом уровнях. Хотя их формулировка, возможно, не совсем изменит физику, как открытия Максвелла и Эйнштейна, теория может сделать корпускулярно-волновой дуализм материи более понятным и дать новый взгляд на Вселенную.
|
|
|
|
Источник
|
