Kas Me Kunagi Ühendame Üldrelatiivsusega Kvantmehaanikat?

{h1}

Kas me kunagi ühendame üldrelatiivsusega kvantmehaanikat? Uurige kvantmehaanika ja üldisest relatiivsuse suhet.

Kõige sagedamini on päeva jooksul tekkinud küsimused sellised, millest me kõik suudame vastata üsna enesekindlalt. Kas sa sööd lõunat? Kas sa kuuled Taylor Swift uut laulu? Kas see on seotud poisiga, keda ta juba ükskord pidas?

Aga kui me hakkame mõtlema suurtele küsimustele - see, mida me täna lahendame, küsib, kas kvantmehaanika ja üldine suhteline relatiivsus on kunagi võimalik kokku leppida, meie enesekindlust hinnanguid. Kas kvantmehhaanikel pole planeedil midagi pistmist? Kas üldrelatiivsus on see, kui mass, mis võrdub massiga, võrdub valguse kiiruse ruuduga? Oota, oli see mass või liikumine? Või minutit. On mõne minuti, kas pole?

Ära karda. Kuigi see küsimus on äärmiselt raske vastata, on küsimus ennast sama lihtne kui poptari lüür. Enne kui me hakkame lahutamatut universumit lahendama, lahutame komponendid.

Esmalt lahendame kvantmehaanikat. Ja see on hea koht alustamiseks, sest see on uurimus midagi väga väikest - aine ja kiirgus aatomi ja subatomic tasandil. See oli tõesti ainult siis, kui teadlased hakkasid mõistma aateid, et tavaline vana füüsika vajab mõnevõrra muudatust. Kuna teadlased vaatasid aatomeid, ei käitu nad, nagu kogu ülejäänud universum tegi. Näiteks elektronid ei orbiidita tuuma nagu planeedil, mis orbitseerib päikest - kui nii, siis oleksid nad juba tuumikust hoolitsenud [source: Stedl].

Selgus, et klassikaline füüsika ei lõiganud seda aatomimassil. Seega tekkis kvantmehaanika vajadusest mõista, kuidas väga väikesed nähtused tegutsesid teisiti kui suured asjad teaduses. Me avastasime, et footon võiks toimida osakese (mis kannab massi ja energiat) ja laine (mis kannab ainult energiat). See on suur asi - see võib olla kaks asja korraga. Ja see tähendab, et universumi väikseimad osad kõikuvad dramaatiliselt ja mingil viisil ei suuda teatud asukohta igal ajal teada saada.

See on kõik relatiivsus

Nüüd saame aru, et kvantmehhaanika avastab oluliselt, kuidas me mõtleme universumisse (kui tegemist on kõige väiksema skaalaga). Osakesed võivad olla näiteks lained. Lihtsalt lõbusamaks lisamiseks ütleb kvantmehaanika ebakindluse põhimõte meile, et me ei saa tõesti teada, kus on osakese või kui kiiresti see liigub samal ajal.

Einsteinis polnud seda. Idee, et me ei suutnud tõesti teada, kus osakese oli või mis see on, peab olema sügavalt murettekitav füüsikule, kes on pühendunud "Tee töö universumi" määratlemisele - mida Einstein tegi - üldrelatiivsuse teooriaga.

Nüüd ärge kartke. Üldrelatiivsusel on kaks suurt ideed: üks ruumis ja ajajoonest, teine ​​gravitatsiooni kohta. Nagu teie ja ma näen, on ruum ja aeg taustal. Nad on fikseeritud. Nad eksisteerivad kronoloogiliselt (ja liiki monoliitselt). Üldisest relatiivsusest, ruum ja aeg on üks ühtset dimensiooni (nn space-time, mugavalt). Kuid siin on asi: ruumi-aeg võib olla suur ja ühtne, kuid see pole taustal hangub. Üldrelatiivsuse teooria ütleb, et ruumi-aja võib mõjutada asi. See tähendab, et teie - nagu asi, olemasolevad - muutuvad ruumi ja aega.

OK, mitte täpselt. See on tegelikult tõesti suur asi, mis muudab ruumi-ajariba. Päike, näiteks, ruumi-ajas muutub selle suunas. Ja mis see tähendaks? Ah, see on õige: väikseimad planeedid langeksid selle ümber orbiidile.

Mis toob meid raskustesse. Tõepoolest, üldine relatiivsus ei olnud mitte ainult Einsteini patting Newtoni taga ja öelnud: "Jah, sir, gravitatsioon on asi!" Selle asemel andis Einstein meile raskusjõu - see, et ruumala ja aja graviku kumerus eksisteerib ja universum tegi nii, nagu ta tegi.

Mis on probleem? Einstein näitas meile meeletuvat moodi, kuidas universum töötab, ja kvantmehaanika näitab meile põnevat moodi, et osakesed aatomi ja subatomi tasandil toimivad. Kahjuks ei selgita teist. Mis tähendab, et peab olema mõni suurem teooria, mis hõlmab neid... või mitte?

Kas meil on maailm stringil?

Must auk võib olla üks parimaid panuseid selle kohta, kuidas kvantmehaanika ja relatiivsus on üksteisega seotud. Siin pilt on suured musta auku hõõrduv gaas kaaslasega.

Must auk võib olla üks parimaid panuseid selle kohta, kuidas kvantmehaanika ja relatiivsus on üksteisega seotud. Siin pilt on suured musta auku hõõrduv gaas kaaslasega.

Me ei saa aru, kuidas kvantmehaanika ja üldine relatiivsusteooria võiksid ühitada, enne kui ei mõista, kuidas nad - just praegu - ei tee seda. Kuna selgub, et keegi tõesti ei tööta, kui teine ​​on tõene.

Einsteini sõnul on ruumi-aeg sujuva konstandiga ja ainult suuri asju saab selle kitsendada. Quantum mechanics ütles, et universumi väikseimad osad on pidevalt, dramaatiliselt kõikuvad ja muutuvad.

Kui kvantmehaanika on õige ja kõik on fuzzy motion pidevalt, siis gravitatsioon ei tööta nii, nagu Einstein ennustas. Kosmos-aeg peaks ka pidevalt vastuolus sellega, mida ta ümbritseb, ja peaks tegutsema vastavalt. Lisaks ütles kvantmehaanik, et te ei saanud - kindlasti - deklareerida määratud järjekorda. Selle asemel pidid teid tõenäosuste ennustamiseks lahendama.

Teisest küljest, kui üldine relatiivsus on õige, siis ei saanud asi nii kõvasti kõikuda. Teil oleks mõnel hetkel võimalik teada, kus kõik asjad on ja kus täpselt see toimub. Mis jällegi vastuolus kvantmehhaanikaga.

Kuid ole kindel, et teadlased, füüsikud ja tugitoolide eksperdid kõik üritavad otsekohe leida nende kahe vahel.Üks eesrindur on string teooria, mis ütleb, et asemel osakese asemel punkt, see toimib string. See tähendab, et see suudab lained, liikuda ja silmus ning üldiselt teha igasuguseid asju, mida üks punkt ei suuda. See võib ka edastada raskusjõu kvanttasemel, ja osakeste levik stringi muudaks teoreetiliselt vähem hüppelise ja vähem hulluma atmosfääri. Mis avab teooria loomulikult üldise relatiivsusega nõustumiseks. Kuid pidage meeles, et ükski eksperiment ei ole kunagi kinnitanud stringi teooriat - ja seda on palju arutelu, kui seda saab üldse tõestada.

Kui selline monumentaalne katse peaks toimuma, siis see tõenäoliselt juhtub osakeste kiirendajaga. See on koht, kus me võiksime leida superpartnereid. (Ei, mitte Batman ja Robin). Superpartnerid on osa string teooria, mis ütleb, et igal osakesel on supersümmeetriline partner osakese, mis on ebastabiilne ja mis keerleb erinevalt (näiteks elektron ja selektroon, gravitoon ja gravitino). Õnnis meile, 2010. aastal leidisime tõendeid meie esimese Higso bosoni kohta, kui osakeste kokkujooksmine Suurherdoni kollektoris, nii et me võiksime oma teedeks eksperimenteerida.

Spin võib ka aidata meil katsetada kvanttiherentsus, kus elektronid püütud üksteise spinnis. Seda on väikestes kohtades lihtne näha, kuid teadlased töötavad selle nimel, et saada fotosid ruumi ja tagasi, et mõõta, kuidas see toimib suurel kaugusel - ja kumerus - ruumi ja aja.

Kuid me võime ka vaadata mustad aukud, et välja jätta teooria kõigest (TOE!). Musta aukena on sul tõesti raske asi (täht, mille suhtes kehtib üldine suhteline relatiivsus) ja tõesti väike asi (väike väike pruun see purustatakse, mida selgitab kvantmehaanik). Nii et kui me suudame kindlaks määrata, mis juhtub - või mis muutub - kui suur muutub väikeseks, võiksime lihtsalt ühildada kvantmehaanikat ja üldist relatiivsusteooriat.

Autori märkus: kas me kunagi ühendame kvantmehaanikat üldise relatiivsusega?

Mõnikord soovin, et artikli pealkiri oleks lihtsalt vastutusest loobumine: "Ära karda seda teemat." On kahetsusväärne, et need suured ideed - Einsteini teooriad, kvantmehaanikud - omavad maine, mis on avalikkuse mõistest kaugemal. Muidugi, matemaatika taga on väljaspool enamikku meist, kuid ideed saab ilma selleta mõista. Füüsikaas pole drakoneid; ärge karda, et saatsite välja, mida te ei tea.


Video Täiendada: .




Uurimistöö


Kuidas Dna Profiilid Töötab
Kuidas Dna Profiilid Töötab

Maaväline Elu Võib Olla Lilla
Maaväline Elu Võib Olla Lilla

Teadusuudised


Preschoolers, Kes Võib Nap Hägustada Öösel
Preschoolers, Kes Võib Nap Hägustada Öösel

Kas Vasakukäelised On Kiiremad Mõtlejad Kui Õiged?
Kas Vasakukäelised On Kiiremad Mõtlejad Kui Õiged?

Sajad Tiny Terrakota Sõdalased Leidsid, Et Kaitsta 2100 Aastat Vana Hiina Saiti
Sajad Tiny Terrakota Sõdalased Leidsid, Et Kaitsta 2100 Aastat Vana Hiina Saiti

"Human Uber" Lubab Teil Palgata Kedagi, Kes Teeks Teie Määrdunud Tööd (Kandes Teie Nägu)

Kolesteroolisisaldust Vähendavad Ravimid Võivad Suurendada Diabeedi Riski
Kolesteroolisisaldust Vähendavad Ravimid Võivad Suurendada Diabeedi Riski


ET.WordsSideKick.com
Kõik Õigused Reserveeritud!
Mistahes Materjalide Reprodutseerimine Lubatud Ainult Prostanovkoy Aktiivne Link Saidile ET.WordsSideKick.com

© 2005–2019 ET.WordsSideKick.com