Hvorfor er det grenser for hva fysikk kan forutsi?

Dato:

2019-08-04 07:55:17

Utsikt:

566

Vurdering:

1Like 0Dislike

Dele:

Hvorfor er det grenser for hva fysikk kan forutsi? Source:

Hvis du deler materie i Universet i mindre og mindre komponenter, vil du til slutt komme grensen, møtt med en grunnleggende og udelelige partikler. Alle makroskopiske objekter kan deles inn i molekyler, med atomer, så elektroner (noe som er grunnleggende) og kjerner, så protoner og nøytroner, og til slutt inne i dem er kvarker og gluoner. Elektroner, kvarker og gluoner er eksempler på grunnleggende partikler som ikke kunne skilles fra hverandre enda mer. Men hvordan er det mulig å ha tid og plass var de samme restriksjoner? Hvorfor er det Planck verdier, som ikke kan bli delt vidare?

For å forstå opprinnelsen til Planck størrelse, det er verdt å starte med to søyler som styrer virkeligheten: den Generelle relativitetsteorien og kvantefysikken.

Den Generelle relativitetsteorien gjelder materie og energi som finnes i Universet, med kurvatur og deformasjon av stoff av rom-tid. Kvantefysikken beskriver hvordan partikler og felt samhandle med hverandre i oppbyggingen av rom-tid, blant annet i en veldig liten skala. Det er to grunnleggende fysiske konstanter som spiller en rolle i den Generelle relativitetsteorien: G er den gravitasjonelle konstant i Universet, og c er lyshastigheten. G oppstår, siden det gir et mål for den deformasjon av rom-tid i nærvær av materie og energi; c — dette er fordi gravitasjons samhandling er fordelt i rom-tid på speed of light.

I kvantemekanikk også, det er to fundamentale konstanter: c og h, der sistnevnte er plancks konstant. c er en begrensende hastighet for alle partikler, hastigheten som må flytte alle massless partikler, og den maksimale hastigheten som kan spre noen form for samhandling. Plancks konstant var utrolig viktig for beskrivelse av hvordan quantized (beregnet) quantum energi nivåer, interaksjoner mellom partiklene og alle mulige utfall av hendelsen. Et elektron som roterer rundt et proton kan ha en rekke energi-nivåer, men de alle vises i diskret trinn, og størrelsen på disse trinnene er bestemt av h.

Kombinere disse tre konstanter: G, c og h, og vil være i stand til å bruke forskjellige kombinasjoner for omfanget av lengde, masse og tid. De er kjent for henholdsvis som Planck-lengde, Planck-massen og Planck tid. (Det er mulig å konstruere andre mengder, for eksempel Planck energi, Planck temperatur, og så videre). Alt dette, Generelt, er omfanget av lengde, vekt og tid, som — i mangel av andre opplysninger, vil være betydelig quantum effekter. Det er gode grunner til å tro at dette er tilfelle, og ganske lett å forstå hvorfor.

Tenk deg at du har en partikkel med en viss masse. Du spør spørsmålet: "Hvis min partikkel hadde en masse i så lite volum at det må krympe til å bli et svart hull?". Du kan fortsatt spørre: "Hvis jeg var i et svart hull av en viss størrelse, hvor mye tid en partikkel som beveger seg med lysets hastighet ville dekke avstand som tilsvarer denne størrelsen?". Masse Planck-lengde Planck tid Planck svarer nøyaktig til disse verdiene: svart hull i Planck-massen er Planck-lengde og snitt i lysets hastighet i Planck tid.

Men Planck-massen er mye, mye mer omfattende enn noen partikler vi noensinne har laget, det er i 1019 ganger tyngre enn en proton! En Planck-lengde, på samme måte som i 1014 ganger mindre enn hvilken som helst avstand som vi noensinne har testet, og Planck tid, 1025 ganger mindre enn noen direkte målt. Disse skalaene har aldri vært direkte tilgjengelig for oss, men de er viktige for en annen grunn: Planck energi (som du kan få ved å plassere Planck-massen i E = mc2) er i hvilken skala quantum gravitasjonsfelt effekter begynne å tilegne seg viktighet og betydning.

Dette betyr at hvis energi av en slik størrelsesorden eller tidsmessige skalaer kortere enn Planck tid eller lengde skalaer mindre enn Planck-lengde — vår nåværende lovene må være brutt. Kommer inn i bildet virkninger av quantum gravity, og spådommer om Generell relativitetsteori slutte å være pålitelig. Krumning av rommet blir veldig stor, og derfor "bakgrunn" som vi bruker til å beregne quantum enheter, også slutter å være pålitelig. Usikkerheten energi og tid betyr at usikkerheten er høyere verdier som vi vet hvordan vi skal beregne. Kort sagt, kjenner vi oss i fysikk er ikke lenger fungerer.

For vårt Univers er ikke et problem. Disse energi skalaer i 1015 ganger høyere enn de som kan nå Large hadron Collider, og 100 000 000 ganger mer enn den mest energiske partikkel som skaper universet selv (kosmiske stråler med høy energi), og til og med 10 000 ganger høyere enn det som oppnås ved universet rett etter Big Bang. Men hvis vi ønsket å utforske disse grensene, det er ett sted hvor de kan være viktige: singularities er plassert i midten av sorte hull.

I disse stedene massen, som langt overgår Planck-massen, krympe i størrelse, teoretisk sett mindre av Planck-lengde. Hvis du er i Universet, det er et sted der vi tar alle linjer i en og inkludert i Planck-regimet, dette er det. Vi kan ikke tilgang til den dag i dag fordi det er dekket av the event horizon av et svart hull og utilgjengelige. Men hvis vi er tålmodige nok, og trenger mye tålmodighet — universet vil gi oss muligheten til det.

Du Ser, sorthull over tid, sakte i oppløsning. Integrering av quantum field theory i buet space-time Generell relativitetsteori betyr at en liten mengde stråling som avgis på plass utenfor event horizon, og energien for denne strålingen kommer fra massen til det sorte hullet. Over tid, massen til det sorte hullet minker, event horizon krymper, og 1067 år svart hull solmasser har fordampet helt. Hvis vi kunne få tilgang til hele stråling etterlater en svart hull, inkludert de siste øyeblikk av sin eksistens, vi absolutt kunne samle sammen alle de kvantifiserbare virkninger, som ikke er spådd av våre beste teorier.

Det er ikke nødvendig at plassen kan deles inn i enda mindre enheter enn en Planck-lengde, og at tid ikke kan være delt inn i enheter som er mindre enn Planck tid. Vi bare vet at vår beskrivelse av Universet, inkludert våre fysiske lover kan ikke gå utover disse nivåene. Hvis plassen er quantized? Om tiden renner kontinuerlig, egentlig? Og hva skal vi gjøre med det faktum at alle kjente fundamentale partikler i Universet har massene mye mindre enn Planck? Til disse spørsmålene i fysikk har ingen svar. På Planck-skalaen ikke er så grunnleggende i å begrense Universet som vår forståelse av Universet. Så vi fortsetter å eksperimentere. Kanskje når vi har mer kunnskap vi får svar på alle spørsmål. Ennå.

Anbefales

Amerikanerne på månen: hva alle bør vite om?

Amerikanerne på månen: hva alle bør vite om?

den Kommende cosmonautics dag er min favoritt. Det markerer seieren av det menneskelige sinn: i løpet av bare fire tusen år Homo Sapiens gikk fra å være jegere og samlere til plass oppdagere. 12 April 1961 Sovjetiske kosmonauten Yuri Gagarin ble det ...

Hvorfor er noen galakser spiral-formet?

Hvorfor er noen galakser spiral-formet?

du Vet hva som overrasket meg mest? Det faktum at vi oppfatter verden rundt som det er. Dyr, planter, lover og kosmos oppfattes av mange som noe så hverdagslig og kjedelig at de oppfinne feer, spøkelser, monstre og trolldom. Enig, dette er overrasken...

Astronomene var i stand til å se døden av en annen stjerne-systemet

Astronomene var i stand til å se døden av en annen stjerne-systemet

I det kosmiske hav driver en rekke kriminalromaner om eksistensen av noe som vi er uvitende. En av disse var avdekket fem år siden, når astronomer har oppdaget en ensom stjerne i en avstand på 570 lysår fra Jorden, den lysstyrken som bleknet uregelme...

Kommentarer (0)

Denne artikkelen har ingen kommentar, bli den første!

Legg til kommentar

Relaterte Nyheter

ISS har foreslått å slå til hotellet for turister plass

ISS har foreslått å slå til hotellet for turister plass

General Director of rakett og plass Corporation Energia Vladimir Solntsev delte sine tanker om skjebnen av ubrukte russiske moduler av den Internasjonale romstasjonen og tilbød seg å bruke dem som plass hotell. «MKS er lagt ...

Vil den Europeiske romfartsorganisasjonen Rider for å erstatte Romfergen?

Vil den Europeiske romfartsorganisasjonen Rider for å erstatte Romfergen?

sonden er jævla dyrt. Titalls av år er nødvendig for å designe, teste og bygge en fungerende prototype. Og igjen, i motsetning til moduler, som tilbake mannskapet på fast grunn, romskipet som er tapt i verdensrommet under den førs...

En relativt billig oppdrag kan finne planeter i alfa Centauri-systemet

En relativt billig oppdrag kan finne planeter i alfa Centauri-systemet

alfa Centauri A og B bare 4.37 lysår fra oss. Er det en planet som er i nærheten av dem? Livet? Vi kan være i stand til å finne det ut. Tenk deg at du er lysår fra oss, sentrert rundt en annen stjerne i vår galakse. Hvis du ser på...

Rykter: USA er inne i en EM-Stasjonen på Styret hemmelig X-37B

Rykter: USA er inne i en EM-Stasjonen på Styret hemmelig X-37B

I det siste året, kanskje bare absolutt ikke er interessert i teknologi folk ikke har hørt om "umulig" elektromagnetisk motor EM – drivstoff-gratis alternativ til tiden brukt kjemiske rakett motorer, som angivelig bryter med Newto...

Å finne en tvilling til Jorden på plass kan være umulig

Å finne en tvilling til Jorden på plass kan være umulig

av alle stedene som vi har sett i Universet, bare Jorden har gitt oss bevis for eksistensen av liv. Men hvorfor? Fordi livet er sjeldne, og det krever av oss alle forholdene vi har på Jorden til å bli støttet? Eller fordi livet er...

Lanseringen av bemannede romskipet

Lanseringen av bemannede romskipet "Sojuz MS-04" til ISS er planlagt til April 20

den bane vil reise astronaut «Roskosmos» Fjodor Yurchikhin og NASA astronaut Jack Fischer. Til tross for at skipet er designet for tre personer, som denne gangen, som i senere, den bemannede transport romskip «Union...

Kosmonaut Gennady Padalka:

Kosmonaut Gennady Padalka: "jeg er fornøyd med Maske og SpaceX"

i anledning av cosmonautics Dag en populær underholdning og informative sosiale nettverk Pikabu.ru (slags bidrag til Reddit) ble invitert til AMA-session Gennadij I. Padalka, Helt av den russiske Føderasjonen, Oberst i luftforsvar...

#video av dagen | Utrolig vakker flytur over Mars ' overflate

#video av dagen | Utrolig vakker flytur over Mars ' overflate

For flere tiår, er den Røde planeten er en velsmakende godbit for jorden forskere. Vi er alle dypt ned drøm om en dag å gå , men så langt hans vidstrakte pløyd bare en enkelt Rover . Fra i bane rundt planeten er regelmessig fotogr...

Stephen Hawking er å gå ut i verdensrommet

Stephen Hawking er å gå ut i verdensrommet

Stephen Hawking, en av verdens mest berømte fysikeren og cosmologist, sa at han gikk inn i rommet og vil gjøre dette, takk til Virgin-gruppen (og et snev av moderne teknologi). Selv i 2015, sir Richard Branson, grunnlegger av Virg...

Folk har behov for å oppgradere sin egen kropp til å overleve på Mars?

Folk har behov for å oppgradere sin egen kropp til å overleve på Mars?

å Leve og grave i plass — spesielt på Mars — som for mange år tiltrekker seg vår type. Nylig, SpaceX gründer Elon Musk bestemte meg for å sette en veldig stor sum penger for å kolonisere den Røde planeten. NASA også liker å skryte...

Kanskje SpaceX vil ikke lenger kaste raketter

Kanskje SpaceX vil ikke lenger kaste raketter

SpaceX var ment å starte Falcon 9 tidlig forrige uke, men på grunn av vinden lanseringen ble utsatt. Det andre forsøket ble en suksess. Kort tid etter lanseringen på torsdag, SpaceX har annonsert at EchoStar XXIII stadig flyttet i...

Et team av forskere:

Et team av forskere: "Pluto er en planet, som Jupiter-månen Europa"

Kirby Runyon Forsker fra Johns Hopkins har noe å bevise: uavhengig av hva det hevder Pluto er en planet. Og Europa, sier han, den berømte månen til Jupiter, som Jorden satellitt-Moon, som er mer enn 100 andre himmellegemer i solsy...

Romskipet vil bli bygget etter 2021

Romskipet vil bli bygget etter 2021

Leder av RKK «Energi» Vladimir Solntsev sa i et intervju med journalister i RIA «nyheter» at i løpet av fire år første space craft «Federation» vil være helt klar til å fly. søn rapporterte at åtti ...

Budsjettet redusert NASA: oppdrag til Europa, og for å omdirigere asteroide vil ikke være

Budsjettet redusert NASA: oppdrag til Europa, og for å omdirigere asteroide vil ikke være

the Presidential planer om Donald trump om NASA-budsjett er nå kjent, og nå ser det ut til at den amerikanske romfartsorganisasjonen vil ikke møte slike ekstreme kutt som andre Føderale byråer i Usa neste år. NASA vil motta $ 19.1...

NASA astronomer ønsker å slå Solen inn i en gigantisk space telescope

NASA astronomer ønsker å slå Solen inn i en gigantisk space telescope

NASA Astronomer prøver å se lenger og lenger inn i Universet, og derfor trenger de store og kraftige teleskoper. Og det er derfor et team av eksperter fra jet propulsion Laboratory (JPL) foreslo ideen om å bruke det største objekt...

Astronomene ser på en gal dans mellom en stjerne og et svart hull

Astronomene ser på en gal dans mellom en stjerne og et svart hull

Astronomer nå ser en fjern stjerne rundt i en dødelig dans rundt et stort svart hull. Avstanden mellom objekter er bare ca 2,5 ganger avstanden mellom Jorden og Månen. Å være så nær en av de dødeligste av astronomiske objekter i U...

Han-som-kan, men bør: SpaceX, og utsiktene for kolonisering av Mars

Han-som-kan, men bør: SpaceX, og utsiktene for kolonisering av Mars

i Dag ser vi på den flytende plattformen. I morgen skal vi se ut av vinduet av Mars-dome (vil det ha Windows?), å beundre . Mellom dag og i morgen — gap lengde... teoretisk 10 til 20 år. Nesten fremdriften menneskeheten har aldri ...

Roscosmos har annonsert rekruttering av astronauter som vil fly til månen om bord i

Roscosmos har annonsert rekruttering av astronauter som vil fly til månen om bord i "Federation"

i Dag, Mars 14, Roscosmos begynte det utvalget av kandidater i kosmonauter, skriver TASS. De vil fly til månen. Troppen vil bli valgt borgere av den russiske Føderasjonen under 35 år, søkere må ha en grad på Universitetet i teknis...

I Kina åpnet for turister, den største radio teleskop i verden

I Kina åpnet for turister, den største radio teleskop i verden

Som rapportert av news Agency «Xinhua», i Guizhou-provinsen i Sør-Vest Kina, har åpnet sine dører til alle comers verdens største radio teleskop, Fem hundre meter Blenderåpning Sfærisk Teleskop (FAST eller forkortet). De...

NASA funnet mistet 8 år siden, den Indiske lunar Orbiter

NASA funnet mistet 8 år siden, den Indiske lunar Orbiter

fra tid til annen lansert romskipet å miste kontakten med Bakken, og i de fleste slike tilfeller, slike hendelser er siste Kapittel i sin historie. Men i de senere årene, romorganisasjonen NASA viser en relativt høy grad av effekt...