ШТА АКО ПРОСТОР-ВРЕМЕ БУДЕ "БЕЗОБРАЗАН"? ЗАУВЕК БИ ПРОМЕНИЛА ПРИРОДУ СТВАРНОСТИ.

Send

Да ли је наша основна стварност континуирана или је сјецкана на ситне, дискретне парчиће?

На питање другог начина, да ли је простор-време глатко или грубо? Питање сеже у срце најосновнијих теорија физике, повезујући начин на који се простор и вријеме пресијецају са материјалом нашег свакодневног постојања.

Међутим, експериментално тестирање природе простора и времена било је немогуће, због екстремних енергија потребних за испитивање тако ситних вага у универзуму. То је - до сада. Тим астронома предложио је нови амбициозни план употребе флоте сићушних свемирских летелица за откривање суптилних промена брзине светлости, што је знак неких од најважнијих теорија космоса. Ако су простор и време заиста раздвојени на мале делове, истраживање би могло отворити пут за потпуно ново разумевање стварности.

Цхунки вс. глатка

Питање "шта је простор и време?" сеже хиљадама година уназад, а наше модерно разумевање почива на два чудно неспојива стуба: квантна механика и Еинстеинова теорија опште релативности.

Опћенито, релативност, простор и вријеме су испреплетени у јединствену тканину Време простор, четверодимензионална фаза која је у основи нашег универзума. Овај простор-време је континуиран, што значи да нигде нема празнина; све је глатка текстура. Међутим, простор-време није само платформа за дејство наших делова; такође је играч: Савијање и извијање простора-времена пружају нам искуство гравитације.

У супротном углу, скуп правила званих квантна механика управља интеракцијама веома ситних ствари у универзуму. Квантна механика почива на идеји да није много нашег свакодневног искуства глатко и непрекидно, већ глатко. Другим речима, квантизирано је. Енергија, замах, центрифуга и многа друга својства материје долазе само у малим паковањима.

Штавише, и сама квантна механика се дели на два табора. С једне стране, имамо познате честице нашег свакодневног постојања, попут електрона и протона, које међусобно делују и раде друге занимљиве ствари. То су очигледно врло бујне, јер су дискретне "ствари". С друге стране, имамо квантна поља. У субатомском свету свака врста честица има своје поље које се шири кроз простор-време; кад мислимо на честице, мислимо на мале вибрације у њиховим пољима, које заузврат делују са другим честицама, и раде неке друге занимљиве ствари. Поља су разумљиво врло глатка.

Битов времена и простора

Дакле, имамо неколико глатких слика нашег свемира и неке ситне. Када је у питању простор-време, лако можемо замислити да концепте квантне механике проширимо све до њиховог логичног закључка и пресудивши да су простор и време дискретни: Сама тканина стварности је подељена као пиксели на екрану рачунара , а оно што доживљавамо као глатко, непрекидно кретање није ништа друго до мрежа дискретних пиксела на најситнијим скалама.

Многе теорије спајања квантне механике и опште релативности, попут теорије струна и квантне гравитације петље, предвиђају неки облик дискретног простора-времена (мада су прецизна предвиђања, интерпретације и импликације те ћудљивости још увек слабо разумљиве). Ако бисмо могли пронаћи доказе за дискретни простор-време, то не само да би у потпуности прерадило наше разумевање стварности, већ би отворило и врата револуцији у физици.

Та се дискретност може открити само на најсуптилније начине; иначе бисмо га већ приметили до сада. Различите теорије су предвиђале да ако су простор-време заиста стабилне, брзина светлости можда неће бити у потпуности константна - може се мало помало мењати у зависности од енергије те светлости. Светло веће енергије има краћу таласну дужину, а када таласна дужина постане довољно мала, може да "види" просторност времена. Замислите како ходате тротоаром: са великим ногама не примјећујете мале пукотине или избочине, али ако имате микроскопска стопала, прешли бисте преко сваке мале несавршености, успоравајући вас. Али та промена је невероватно ситна; ако је простор-време дискретно, оно је на скали већој од милијарду пута мању од оне коју тренутно можемо испитати у нашим најмоћнијим експериментима.

Потрага за граљем

Унесите ГраилКуест: Међународна лабораторија за квантно истраживање свемира и времена у Гамма-Астрономи-овој лабораторији. Тим астронома поднео је предлог за ову мисију као одговор на позив за европском свемирском агенцијом (ЕСА) за нове свемирско-ловне идеје. Њихов предлог је детаљан у арКсив бази података, што значи да га још нису прегледали вршњаци на терену.

Ево мерке: Да бисмо видели да ли се брзина светлости мења различитим енергијама, потребно је да сакупимо огромну количину светлости највише енергије у свемиру, а ГраилКуест се нада да ће то учинити управо то.

ГраилКуест се састоји од флоте малих, једноставних свемирских летелица (тачан број варира, од само неколико десетина ако су сателити већи и до неколико хиљада ако су мањи) како би стално надгледао небо за рафалне ракете. Ово су неке од најмоћнијих експлозија у свемиру. Као што им име каже, ови рафали ослобађају огромне количине високоенергетских фотона, а.к.а. гама зрака. Ови гама зраци путују милијарде година пре него што су достигли флоту свемирских летелица, које бележе енергију гама зрака и разлике у тактима док прасак пере флоту.

Са довољно тачности, ГраилКуест би могао да открије да ли је простор-време дискретно. Бар има исправно подешавање: Испитује светлост највише енергије (на што највише утичу теорије које предвиђају да је простор-време гломазан); гама зраци путују милијарде светлосних година (омогућујући ефекту да се временом нагомила); а свемирске летелице су довољно једноставне за производњу масовно (тако да цела флота може да види што више догађаја по целом небу).

Како би се наше представе о стварности промениле да ГраилКуест пронађе доказе за дискретност простора-времена? Немогуће је рећи - наше тренутне теорије су свуда по карти када су у питању импликације. Али без обзира на све, мораћемо да сачекамо. Овај круг ЕСА предлога је за покретање негде између 2035. и 2050. године. Док чекамо, можемо да расправљамо да ли је време протекло од тада до данас у основи глатко или грубо.