Реклама

Насправді ми живемо в одновимірному просторі?

( 2 Голосів, Всередньому: 5.00 із 5 )
Thursday, 23 September 2010

prostir_vymirВідразу декілька теорій квантової гравітації передбачають, що на квантовому рівні частинки та поля поводяться так, немов перебувають в одномірному просторі. Співробітник Каліфорнійського університету в Девісі (США) Стівен Карліп запропонував нове пояснення цьому феномену.

Зникаючі виміри вперше потрапили в поле зору науки в 2005 році в ході комп'ютерного моделювання тільки що вигаданої казуальної динамічної тріангуляції, проведеного групою Ренати Лолл із Утрехтського університету (Нідерланди). Голландські вчені вивчали спектральну розмірність — параметр, що описує розбігання полів і часток від заданої точки, тобто свого роду квантову дифузію. До свого подиву, п. Лолл виявила, що цей процес протікає набагато швидше у масштабі 10–35 м, еквіваленті довжини Планка, що визначає відстань, на якій ефекти квантової гравітації стають значними.

Це можна пояснити тим, що частинки рухаються тільки в одному просторовому вимірі. Тому що чим менше вимірів доступно, тем менше можливих напрямків і менший час, затрачуваний на віддалення від вихідної позиції.

Спочатку здавалося, що в цьому немає ніякого сенсу, але тепер, відзначає Стівен Карліп, редукція вимірів виникає то тут, то там — наприклад, в аналізі ренормалізації груп і в теорії Петра Хоржави з Каліфорнійського університету в Берклі (США), яка ставить під сумнів висновки загальної теорії відносності (ЗТВ).

Для пояснення цього явища п. Карліп звертається до ідеї квантової піни, висунутої в 1950-х роках Джоном Уілером, який припустив, що квантові флуктуації змінюють геометрію простору-часу, роблячи його нестійким і негомогенним у малих масштабах. Карліп йде далі та уявляє, що ця піна поводиться аналогічним чином у просторі-часі біля гравітаційної сингулярності. Згідно ЗТВ, у цій області надзвичайно сильна гравітація викривляє простір-час таким чином, що, скажемо, фотон, що вийшов із однієї точки, буде добиратися до іншої нескінченно довго. Іншими словами, сусідні ділянки простору-часу починають розширюватися та звужуватися незалежно одна від одної.

Карліп припускає, що в малих масштабах квантової гравітації може відбуватися аналогічне явище. У результаті в певний момент простір розширюється та звужується в якомусь одному напрямку більше, ніж в іншому. Виходить, що на дуже коротких відстанях і протягом дуже короткого проміжку часу рух частинки визначається лише одним виміром. На щастя, виміри-фаворити постійно змінюються, що й дозволяє нам бачити простір тривимірним.

Виходить, що квантова піна складається з мікроскопічних чорних дір?

Торік орбітальний телескоп НАСА «Фермі» надав попередні свідчення на користь того, що швидкість електромагнітного випромінювання не залежить від його частоти, так що гіпотеза квантової піни поки не знайшла підтвердження.

Препринт статті доступний тут.

 

 

За матеріалами: compulenta.ru та newscientist.com