տուն Ծաղիկներ Տիեզերքի կառուցվածքի քվանտային տեսություն. Ինքնակազմակերպվող քվանտային տիեզերք. Ամբողջովին նոր հարթություն տիեզերքում

Ծաղիկներ

Տիեզերքի կառուցվածքի քվանտային տեսություն. Ինքնակազմակերպվող քվանտային տիեզերք. Ամբողջովին նոր հարթություն տիեզերքում

Այս գրքում հեղինակավոր գիտնականներ Բրայան Քոքսը և Ջեֆ Ֆորշոուն ընթերցողներին ներկայացնում են քվանտային մեխանիկա՝ աշխարհի հիմնարար մոդելը: Նրանք պատմում են, թե ինչ դիտարկումներն են ֆիզիկոսներին մղել դեպի քվանտային տեսություն, ինչպես է այն մշակվել, և ինչու են գիտնականները, չնայած իր բոլոր տարօրինակությանը, այդքան վստահ դրանում: Գիրքը նախատեսված է բոլոր նրանց համար, ովքեր հետաքրքրված են քվանտային ֆիզիկայով և Տիեզերքի կառուցվածքով։

Ինչ-որ տարօրինակ բան է գալիս:
Քվանտ. Այս բառը միաժամանակ գրավում է զգայարանները, շփոթեցնում ու հմայում։ Կախված մարդու տեսակետից, սա կա՛մ գիտության հսկայական առաջընթացի վկայությունն է, կա՛մ մարդու ինտուիցիայի սահմանափակության խորհրդանիշը, որը ստիպված է պայքարել ենթաատոմային ոլորտի անխուսափելի տարօրինակությունների դեմ: Ֆիզիկոսի համար քվանտային մեխանիկան այն երեք մեծ սյուներից մեկն է, որոնց վրա հիմնված է բնության ըմբռնումը (մյուս երկուսը Էյնշտեյնի հարաբերականության ընդհանուր և հատուկ տեսություններն են): Էյնշտեյնի տեսությունները վերաբերում են տարածության և ժամանակի բնույթին և ձգողության ուժին: Քվանտային մեխանիկան հոգ է տանում մնացած ամեն ինչի մասին, և կարելի է ասել, որ անկախ նրանից, թե որքան էմոցիոնալ գրավիչ, շփոթեցնող կամ հետաքրքրաշարժ լինի, դա պարզապես ֆիզիկական տեսություն է, որը նկարագրում է, թե իրականում ինչպես է իրեն պահում բնությունը: Բայց նույնիսկ եթե չափվում է հենց այս պրագմատիկ չափանիշով, այն ապշեցուցիչ է իր ճշգրտությամբ և բացատրական ուժով: Գոյություն ունի մեկ փորձ քվանտային էլեկտրադինամիկայի բնագավառից, որն ամենահինն է և ամենալավ հասկացվածը ժամանակակից քվանտային տեսություններից: Այն չափում է, թե ինչպես է էլեկտրոնն իրեն պահում մագնիսի մոտ: Տեսական ֆիզիկոսները տարիներ շարունակ քրտնաջան աշխատել են գրիչով ու թղթով, իսկ ավելի ուշ՝ համակարգիչներով՝ կանխատեսելու, թե կոնկրետ ինչ կբացահայտեն նման ուսումնասիրությունները։ Գործնականները հորինել և փորձեր են կազմակերպել՝ բնությունից ավելի շատ մանրամասներ պարզելու համար: Երկու ճամբարներն էլ, միմյանցից անկախ, արդյունքներ տվեցին այնպիսի ճշգրտությամբ, ինչպիսին է Մանչեստրի և Նյու Յորքի միջև հեռավորությունը մի քանի սանտիմետր սխալով չափելու համար։ Հատկանշական է, որ փորձարարների ստացած թվերը լիովին համապատասխանում էին տեսաբանների հաշվարկների արդյունքներին. չափումները և հաշվարկները լիովին համընկնում էին:
Սա ոչ միայն տպավորիչ է, այլև զարմանալի, և եթե մոդելի կառուցումը լիներ քվանտային տեսության միակ մտահոգությունը, դուք կարող եք ճիշտ հարցնել, թե որն է խնդիրը: Գիտությունը, իհարկե, պարտադիր չէ, որ օգտակար լինի, բայց տեխնոլոգիական և սոցիալական շատ փոփոխություններ, որոնք հեղափոխել են մեր կյանքը, բխում են ժամանակակից գիտնականների կողմից իրականացված հիմնարար հետազոտություններից, որոնք առաջնորդվում են միայն իրենց շրջապատող աշխարհը ավելի լավ հասկանալու ցանկությամբ։ . Շնորհիվ գիտության բոլոր ճյուղերի այս հետաքրքրասիրության վրա հիմնված հայտնագործությունների՝ մենք երկարացրել ենք կյանքի տևողությունը, միջազգային օդային ճանապարհորդությունը, ազատություն մեր գոյատևման համար հողագործության կարիքից և մեր վայրի լայն, ոգեշնչող և աչք բացող պատկերը անվերջում: աստղերի ծով. Բայց այս ամենը ինչ-որ իմաստով կողմնակի արտադրանք է։ Մենք ուսումնասիրում ենք հետաքրքրությունից դրդված, այլ ոչ թե այն պատճառով, որ ցանկանում ենք ավելի լավ պատկերացում կազմել իրականության մասին կամ մշակել ավելի լավ մանրուքներ:

Բովանդակություն
Ինչ-որ տարօրինակ բան է գալիս
Միաժամանակ երկու տեղում
Ի՞նչ է մասնիկը:
Այն ամենը, ինչ կարող է պատահել, իսկապես տեղի է ունենում
Շարժումը որպես պատրանք
Ատոմների երաժշտություն
Տիեզերքը քորոցի գլխի վրա (և ինչու մենք չենք ընկնում գետնի միջով)
Փոխկախվածություն
Ժամանակակից աշխարհ
Փոխազդեցություն
Դատարկ տարածությունն այնքան էլ դատարկ չէ վերջաբան. Աստղերի մահը
Հետագա ընթերցման համար.

Կոճակներ վերևում և ներքևում «Գնիր թղթե գիրք»և օգտագործելով Գնել հղումը, դուք կարող եք գնել այս գիրքը առաքմամբ ամբողջ Ռուսաստանում և նմանատիպ գրքեր լավագույն գնով թղթային ձևով պաշտոնական առցանց խանութների Labyrinth, Ozon, Bukvoed, Chitai-gorod, Litres, My-shop, Book24 կայքերում: , Գրքեր ru.

Կախված մարդու տեսակետից՝ քվանտային տեսությունը կա՛մ գիտության հսկայական առաջընթացի վկայությունն է, կա՛մ մարդու ինտուիցիայի սահմանափակության խորհրդանիշը, որը ստիպված է պայքարել ենթաատոմային ոլորտի տարօրինակությունների հետ: Ֆիզիկոսի համար քվանտային մեխանիկան այն երեք մեծ սյուներից մեկն է, որոնց վրա հիմնված է բնության ըմբռնումը (Էյնշտեյնի հարաբերականության ընդհանուր և հատուկ տեսությունների հետ միասին): Նրանց համար, ովքեր միշտ ցանկացել են գոնե ինչ-որ բան հասկանալ աշխարհի կառուցվածքի հիմնարար մոդելում, բացատրում են գիտնականներ Բրայան Քոքսը և Ջեֆ Ֆորշոուն իրենց «Քվանտային տիեզերք» գրքում, որը հրատարակվել է MIF-ի կողմից։ T & P-ն հրապարակում է կարճ հատված քվանտի էության և տեսության ծագման մասին։

Էյնշտեյնի տեսությունները վերաբերում են տարածության և ժամանակի բնույթին և ձգողության ուժին: Քվանտային մեխանիկան հոգ է տանում մնացած ամեն ինչի մասին, և կարելի է ասել, որ անկախ նրանից, թե որքան էմոցիոնալ գրավիչ, շփոթեցնող կամ հետաքրքրաշարժ լինի, դա պարզապես ֆիզիկական տեսություն է, որը նկարագրում է, թե իրականում ինչպես է իրեն պահում բնությունը: Բայց նույնիսկ եթե չափվում է հենց այս պրագմատիկ չափանիշով, այն ապշեցուցիչ է իր ճշգրտությամբ և բացատրական ուժով: Գոյություն ունի մեկ փորձ քվանտային էլեկտրադինամիկայի բնագավառից, որն ամենահինն է և ամենալավ հասկացվածը ժամանակակից քվանտային տեսություններից: Այն չափում է, թե ինչպես է էլեկտրոնն իրեն պահում մագնիսի մոտ: Տեսական ֆիզիկոսները տարիներ շարունակ քրտնաջան աշխատել են գրիչով ու թղթով, իսկ ավելի ուշ՝ համակարգիչներով՝ կանխատեսելու, թե կոնկրետ ինչ կբացահայտեն նման ուսումնասիրությունները։ Գործնականները հորինել և փորձեր են կազմակերպել՝ բնությունից ավելի շատ մանրամասներ պարզելու համար: Երկու ճամբարներն էլ, միմյանցից անկախ, արդյունքներ տվեցին այնպիսի ճշգրտությամբ, ինչպիսին է Մանչեստրի և Նյու Յորքի միջև հեռավորությունը մի քանի սանտիմետր սխալով չափելու համար։ Հատկանշական է, որ փորձարարների ստացած թվերը լիովին համապատասխանում էին տեսաբանների հաշվարկների արդյունքներին. չափումները և հաշվարկները լիովին համընկնում էին:

Քվանտային տեսությունը թերեւս լավագույն օրինակն է այն բանի, թե ինչպես է մարդկանց մեծամասնության համար անսահման դժվար հասկանալը դառնում չափազանց օգտակար: Դժվար է հասկանալ, քանի որ այն նկարագրում է մի աշխարհ, որտեղ մի մասնիկ իրականում կարող է լինել միաժամանակ մի քանի վայրերում և տեղափոխվել մի վայրից մյուսը՝ դրանով իսկ ուսումնասիրելով ամբողջ Տիեզերքը: Դա օգտակար է, քանի որ հասկանալով տիեզերքի ամենափոքր շինանյութերի վարքագիծը, ամրապնդում է մնացած ամեն ինչի ըմբռնումը: Դա սահման է դնում մեր ամբարտավանությանը, քանի որ աշխարհը շատ ավելի բարդ ու բազմազան է, քան թվում էր: Չնայած այս ամբողջ բարդությանը, մենք պարզեցինք, որ ամեն ինչ բաղկացած է բազմաթիվ մանր մասնիկներից, որոնք շարժվում են քվանտային տեսության օրենքներին համապատասխան: Այս օրենքներն այնքան պարզ են, որ դրանք կարելի է գրել ծրարի հետևի մասում։ Եվ այն, որ մի ամբողջ գրադարանից չի պահանջվում բացատրել իրերի խորը բնույթը, ինքնին աշխարհի ամենամեծ առեղծվածներից մեկն է:

Պատկերացրեք մեզ շրջապատող աշխարհը: Ենթադրենք՝ ձեռքում եք թղթից պատրաստված գիրք՝ աղացած փայտի միջուկ։ Ծառերը մեքենաներ են, որոնք ընդունակ են վերցնել ատոմներ և մոլեկուլներ, դրանք քայքայել և վերակազմավորել միլիարդավոր առանձին կտորների գաղութների: Նրանք դա անում են քլորոֆիլ անունով հայտնի մոլեկուլի շնորհիվ, որը կազմված է հարյուրից ավելի ածխածնի, ջրածնի և թթվածնի ատոմներից, որոնք հատուկ ձևով թեքված են և կապված են մագնեզիումի և ջրածնի ևս մի քանի ատոմների հետ: Մասնիկների նման համակցությունն ի վիճակի է գրավել լույսը, որը թռչել է 150,000,000 կմ մեր աստղից՝ միջուկային խցիկ, որի ծավալը կազմում է միլիոն մոլորակ, ինչպես Երկիրը, և այդ էներգիան տեղափոխել խորը բջիջներ, որտեղ այն նոր մոլեկուլներ է ստեղծում ածխաթթու գազից։ իսկ ջուրը և մեր կյանք տվող արտազատումները թթվածին են:

Այս մոլեկուլային շղթաներն են, որոնք կազմում են վերնաշենքը, որը միասին է պահում ծառերը, այս գրքի թուղթը և ողջ կյանքը: Դուք կարող եք գիրք կարդալ և հասկանալ բառերը, քանի որ ունեք աչքեր, որոնք կարող են էջերից ցրված լույսը վերածել էլեկտրական ազդակների, որոնք կարող են մեկնաբանվել ուղեղի կողմից՝ տիեզերքի ամենաբարդ կառուցվածքը, որը մենք գիտենք: Մենք պարզեցինք, որ աշխարհի բոլոր իրերը ոչ այլ ինչ են, քան ատոմների հավաքածու, և ատոմների ամենալայն բազմազանությունը բաղկացած է ընդամենը երեք մասնիկից՝ էլեկտրոններից, պրոտոններից և նեյտրոններից: Մենք նաև գիտենք, որ պրոտոններն ու նեյտրոններն իրենք կազմված են ավելի փոքր կազմավորումներից, որոնք կոչվում են քվարկներ, և դրանք ամեն ինչի վերջն են, համենայն դեպս, մենք հիմա այդպես ենք մտածում: Այս ամենը հիմնված է քվանտային տեսության վրա։

Այսպիսով, ժամանակակից ֆիզիկան գծում է Տիեզերքի պատկերը, որտեղ մենք ապրում ենք բացառիկ պարզությամբ. նրբագեղ երևույթները տեղի են ունենում մի տեղ, որտեղ դրանք չեն երևում, ինչը հանգեցնում է մակրոկոսմի բազմազանության: Թերևս սա ժամանակակից գիտության ամենաուշագրավ ձեռքբերումն է. աշխարհի անհավանական բարդության կրճատումը, ներառյալ հենց մարդիկ, մի քանի փոքր ենթաատոմային մասնիկների և նրանց միջև գործող չորս ուժերի վարքագծի նկարագրությանը: Այս չորս ուժերից երեքի լավագույն նկարագրությունը՝ ուժեղ և թույլ միջուկային ուժերը, որոնք գոյություն ունեն ատոմային միջուկի ներսում, և էլեկտրամագնիսական ուժը, որը պահում է ատոմներն ու մոլեկուլները միասին, տրված են քվանտային տեսության կողմից: Միայն ձգողության ուժը` ամենաթույլ, բայց, թերևս, բոլորից առավել ծանոթ ուժը, ներկայումս չունի բավարար քվանտային նկարագրություն:

Պետք է ընդունենք, որ քվանտային տեսությունը փոքր-ինչ տարօրինակ համբավ ունի, և շատ իրական անհեթեթություններ ծածկված են դրա անվան տակ: Կատուները կարող են միաժամանակ լինել և՛ կենդանի, և՛ մեռած; մասնիկները միաժամանակ երկու տեղում են. Հայզենբերգը պնդում է, որ ամեն ինչ անորոշ է։ Այս ամենն իսկապես ճշմարիտ է, բայց եզրակացությունները, որոնք հաճախ բխում են դրանից՝ երբ ինչ-որ տարօրինակ բան է տեղի ունենում միկրոտիեզերքում, այնուհետև մենք պատված ենք մշուշի մշուշով, միանշանակ սխալ են: Էքստրասենսորային ընկալում, առեղծվածային բժշկություններ, թրթռացող ապարանջաններ, որոնք պաշտպանում են ճառագայթումից, և ով գիտի, թե էլ ինչ է պարբերաբար գաղտագողի հնարավորի պանթեոն՝ «քվանտ» բառի քողի տակ։ Այս անհեթեթությունը պայմանավորված է հստակ մտածելու անկարողությամբ, ինքնախաբեությամբ, իսկական կամ շինծու թյուրիմացությամբ կամ վերը նշված բոլորի հատկապես դժբախտ համադրությամբ: Քվանտային տեսությունը ճշգրտորեն նկարագրում է աշխարհը մաթեմատիկական օրենքներով նույնքան հատուկ, որքան Նյուտոնի կամ Գալիլեոյի կողմից օգտագործված օրենքները: Ահա թե ինչու մենք կարող ենք անհավանական ճշգրտությամբ հաշվարկել էլեկտրոնի մագնիսական դաշտը։ Քվանտային տեսությունն առաջարկում է բնության նկարագրություն, որը, ինչպես կիմանանք, ունի հսկայական կանխատեսող և բացատրող ուժ և տարածվում է ամեն ինչի վրա՝ սիլիցիումի չիպերից մինչև աստղեր:

Ինչպես հաճախ է պատահում, քվանտային տեսության առաջացումը հրահրեց բնական երևույթների բացահայտումը, որոնք հնարավոր չէ նկարագրել այն ժամանակվա գիտական պարադիգմներով: Քվանտային տեսության համար նման բազմաթիվ հայտնագործություններ կային, ընդ որում՝ բազմազան բնույթի։ Մի շարք անբացատրելի արդյունքներ առաջացրեցին հուզմունք և շփոթություն և, ի վերջո, առաջ բերեցին փորձարարական և տեսական նորարարությունների շրջան, որն իսկապես արժանի է «ոսկե դար» հանրաճանաչ տերմինին: Գլխավոր հերոսների անունները ընդմիշտ արմատացած են ցանկացած ֆիզիկոս ուսանողի մտքում և մինչ օրս նշվում են ավելի հաճախ, քան մյուսները համալսարանական դասընթացներում. Միգուցե պատմության մեջ այլևս երբեք չի լինի մի շրջան, երբ այդքան շատ անուններ կապվեն գիտության մեծության հետ՝ շարժվելով դեպի մեկ նպատակ՝ ստեղծելով ֆիզիկական աշխարհը կառավարող ատոմների և ուժերի նոր տեսություն: 1924 թվականին, հետ նայելով քվանտային տեսության նախորդ տասնամյակներին, Էռնեստ Ռադերֆորդը՝ նորզելանդացի ֆիզիկոս, ով հայտնաբերեց ատոմային միջուկը, գրել է. Ֆիզիկայի պատմության մեջ երբեք չի եղել նման տենդային գործունեության շրջան, որի ընթացքում որոշ սկզբունքորեն նշանակալի հայտնագործություններ ահռելի արագությամբ փոխարինվել են մյուսներով։

Միայն մինչև հունիսի 30-ը T&P ընթերցողները զեղչ ունեն գրքի թղթային և էլեկտրոնային տարբերակների համար։ Հղումների վրա սեղմելիս զեղչերն ակտիվանում են:

«Քվանտ» տերմինը ֆիզիկայում հայտնվել է 1900 թվականին Մաքս Պլանկի աշխատանքի շնորհիվ։ Նա փորձեց տեսականորեն նկարագրել տաքացած մարմինների արձակած ճառագայթները՝ այսպես կոչված «ամբողջովին սև մարմնի ճառագայթումը»։ Ի դեպ, գիտնականին այդ նպատակով աշխատանքի է վերցրել էլեկտրական լուսավորությամբ զբաղվող մի ընկերություն. ամենապրոզայիկ պատճառներով երբեմն այսպես են բացվում տիեզերքի դռները։ Պլանքը պարզել է, որ սև մարմնի ճառագայթման հատկությունները կարելի է բացատրել միայն ենթադրելով, որ լույսն արտանետվում է էներգիայի փոքր մասերում, որը նա անվանել է քվանտա: Բառն ինքնին նշանակում է «փաթեթներ» կամ «դիսկրետ»: Սկզբում նա կարծում էր, որ դա պարզապես մաթեմատիկական հնարք է, սակայն Ալբերտ Էյնշտեյնի 1905 թվականին կատարված աշխատանքը ֆոտոէլեկտրական էֆեկտի վերաբերյալ հաստատեց քվանտային վարկածը։ Արդյունքները համոզիչ էին, քանի որ փոքր քանակությամբ էներգիա կարող է լինել մասնիկների հոմանիշ:

Գաղափարը, որ լույսը կազմված է փոքր փամփուշտների հոսքից, երկար ու փառավոր պատմություն ունի՝ սկսած Իսահակ Նյուտոնից և ժամանակակից ֆիզիկայի ծնունդից: Այնուամենայնիվ, 1864 թվականին շոտլանդացի ֆիզիկոս Ջեյմս Քլարկ Մաքսվելը կարծես վերջապես փարատեց բոլոր առկա կասկածները մի շարք աշխատություններում, որոնք Ալբերտ Էյնշտեյնը հետագայում նկարագրեց որպես «ամենախորը և բեղմնավոր, որ ֆիզիկան գիտի Նյուտոնից հետո»: Մաքսվելը ցույց տվեց, որ լույսը տարածության մեջ տարածվող էլեկտրամագնիսական ալիք է, ուստի լույսի գաղափարը որպես ալիք ուներ անառարկելի և անհերքելի թվացող ծագում։ Այնուամենայնիվ, մի շարք փորձերի ընթացքում, որոնք Արթուր Քոմփթոնը և նրա գործընկերները անցկացրել են Սենտ Լուիսի Վաշինգտոնի համալսարանում, նրանց հաջողվել է առանձնացնել լույսի քվանտան էլեկտրոններից: Նրանք երկուսն էլ իրենց ավելի շատ նման էին բիլիարդի գնդակների, ինչը հստակ հաստատում էր, որ Պլանկի տեսական ենթադրությունները ամուր հիմքեր ունեն իրական աշխարհում։ 1926 թվականին լույսի քվանտները կոչվում էին ֆոտոններ։ Ապացույցներն անհերքելի էին. լույսն իրեն պահում է և՛ որպես ալիք, և՛ որպես մասնիկ։ Սա նշանակում էր դասական ֆիզիկայի ավարտ և քվանտային տեսության ձևավորման շրջանի ավարտ:

Էջ 1-ը 68-ից

Գիտական խմբագիրներ Վյաչեսլավ Մարաչա և Միխայիլ Պավլով

Հրապարակվել է Apollo's Children Ltd-ի և Jeff Forshow and Diane Banks Associates Ltd-ի թույլտվությամբ:

Հրատարակչությանը իրավական աջակցություն է ցուցաբերում Vegas Lex իրավաբանական ընկերությունը:

* * *

1. Ինչ-որ տարօրինակ բան է գալիս

Քվանտ. Այս բառը միաժամանակ գրավում է զգայարանները, շփոթեցնում ու հմայում։ Կախված մարդու տեսակետից, սա կա՛մ գիտության հսկայական առաջընթացի վկայությունն է, կա՛մ մարդու ինտուիցիայի սահմանափակության խորհրդանիշը, որը ստիպված է պայքարել ենթաատոմային ոլորտի անխուսափելի տարօրինակությունների դեմ: Ֆիզիկոսի համար քվանտային մեխանիկան այն երեք մեծ սյուներից մեկն է, որոնց վրա հիմնված է բնության ըմբռնումը (մյուս երկուսը Էյնշտեյնի հարաբերականության ընդհանուր և հատուկ տեսություններն են): Էյնշտեյնի տեսությունները վերաբերում են տարածության և ժամանակի բնույթին և ձգողության ուժին: Քվանտային մեխանիկան հոգ է տանում մնացած ամեն ինչի մասին, և կարելի է ասել, որ անկախ նրանից, թե որքան էմոցիոնալ գրավիչ, շփոթեցնող կամ հետաքրքրաշարժ լինի, դա պարզապես ֆիզիկական տեսություն է, որը նկարագրում է, թե իրականում ինչպես է իրեն պահում բնությունը: Բայց նույնիսկ եթե չափվում է հենց այս պրագմատիկ չափանիշով, այն ապշեցուցիչ է իր ճշգրտությամբ և բացատրական ուժով: Գոյություն ունի մեկ փորձ քվանտային էլեկտրադինամիկայի բնագավառից, որն ամենահինն է և ամենալավ հասկացվածը ժամանակակից քվանտային տեսություններից: Այն չափում է, թե ինչպես է էլեկտրոնն իրեն պահում մագնիսի մոտ: Տեսական ֆիզիկոսները տարիներ շարունակ քրտնաջան աշխատել են գրիչով ու թղթով, իսկ ավելի ուշ՝ համակարգիչներով՝ կանխատեսելու, թե կոնկրետ ինչ կբացահայտեն նման ուսումնասիրությունները։ Գործնականները հորինել և փորձեր են կազմակերպել՝ բնությունից ավելի շատ մանրամասներ պարզելու համար: Երկու ճամբարներն էլ, միմյանցից անկախ, արդյունքներ տվեցին այնպիսի ճշգրտությամբ, ինչպիսին է Մանչեստրի և Նյու Յորքի միջև հեռավորությունը մի քանի սանտիմետր սխալով չափելու համար։ Հատկանշական է, որ փորձարարների ստացած թվերը լիովին համապատասխանում էին տեսաբանների հաշվարկների արդյունքներին. չափումները և հաշվարկները լիովին համընկնում էին:

Սա ոչ միայն տպավորիչ է, այլև զարմանալի, և եթե մոդելի կառուցումը լիներ քվանտային տեսության միակ մտահոգությունը, դուք կարող եք ճիշտ հարցնել, թե որն է խնդիրը: Գիտությունը, իհարկե, պարտադիր չէ, որ օգտակար լինի, բայց տեխնոլոգիական և սոցիալական փոփոխություններից շատերը, որոնք հեղափոխել են մեր կյանքը, բխում են ժամանակակից գիտնականների կողմից իրականացված հիմնարար հետազոտություններից, որոնք առաջնորդվում են միայն աշխարհն ավելի լավ հասկանալու ցանկությամբ։ նրանց. Շնորհիվ գիտության բոլոր ճյուղերի այս հետաքրքրասիրության վրա հիմնված հայտնագործությունների՝ մենք երկարացրել ենք կյանքի տևողությունը, միջազգային օդային ճանապարհորդությունը, ազատություն մեր գոյատևման համար հողագործության կարիքից և մեր վայրի լայն, ոգեշնչող և աչք բացող պատկերը անվերջում: աստղերի ծով. Բայց այս ամենը ինչ-որ իմաստով կողմնակի արտադրանք է։ Մենք ուսումնասիրում ենք հետաքրքրությունից դրդված, այլ ոչ թե այն պատճառով, որ ցանկանում ենք ավելի լավ պատկերացում կազմել իրականության մասին կամ մշակել ավելի լավ մանրուքներ:

Քվանտային տեսությունը, թերեւս, լավագույն օրինակն է, թե ինչպես է այն, ինչ անսահման դժվար է հասկանալ մարդկանց մեծամասնության համար, դառնում է չափազանց օգտակար: Դժվար է հասկանալ, քանի որ այն նկարագրում է մի աշխարհ, որտեղ մի մասնիկ իրականում կարող է լինել միաժամանակ մի քանի վայրերում և տեղափոխվել մի վայրից մյուսը՝ դրանով իսկ ուսումնասիրելով ամբողջ Տիեզերքը: Դա օգտակար է, քանի որ հասկանալով տիեզերքի ամենափոքր շինանյութերի վարքագիծը, ամրապնդում է մնացած ամեն ինչի ըմբռնումը: Դա սահման է դնում մեր ամբարտավանությանը, քանի որ աշխարհը շատ ավելի բարդ ու բազմազան է, քան թվում էր: Չնայած այս ամբողջ բարդությանը, մենք պարզեցինք, որ ամեն ինչ բաղկացած է բազմաթիվ մանր մասնիկներից, որոնք շարժվում են քվանտային տեսության օրենքներին համապատասխան: Այս օրենքներն այնքան պարզ են, որ դրանք կարելի է գրել ծրարի հետևի մասում։ Եվ այն, որ մի ամբողջ գրադարանից չի պահանջվում բացատրել իրերի խորը բնույթը, ինքնին աշխարհի ամենամեծ առեղծվածներից մեկն է:

Այսպիսով, որքան շատ ենք մենք սովորում տիեզերքի տարրական բնույթի մասին, այնքան ավելի պարզ է թվում մեզ: Աստիճանաբար մենք կհասկանանք բոլոր օրենքները և այն, թե ինչպես են այս փոքրիկ շինանյութերը փոխազդում և ձևավորում աշխարհը: Բայց որքան էլ որ մենք հիացած ենք տիեզերքի հիմքում ընկած պարզությամբ, մենք պետք է հիշենք, որ չնայած խաղի հիմնական կանոնները պարզ են, դրանց հետևանքները միշտ չէ, որ հեշտ է հաշվարկել: Աշխարհը ճանաչելու մեր ամենօրյա փորձը որոշվում է միլիարդավոր ատոմների փոխհարաբերություններով, և ուղղակի հիմարություն կլինի փորձել մարդկանց, կենդանիների և բույսերի վարքագծի սկզբունքները այդ ատոմների վարքագծի նրբություններից: Սա գիտակցելով՝ մենք չենք նվազեցնում դրա կարևորությունը. բոլոր երևույթների հետևում, ի վերջո, թաքնված է մանրադիտակային մասնիկների քվանտային ֆիզիկան։

Պատկերացրեք մեզ շրջապատող աշխարհը: Դուք ձեռքում եք թղթից պատրաստված գիրք՝ աղացած փայտի միջուկ: Ծառերը մեքենաներ են, որոնք ընդունակ են վերցնելու ատոմներ և մոլեկուլներ, քայքայել դրանք և վերակազմավորել դրանք միլիարդավոր առանձին կտորների գաղութների: Նրանք դա անում են քլորոֆիլ անունով հայտնի մոլեկուլի շնորհիվ, որը կազմված է հարյուրից ավելի ածխածնի, ջրածնի և թթվածնի ատոմներից, որոնք հատուկ ձևով թեքված են և կապված են մագնեզիումի և ջրածնի ևս մի քանի ատոմների հետ: Մասնիկների նման համակցությունն ի վիճակի է գրավել լույսը, որը թռչել է մեր աստղից 150,000,000 կմ հեռավորության վրա՝ միջուկային խցիկ, որի ծավալը կազմում է միլիոն մոլորակ, ինչպես Երկիրը, և այդ էներգիան տեղափոխել խորը բջիջներ, որտեղ այն ստեղծում է նոր մոլեկուլներ ածխաթթու գազից և ջուրը և ազատում է մեր կյանքը թթվածին տալը:

Այս մոլեկուլային շղթաներն են, որոնք կազմում են վերնաշենքը, որը միասին է պահում ծառերը, այս գրքի թուղթը և ողջ կյանքը: Դուք կարող եք գիրք կարդալ և հասկանալ բառերը, քանի որ ունեք աչքեր, որոնք կարող են էջերից ցրված լույսը վերածել էլեկտրական ազդակների, որոնք կարող են մեկնաբանվել ուղեղի կողմից՝ տիեզերքի ամենաբարդ կառուցվածքը, որը մենք գիտենք: Մենք պարզեցինք, որ աշխարհի բոլոր իրերը ոչ այլ ինչ են, քան ատոմների հավաքածու, և ատոմների ամենալայն բազմազանությունը բաղկացած է ընդամենը երեք մասնիկից՝ էլեկտրոններից, պրոտոններից և նեյտրոններից: Մենք նաև գիտենք, որ պրոտոններն ու նեյտրոններն իրենք կազմված են ավելի փոքր կազմավորումներից, որոնք կոչվում են քվարկներ, և այստեղ ամեն ինչ ավարտվում է, համենայն դեպս, մենք հիմա այդպես ենք մտածում: Այս ամենը հիմնված է քվանտային տեսության վրա։

Այսպիսով, ժամանակակից ֆիզիկան գծում է Տիեզերքի պատկերը, որտեղ մենք ապրում ենք բացառիկ պարզությամբ. նրբագեղ երևույթները տեղի են ունենում մի տեղ, որտեղ դրանք չեն երևում, ինչը հանգեցնում է մակրոկոսմի բազմազանության: Թերևս սա ժամանակակից գիտության ամենաուշագրավ ձեռքբերումն է. աշխարհի անհավանական բարդության կրճատումը, ներառյալ հենց մարդիկ, մի քանի փոքր ենթաատոմային մասնիկների և նրանց միջև գործող չորս ուժերի վարքագծի նկարագրությանը: Այս չորս ուժերից երեքի լավագույն նկարագրությունը՝ ուժեղ և թույլ միջուկային ուժերը, որոնք գոյություն ունեն ատոմի միջուկի ներսում, և էլեկտրամագնիսական ուժը, որը պահում է ատոմներն ու մոլեկուլները միասին, տրված են քվանտային տեսության կողմից: Միայն ձգողության ուժը` ամենաթույլ, բայց, թերևս, բոլորից առավել ծանոթ ուժը, ներկայումս չունի բավարար քվանտային նկարագրություն:

Բրայան Քոքս, Ջեֆ Ֆորշոու

քվանտային տիեզերք. Ինչպես է դա, որ մենք չենք կարող տեսնել

Գիտական խմբագիրներ Վյաչեսլավ Մարաչա և Միխայիլ Պավլով

Հրապարակվել է Apollo's Children Ltd-ի և Jeff Forshow and Diane Banks Associates Ltd-ի թույլտվությամբ:

Հրատարակչությանը իրավական աջակցություն է ցուցաբերում Vegas Lex իրավաբանական ընկերությունը:

* * *

1. Ինչ-որ տարօրինակ բան է գալիս

Այս մոլեկուլային շղթաներն են, որոնք կազմում են վերնաշենքը, որը միասին է պահում ծառերը, այս գրքի թուղթը և ողջ կյանքը: Դուք կարող եք գիրք կարդալ և հասկանալ բառերը, քանի որ ունեք աչքեր, որոնք կարող են էջերից ցրված լույսը վերածել էլեկտրական ազդակների, որոնք կարող են մեկնաբանվել ուղեղի կողմից՝ տիեզերքի ամենաբարդ կառուցվածքը, որը մենք գիտենք: Մենք պարզեցինք, որ աշխարհի բոլոր իրերը ոչ այլ ինչ են, քան ատոմների հավաքածու, և ատոմների ամենալայն բազմազանությունը բաղկացած է ընդամենը երեք մասնիկից՝ էլեկտրոններից, պրոտոններից և նեյտրոններից: Մենք նաև գիտենք, որ պրոտոններն ու նեյտրոններն իրենք կազմված են ավելի փոքր կազմավորումներից, որոնք կոչվում են քվարկներ, և այստեղ ամեն ինչ ավարտվում է, համենայն դեպս, մենք հիմա այդպես ենք մտածում: Այս ամենը հիմնված է քվանտային տեսության վրա։

Այսպիսով, ժամանակակից ֆիզիկան գծում է Տիեզերքի պատկերը, որտեղ մենք ապրում ենք բացառիկ պարզությամբ. նրբագեղ երևույթները տեղի են ունենում մի տեղ, որտեղ դրանք չեն երևում, ինչը հանգեցնում է մակրոկոսմի բազմազանության: Թերևս սա ժամանակակից գիտության ամենաուշագրավ ձեռքբերումն է. աշխարհի անհավանական բարդության կրճատումը, ներառյալ հենց մարդիկ, մի քանի փոքր ենթաատոմային մասնիկների և նրանց միջև գործող չորս ուժերի վարքագծի նկարագրությանը: Այս չորս ուժերից երեքի լավագույն նկարագրությունը՝ ուժեղ և թույլ միջուկային ուժերը, որոնք գոյություն ունեն ատոմի միջուկի ներսում, և էլեկտրամագնիսական ուժը, որը պահում է ատոմներն ու մոլեկուլները միասին, տրված են քվանտային տեսության կողմից: Միայն ձգողության ուժը` ամենաթույլ, բայց, թերևս, բոլորից առավել ծանոթ ուժը, ներկայումս չունի բավարար քվանտային նկարագրություն:

Պետք է ընդունենք, որ քվանտային տեսությունը փոքր-ինչ տարօրինակ համբավ ունի, և շատ իրական անհեթեթություններ ծածկված են դրա անվան տակ: Կատուները կարող են միաժամանակ լինել և՛ կենդանի, և՛ մեռած; մասնիկները միաժամանակ երկու տեղում են. Հայզենբերգը պնդում է, որ ամեն ինչ անորոշ է։ Այս ամենն իսկապես ճշմարիտ է, բայց եզրակացությունները, որոնք հաճախ բխում են դրանից, քանի որ միկրոտիեզերքում ինչ-որ տարօրինակ բան է տեղի ունենում, այնուհետև մենք պատված ենք մշուշի մշուշով, միանշանակ սխալ են: Էքստրասենսորային ընկալում, առեղծվածային բժշկություններ, թրթռացող ապարանջաններ, որոնք պաշտպանում են ճառագայթումից, և ով գիտի, թե էլ ինչ է պարբերաբար գաղտագողի հնարավորի պանթեոն՝ «քվանտ» բառի քողի տակ։ Այս անհեթեթությունը պայմանավորված է հստակ մտածելու անկարողությամբ, ինքնախաբեությամբ, իսկական կամ շինծու թյուրիմացությամբ կամ վերը նշված բոլորի հատկապես դժբախտ համադրությամբ: Քվանտային տեսությունը ճշգրտորեն նկարագրում է աշխարհը մաթեմատիկական օրենքներով նույնքան հատուկ, որքան Նյուտոնի կամ Գալիլեոյի կողմից օգտագործված օրենքները: Ահա թե ինչու մենք կարող ենք անհավանական ճշգրտությամբ հաշվարկել էլեկտրոնի մագնիսական դաշտը։ Քվանտային տեսությունն առաջարկում է բնության նկարագրություն, որը, ինչպես կիմանանք, ունի հսկայական կանխատեսող և բացատրող ուժ և տարածվում է ամեն ինչի վրա՝ սիլիցիումի չիպերից մինչև աստղեր:

Այս գրքի նպատակը քվանտային տեսության ապամիստիկացումն է, տեսական կոնստրուկցիա, որը շփոթեցրել է չափազանց շատերին, այդ թվում նույնիսկ արդյունաբերության առաջամարտիկներին: Մենք մտադիր ենք օգտագործել ժամանակակից տեսանկյունը՝ օգտագործելով դարերի ընթացքում հետադարձ հայացքների և տեսության զարգացման դասերը: Այնուամենայնիվ, ճանապարհորդության սկզբում մենք կտեղափոխվենք 20-րդ դարի սկիզբ և կուսումնասիրենք որոշ խնդիրներ, որոնք ֆիզիկոսներին ստիպեցին արմատապես շեղվել այն ամենից, ինչը նախկինում համարվում էր գիտության հիմնական հոսքը:

Քվանտային գրավիտացիայի խնդրին նոր մոտեցումը, որի շուրջ գիտնականները պայքարում էին տասնամյակներ շարունակ, վերադառնում է հիմունքներին և ցույց տալիս, թե ինչպես են «կուբիկները», որոնցից կառուցված տարածությունն ու ժամանակը «գումարվում» են միմյանց:

Ինչպե՞ս են առաջացել տարածությունը և ժամանակը: Ինչպե՞ս են նրանք ստեղծել հարթ 4D դատարկությունը, որը ծառայում է որպես մեր ֆիզիկական աշխարհի ֆոն: Ինչպիսի՞ն են նրանք ավելի ուշադիր զննելու դեպքում: Նման հարցերը ծագում են ժամանակակից գիտության առաջնահերթում և մղում են քվանտային գրավիտացիայի ուսումնասիրությունը՝ Էյնշտեյնի հարաբերականության ընդհանուր տեսության դեռևս անավարտ միությունը քվանտային տեսության հետ: Հարաբերականության տեսությունը նկարագրում է, թե ինչպես տարածությունն ու ժամանակը մակրոսկոպիկ մասշտաբով կարող են ստանալ անթիվ ձևեր՝ ստեղծելով այն, ինչ մենք անվանում ենք գրավիտացիա կամ ձգողականություն: Քվանտային տեսությունը նկարագրում է ֆիզիկայի օրենքները ատոմային և ենթաատոմային մասշտաբներով՝ ամբողջովին անտեսելով ձգողականության ազդեցությունը։ Քվանտային գրավիտացիայի տեսությունը քվանտային օրենքներում պետք է նկարագրի տարածություն-ժամանակի բնույթը ամենափոքր մասշտաբներով՝ հայտնի ամենափոքր տարրական մասնիկների միջև եղած տարածությունները և, հավանաբար, բացատրի այն որոշ հիմնարար բաղադրիչների միջոցով:

Այս դերի հիմնական թեկնածուն հաճախ անվանում են գերլարերի տեսություն, բայց այն դեռ չի պատասխանել այրվող հարցերից որևէ մեկին: Ավելին, հետևելով իր ներքին տրամաբանությանը, այն բացահայտեց նոր էկզոտիկ բաղադրիչների և նրանց միջև փոխհարաբերությունների էլ ավելի խորը շերտեր, ինչը հանգեցրեց հնարավոր արդյունքների ապշեցուցիչ բազմազանությանը:

ՀԻՄՆԱԿԱՆ ԴՐՈՒՅԹՆԵՐ

Հայտնի է, որ քվանտային տեսությունը և Էյնշտեյնի հարաբերականության ընդհանուր տեսությունը չեն համապատասխանում միմյանց։ Ֆիզիկոսները երկար ժամանակ փորձում էին դրանք կապել քվանտային գրավիտացիայի մեկ տեսության մեջ, սակայն մեծ հաջողության չեն հասել:

Առաջարկվող նոր մոտեցումը չի ներկայացնում որևէ էկզոտիկ դրույթ, այլ բացում է տարածություն-ժամանակի առանձին տարրերի նկատմամբ հայտնի օրենքների կիրառման նոր ճանապարհ: Այս տարրերը համաձայնության են գալիս բյուրեղի մոլեկուլների նման:

Մեր մոտեցումը ցույց է տալիս, թե ինչպես կարող է մեզ հայտնի քառաչափ տարածությունը դինամիկ կերպով առաջանալ ավելի հիմնարար բաղադրիչներից: Ավելին, այն հուշում է, թե ինչպես է այս տարածություն-ժամանակը մանրադիտակային մասշտաբով աստիճանաբար անցնում հարթ շարունակականությունից դեպի տարօրինակ ֆրակտալություն:

Վերջին տարիներին մեր աշխատանքը դարձել է տեսական ֆիզիկայի քշված մայրուղու խոստումնալից այլընտրանքը։ Հետևելով ամենապարզ բաղադրատոմսին՝ վերցրեք մի քանի հիմնարար բաղադրիչներ, հավաքեք դրանք քվանտային հայտնի սկզբունքների համաձայն (առանց որևէ էկզոտիկայի), լավ խառնեք և թողեք կանգնեք, ստացվում է քվանտային տարածություն-ժամանակ: Գործընթացը բավականին պարզ է նոութբուքի համակարգչի վրա նմանակելու համար:

Այլ կերպ ասած, եթե դատարկ տարածություն-ժամանակը (վակուումը) դիտարկելով որպես մի տեսակ ոչ նյութական նյութ, որը բաղկացած է շատ մեծ թվով մանրադիտակային կառուցվածք չունեցող տարրերից, մենք թույլ տանք նրանց փոխազդել միմյանց հետ՝ համաձայն պարզ կանոնների. ձգողականության տեսությունը և քվանտային տեսությունը, ապա այդ տարրերը ինքնաբերաբար կկազմակերպվեն մեկ ամբողջության մեջ, որը շատ առումներով կունենա նույն տեսքը, ինչ դիտարկվող տիեզերքը: Գործընթացը նման է նրան, թե ինչպես են մոլեկուլները կազմակերպվում իրենց բյուրեղային կամ ամորֆ պինդի մեջ:

Այս մոտեցմամբ տարածություն-ժամանակը կարող է ավելի շատ նմանվել սովորական խառը խորովածի, քան մշակված հարսանեկան տորթի: Ավելին, ի տարբերություն քվանտային գրավիտացիայի այլ մոտեցումների, մերը շատ կայուն է։ Երբ մենք փոխում ենք մեր մոդելի մանրամասները, արդյունքը գրեթե չի փոխվում։ Այս տոկունությունը հիմք է տալիս հուսալու, որ մենք ճիշտ ուղու վրա ենք: Եթե արդյունքը զգայուն լիներ մեր հսկայական անսամբլի յուրաքանչյուր կտորի վրա, մենք կհայտնվեինք բարոկկո ոճի հավասարապես հավանական ձևերի հսկայական քանակի հետ, ինչը կվերացնի բացատրելու հնարավորությունը, թե ինչու է տիեզերքը հայտնվել այնպիսին, ինչպիսին կա:

Ինքնակազմակերպման և ինքնակազմակերպման նմանատիպ մեխանիզմներ գործում են ֆիզիկայի, կենսաբանության և գիտության այլ ոլորտներում։ Գեղեցիկ օրինակ է թռչունների մեծ երամների վարքագիծը, ինչպիսիք են աստղերը: Առանձին թռչունները շփվում են միայն փոքր թվով հարևանների հետ. չկա մի ղեկավար, ով կբացատրի նրանց, թե ինչ անել: Այնուամենայնիվ, ոհմակը ձևավորվում և շարժվում է որպես ամբողջություն՝ ունենալով կոլեկտիվ կամ ածանցյալ հատկություններ, որոնք չեն երևում առանձին անհատների վարքագծի մեջ:

Քվանտային գրավիտացիայի համառոտ պատմություն

Տարածություն-ժամանակի քվանտային կառուցվածքը բացատրելու նախկին փորձերը, որոնք ձևավորվել են ինքնաբուխ առաջացման գործընթացում, նկատելի հաջողություն չեն ունեցել։ Նրանք եկել են էվկլիդեսյան քվանտային գրավիտացիայից: Հետազոտական ծրագիրը սկսվել է 1970-ականների վերջին։ և հայտնի դարձավ ֆիզիկոս Սթիվեն Հոքինգի «Ժամանակի համառոտ պատմություն» ամենավաճառվող գրքի շնորհիվ: Այս ծրագիրը հիմնված է սուպերպոզիցիայի սկզբունքի վրա, որը հիմնարար է քվանտային մեխանիկայի համար։ Ցանկացած առարկա՝ դասական կամ քվանտային, գտնվում է ինչ-որ վիճակում, բնութագրվում է, օրինակ, դիրքով և արագությամբ։ Բայց եթե դասական օբյեկտի վիճակը կարելի է նկարագրել միայն իրեն հատուկ թվերի բազմությամբ, ապա քվանտային օբյեկտի վիճակը շատ ավելի հարուստ է. այն բոլոր հնարավոր դասական վիճակների գումարն է։

ՔՎԱՆՏԱՅԻՆ ՁԳԱՎՈՐՈՒԹՅԱՆ ՏԵՍՈՒԹՅՈՒՆՆԵՐ

ԼԱՐԵՐԻ ՏԵՍՈՒԹՅՈՒՆ
Տեսական ֆիզիկոսների մեծ մասի աջակցությամբ այս տեսությունը վերաբերում է ոչ միայն քվանտային ձգողությանը, այլև բոլոր տեսակի նյութին և ուժերին: Այն հիմնված է այն գաղափարի վրա, որ բոլոր մասնիկները (ներառյալ հիպոթետիկները, որոնք կրում են գրավիտացիա) տատանվող լարեր են։

LOOP ՔՎԱՆՏԱՅԻՆ ՁԳԱՎՈՐՈՒԹՅՈՒՆ
Լարերի տեսության հիմնական այլընտրանքը. Այն ներառում է Էյնշտեյնի հարաբերականության ընդհանուր տեսության մեջ քվանտային մեխանիկայի կանոնների կիրառման նոր մեթոդ։ Տիեզերքը բաժանված է ծավալի դիսկրետ «ատոմների»։

ԷՎԿԼԻԴԱՆԱԿԱՆ ՔՎԱՆՏԱՅԻՆ ՁԳԱՎՈՐՈՒԹՅՈՒՆ
Ֆիզիկոս Սթիվեն Հոքինգի կողմից հայտնի դարձած մոտեցումը հիմնված է այն ենթադրության վրա, որ տարածական ժամանակը առաջանում է բոլոր հնարավոր ձևերի ընդհանուր քվանտային միջինից: Այս տեսության մեջ ժամանակը համարվում է տարածական չափերին հավասար։

Պատճառահետևանքային ԴԻՆԱՄԻԿ ԵՌԱՆԿՅՈՒՆԱՑՈՒՄ
Այս մոտեցումը, որն այս հոդվածի թեման է, էվկլիդեսյան մոտեցման ժամանակակից տարբերակն է։ Այն հիմնված է տարածության ժամանակի մոտարկման վրա եռանկյունների խճանկարով՝ տարածության և ժամանակի սկզբնական տարբերությամբ։ Փոքր մասշտաբով տարածություն-ժամանակը ձեռք է բերում ֆրակտալ կառուցվածք

Օրինակ, բիլիարդի դասական գնդակը շարժվում է որոշակի հետագծով, և նրա դիրքն ու արագությունը կարելի է ճշգրիտ որոշել ցանկացած պահի: Շատ ավելի փոքր էլեկտրոնի դեպքում ամեն ինչ այլ է: Նրա շարժումը ենթարկվում է քվանտային օրենքներին, որոնց համաձայն էլեկտրոնը կարող է միաժամանակ գոյություն ունենալ բազմաթիվ վայրերում և ունենալ շատ արագություններ։ A կետից B կետ արտաքին ազդեցության բացակայության դեպքում էլեկտրոնը շարժվում է ոչ թե ուղիղ գծով, այլ միաժամանակ բոլոր հնարավոր ուղիներով: Նրա շարժման բոլոր հնարավոր ուղիների որակական պատկերը, հավաքված միասին, վերածվում է քվանտային սուպերպոզիցիայի խիստ մաթեմատիկական «բաղադրատոմսի», որը ձևակերպել է Նոբելյան մրցանակակիր Ռիչարդ Ֆեյնմանը և տալիս է բոլոր անհատական հնարավորությունների կշռված միջինը:

Օգտագործելով առաջարկվող բաղադրատոմսը, հնարավոր է հաշվարկել էլեկտրոն գտնելու հավանականությունը դիրքերի և արագությունների ցանկացած որոշակի տիրույթում ուղիղ ճանապարհից հեռու, որով այն պետք է շարժվեր դասական մեխանիկայի օրենքների համաձայն: Մասնիկի քվանտային մեխանիկական վարքագծի տարբերակիչ հատկություն է շեղումները մեկ հստակ հետագծից, այսպես կոչված. քվանտային տատանումներ. Որքան փոքր է դիտարկվող ֆիզիկական համակարգի չափը, այնքան մեծ է քվանտային տատանումների դերը։

Էվկլիդեսյան քվանտային գրավիտացիայի մեջ սուպերպոզիցիայի սկզբունքը կիրառվում է ամբողջ տիեզերքի վրա՝ որպես ամբողջություն։ Այս դեպքում սուպերպոզիցիան բաղկացած է ոչ թե մասնիկի տարբեր հետագծերից, այլ տիեզերքի ժամանակի մեջ էվոլյուցիայի հնարավոր ուղիներից, մասնավորապես՝ տարածություն-ժամանակի ձևերից։ Խնդիրը լուծելու համար ֆիզիկոսները սովորաբար հաշվի են առնում տարածություն-ժամանակի միայն ընդհանուր ձևն ու չափը, և ոչ թե դրա հնարավոր աղավաղումները (տես՝ Ջոնաթան Ջ. Հալիվել. Քվանտային տիեզերաբանություն և տիեզերքի ստեղծում // Scientific American , Դեկտեմբեր 1991):

1980–1990-ական թթ Էվկլիդեսյան քվանտային գրավիտացիայի ոլորտում հետազոտությունները երկար ճանապարհ են անցել՝ կապված համակարգչային հզոր մոդելավորման գործիքների ստեղծման հետ: Օգտագործված մոդելները ներկայացնում էին կոր տարածություն-ժամանակի երկրաչափությունները՝ օգտագործելով տարրական «աղյուսներ», որոնք հարմարության համար համարվում էին եռանկյունաձև։ Եռանկյուն ցանցերը կարող են արդյունավետորեն մոտավորել կոր մակերեսները, այդ իսկ պատճառով դրանք հաճախ օգտագործվում են համակարգչային անիմացիայի մեջ: Տարածություն-ժամանակի մոդելավորման դեպքում այս տարրական «շինանյութերը» եռանկյունների ընդհանրացումներ են քառաչափ տարածության նկատմամբ և կոչվում են 4 պարզություններ։ Ճիշտ այնպես, ինչպես եռանկյունները նրանց եզրերով սոսնձելով ստեղծում են կոր 2D մակերեսներ, 4D պարզությունների «դեմքերը» սոսնձելով (որոնք 3D տետրաեդրաներ են) ստեղծում է 4D տարածություն-ժամանակի մոդել:

«Աղյուսներն» իրենք ուղղակի ֆիզիկական նշանակություն չունեն։ Եթե տարածություն-ժամանակը հնարավոր լիներ դիտել գերհզոր մանրադիտակի տակ, ապա ոչ մի եռանկյուն տեսանելի չէր լինի: Դրանք ընդամենը մոտավորություններ են։ Միակ տեղեկատվությունը, որը ֆիզիկական իմաստ ունի, պարունակվում է նրանց կոլեկտիվ վարքագծում այն հասկացության մեջ, որ նրանցից յուրաքանչյուրը կրճատվել է մինչև զրոյի չափ: Այս սահմանում «աղյուսների» երկրաչափությունը (լինի դրանք եռանկյունաձև, խորանարդ, հնգանկյուն կամ այս ձևերի ցանկացած խառնուրդ) նշանակություն չունի։

Փոքր մասշտաբի տարբեր մանրամասների նկատմամբ անզգայունությունը հաճախ կոչվում է բազմակողմանիություն: Վիճակագրական ֆիզիկայի հայտնի երևույթ, որն ուսումնասիրում է մոլեկուլների շարժումը գազերում և հեղուկներում. մոլեկուլներն իրենց պահում են գրեթե նույն կերպ՝ անկախ նրանց բաղադրությունից։ Ունիվերսալությունը կապված է մեծ թվով առանձին տարրերից բաղկացած համակարգերի հատկությունների հետ և դրսևորվում է մեկ բաղադրիչի մասշտաբից շատ ավելի մեծ մասշտաբով: Թռչունների երամի համանման հայտարարությունն այն է, որ առանձին թռչունների գույնը, չափը, թևերի բացվածքը և տարիքը ոչ մի կապ չունեն երամի ընդհանուր վարքի հետ: Մակրոսկոպիկ մասշտաբով շատ քիչ մանրադիտակային մանրամասներ են երևում:

կծկվել

Համակարգչային մոդելների օգնությամբ քվանտային գրավիտացիայի հետազոտողները սկսեցին ուսումնասիրել տարածություն-ժամանակի ձևերի սուպերպոզիցիայի ազդեցությունը, որոնք ենթակա չեն դասական հարաբերականության մեթոդներով ուսումնասիրելու, մասնավորապես՝ խիստ կորացած շատ փոքր հեռավորությունների վրա։ Այս, այսպես կոչված, չխանգարող ռեժիմը ամենաշատն է հետաքրքրում ֆիզիկոսներին, բայց գրեթե անհնար է վերլուծել առանց համակարգիչների օգտագործման:

Տիեզերքի ՁԵՎԻ ՆԿԱՐԱԳՐՈՒԹՅՈՒՆ

ՄՈԶԱԻԿ ԵՌԱՆԿՅՈՒՆԻՑ
Որոշելու համար, թե ինչպես է տիեզերքը ձևավորում իրեն, ֆիզիկոսներին նախ պետք է միջոց՝ նկարագրելու դրա ձևը: Նրանք նկարագրում են այն եռանկյունների և դրանց մեծ չափերի նմանակներով, որոնց խճանկարը թույլ է տալիս մոտավորել կոր ձևերը։ Որոշակի կետում կորությունը որոշվում է այդ կետը շրջապատող եռանկյուններով հանված ընդհանուր անկյան միջոցով: Հարթ մակերեսի դեպքում այս անկյունը ուղիղ 360° է, իսկ կոր մակերեսների դեպքում այն կարող է լինել ավելի փոքր կամ ավելի մեծ։

Ցավոք, սիմուլյացիան ցույց է տվել, որ էվկլիդեսյան քվանտային գրավիտացիան հաշվի չի առնում վարքի կարևոր բաղադրիչները։ Քառաչափ տիեզերքի բոլոր անհանգիստ սուպերպոզիցիաները սկզբունքորեն անկայուն են: Կռության փոքրածավալ քվանտային տատանումները, որոնք բնութագրում են տարբեր գերադրված տիեզերքները, որոնք նպաստում են միջինին, չեն ջնջում, այլ փոխադարձաբար ամրապնդում են միմյանց՝ պատճառ դառնալով, որ ամբողջ տարածությունը փոքրանա և վերածվի անսահման թվով չափսերով փոքր գնդիկի: Նման տարածության մեջ ցանկացած երկու կետերի միջև հեռավորությունը միշտ մնում է շատ փոքր, նույնիսկ եթե դրա ծավալը հսկայական է: Որոշ դեպքերում տարածությունը անցնում է մյուս ծայրահեղությանը՝ դառնալով չափազանց բարակ և երկարաձգված, ինչպես բազմաթիվ ճյուղերով պոլիմեր։ Այս հնարավորություններից ոչ մեկը նման չէ մեր իրական տիեզերքին:

Նախքան ևս մեկ անգամ վերադառնանք այն ենթադրություններին, որոնք ֆիզիկոսներին տանում էին դեպի փակուղի, եկեք դիտարկենք արդյունքի մեկ տարօրինակությունը: «Աղյուսները» քառաչափ են, բայց նրանք միասին կազմում են կա՛մ անսահման թվով չափսերով տարածություն (նվազող տիեզերք), կա՛մ երկչափ տարածություն (պոլիմերային տիեզերք): Երբ վակուումում մեծ քվանտային տատանումների ենթադրությունը ջին դուրս թողեց շշից, հնարավոր դարձավ փոխել ամենահիմնական հասկացությունները, ինչպիսին է չափումը: Թերևս ծանրության դասական տեսությունը, որում չափումների թիվը միշտ ենթադրվում է որոշակի, չէր կարող կանխատեսել նման արդյունք։

Հետևանքներից մեկը կարող է որոշ չափով հիասթափեցնել գիտաֆանտաստիկայի սիրահարներին: Գիտաֆանտաստիկ գրողները հաճախ օգտագործում են տարածություն-ժամանակ թունելներ հասկացությունը, կարծես թույլ են տալիս միմյանցից հեռու գտնվող տարածքները մոտեցնել միմյանց: Նրանք գերում են ժամանակի ճանապարհորդության և լույսի արագությունը գերազանցող ազդանշանների փոխանցման խոստումնալից հնարավորությամբ։ Չնայած այն հանգամանքին, որ նման բան երբևէ չի նկատվել, ֆիզիկոսները խոստովանում են, որ նման թունելները կարող են վերականգնվել դեռևս չստեղծված քվանտային գրավիտացիայի տեսության շրջանակներում: Էվկլիդեսյան քվանտային գրավիտացիայի համակարգչային սիմուլյացիաների բացասական արդյունքի լույսի ներքո նման թունելների գոյության հնարավորությունը չափազանց անհավանական է թվում։ Տիեզերա-ժամանակային թունելներն այնքան շատ տատանումներ ունեն, որ նրանք պետք է գերիշխեն սուպերպոզիցիային՝ դարձնելով այն անկայուն, այնպես որ քվանտային տիեզերքը երբեք չի կարող աճել փոքր, բայց խիստ փոխկապակցված ամբողջությունից այն կողմ:

ՔՎԱՆՏԱՅԻՆ ԿԱՆՈՆՆԵՐԻ ԿԻՐԱՌՈՒՄԸ ՏԻԵԶԵՐԱԺԱՄԱՆԱԿԻՆ

ՄԻՋԻՆ
Տարածություն-ժամանակը կարող է շատ տարբեր ձևեր ընդունել: Համաձայն քվանտային տեսության, այն ձևը, որը մենք կտեսնենք, ամենայն հավանականությամբ, սուպերպոզիցիա է կամ բոլոր հնարավոր ձևերի կշռված միջինը: Եռանկյուններից ձևեր կազմելիս տեսաբանները դրանցից յուրաքանչյուրին կշիռ են տալիս՝ կախված տվյալ եռանկյունների միացման կոնկրետ ձևից՝ տվյալ ձևը կառուցելիս: Հեղինակները պարզել են, որ որպեսզի ստացված միջինը համապատասխանի դիտարկված իրական Տիեզերքին, եռանկյունները պետք է ենթարկվեն որոշակի կանոնների, մասնավորապես, պարունակեն ներկառուցված «սլաքներ», որոնք ցույց են տալիս ժամանակի ուղղությունը։

Ի՞նչը կարող է լինել անախորժության հիմքը: Էվկլիդեսյան մոտեցման մեջ բացեր և «չամրացված ծայրեր» փնտրելով՝ մենք հանգեցինք առանցքային գաղափարի՝ մի բաղադրիչ, որը բացարձակապես անհրաժեշտ է մեր խառը խորովածը պատրաստելու հնարավորության համար. տիեզերքի ծածկագիրը պետք է ներառի պատճառականության սկզբունքը, այսինքն. վակուումի կառուցվածքը պետք է ապահովի պատճառի և հետևանքի միանշանակ տարբերակման հնարավորությունը: Պատճառականությունը հարաբերականության դասական մասնավոր և ընդհանուր տեսությունների անբաժանելի մասն է։

Պատճառականությունը ներառված չէ Էվկլիդեսյան քվանտային գրավիտացիայի մեջ։ «Էվկլիդեսի» սահմանումը նշանակում է, որ տարածությունն ու ժամանակը համարվում են համարժեք։ Էվկլիդեսյան սուպերպոզիցիայի մեջ ներառված տիեզերքներն ունեն չորս տարածական չափումներ՝ մեկ ժամանակային և երեք տարածականի փոխարեն։ Քանի որ Էվկլիդեսյան տիեզերքները չունեն ժամանակի առանձին հասկացություն, նրանք չունեն այնպիսի կառուցվածք, որը թույլ է տալիս իրադարձությունները դասավորել որոշակի հերթականությամբ։ Նման տիեզերքների բնակիչները չեն կարող ունենալ «պատճառ» և «հետևանք» հասկացությունները։ Հոքինգը և էվկլիդեսյան այլ գիտնականներ ասել են, որ «ժամանակը երևակայական է» թե՛ մաթեմատիկական, թե՛ խոսակցական իմաստով։ Նրանք հույս ունեին, որ պատճառականությունը կառաջանա որպես մակրոսկոպիկ հատկություն մանրադիտակային քվանտային տատանումներից, որոնք առանձին-առանձին չունեն պատճառահետևանքային կառուցվածքի նշաններ: Այնուամենայնիվ, համակարգչային սիմուլյացիան կոտրեց նրանց հույսերը:

ԲՈԼՈՐՈՎ ՆՈՐ ՉԱՓԱԳՐՈՒԹՅՈՒՆ ՏԻԵԶԵՐՈՒԹՅԱՆ ՄԵՋ

Սովորական կյանքում տարածության չափը կետի դիրքը որոշելու համար պահանջվող չափերի նվազագույն քանակն է, ինչպիսիք են երկայնությունը, լայնությունը և բարձրությունը: Այս սահմանումը հիմնված է այն ենթադրության վրա, որ տարածությունը շարունակական է և ենթակա է դասական ֆիզիկայի օրենքներին։ Իսկ եթե տարածությունն իրեն այդքան էլ պարզ չի պահում։ Իսկ եթե դրա ձևը որոշվի քվանտային գործընթացներով, որոնք չեն դրսևորվում սովորական կյանքում: Նման դեպքերում ֆիզիկոսներն ու մաթեմատիկոսները պետք է մշակեն հարթության ավելի բարդ պատկերացում: Չափսերի թիվը կարող է նույնիսկ պարտադիր չէ, որ ամբողջ թիվ լինի, ինչպես ֆրակտալների դեպքում՝ կառուցվածքներ, որոնք ունեն նույն տեսքը բոլոր մասշտաբներով։

ԸՆԴՀԱՆՐԱՑՎԱԾ ՉԱՓԱՅԻՆ ՍԱՀՄԱՆՈՒՄՆԵՐ

Hausdorff չափը
20-րդ դարի սկզբին ձեւակերպված սահմանումը. Գերմանացի մաթեմատիկոս Ֆելիքս Հաուսդորֆը ելնում է տարածաշրջանի V ծավալի կախվածությունից նրա գծային չափից r. Սովորական եռաչափ տարածության մեջ V-ը համաչափ է $r^3$-ին։ Այս հարաբերությունների ցուցանիշը չափումների քանակն է: «Ծավալը» կարելի է համարել ընդհանուր չափի այլ ցուցանիշներ, օրինակ՝ տարածք։ Sierpinski gasket-ի դեպքում V-ը համաչափ է $r^(1.5850)$-ին։ Այս հանգամանքն արտացոլում է այն փաստը, որ այս ցուցանիշը չի լրացնում ամբողջ տարածքը

Սպեկտրային հարթություն
Այս սահմանումը բնութագրում է օբյեկտի կամ երևույթի տարածումը շրջակա միջավայրում ժամանակի ընթացքում՝ լինի դա թանաքի կաթիլ ջրով անոթի մեջ, թե պոպուլյացիայի մեջ հիվանդություն: Պոպուլյացիայի յուրաքանչյուր ջրի մոլեկուլ կամ անհատ ունի որոշակի թվով մոտակա հարևաններ, որոնք որոշում են թանաքի տարածման կամ հիվանդության տարածման արագությունը: 3D միջավայրում թանաքի ամպի չափը մեծանում է ժամանակի համեմատ՝ 3/2-ի հզորությանը: Sierpiński-ի բարձիկում թանաքը պետք է թափանցի պտտվող ձևի միջով, այնպես որ այն ավելի դանդաղ է տարածվում՝ ժամանակի համեմատ՝ 0,6826 հզորությանը, որը համապատասխանում է 1,3652 սպեկտրային չափմանը։

Սահմանումների կիրառում
Ընդհանուր դեպքում չափը հաշվարկելու տարբեր եղանակները տալիս են չափերի տարբեր թվեր, քանի որ դրանք սկսվում են երկրաչափության տարբեր բնութագրերից։ Որոշ երկրաչափական պատկերների համար չափերի թիվը հաստատուն չէ: Մասնավորապես, դիֆուզիան կարող է լինել ավելի բարդ ֆունկցիա, քան ժամանակը որոշակի հաստատուն աստիճանով:
Քվանտային ձգողականությունը մոդելավորելիս շեշտը դրվում է սպեկտրային չափման վրա։ Որոշ նյութի փոքր քանակությունը ներմուծվում է քվանտային տարածություն-ժամանակ մոդելի մեկ տարրական աղյուսի մեջ: Այս աղյուսից այն տարածվում է պատահականորեն: Տարածություն-ժամանակային աղյուսների ընդհանուր թիվը, որին այս նյութը հասնում է որոշակի ժամանակահատվածում, որոշում է սպեկտրային չափումը

Փոխանակ անտեսելու պատճառականությունը, երբ կապում ենք առանձին տիեզերքներ՝ ակնկալիքով, որ այն դուրս կգա սուպերպոզիցիոն կոլեկտիվ իմաստությունից, մենք ընտրեցինք պատճառականությունը ներառել շատ ավելի վաղ փուլում: Մենք մեր մեթոդն անվանեցինք դինամիկ եռանկյունություն: Մենք յուրաքանչյուր սիմպլեքսի համար հատկացրել ենք ժամանակի սլաք, որը ցույց է տալիս անցյալից դեպի ապագա: Այնուհետև մենք ներկայացրեցինք պատճառահետևանքային «սոսնձման» կանոնը. երկու սիմպլեքս պետք է սոսնձված լինեն այնպես, որ դրանց սլաքները հավասարեցվեն: Սոսնձվող պարզություններում ժամանակի հասկացությունը պետք է լինի նույնը. ժամանակը պետք է հոսի հաստատուն արագությամբ այս նետերի ուղղությամբ՝ երբեք կանգ չառնելով կամ հետ չշրջվելով: Ժամանակի ընթացքում տարածությունը պետք է պահպանի իր ընդհանուր ձևը, չբաժանվի առանձին մասերի և չստեղծի տիեզերական թունելներ։

1998 թվականին ձևակերպելով այս ռազմավարությունը՝ մենք չափազանց պարզեցված մոդելների վրա ցույց տվեցինք, որ պարզեցումների սոսնձման կանոնները հանգեցնում են էվկլիդեսյան քվանտային գրավիտացիայից տարբեր մակրոսկոպիկ ձևի: Սա հուսադրող էր, բայց չէր նշանակում, որ սոսնձման ընդունված կանոնները բավարար էին ամբողջ քառաչափ տիեզերքի կայունությունն ապահովելու համար։ Այսպիսով, մենք պահեցինք մեր շունչը, երբ 2004 թվականին մեր համակարգիչը գրեթե պատրաստ էր մեզ տալ քառաչափ պարզությունների պատճառական սուպերպոզիցիային առաջին հաշվարկները: Արդյո՞ք այս տարածություն-ժամանակը մեծ հեռավորությունների վրա իրեն կդրսևորի ընդլայնված քառաչափ առարկայի պես, և ոչ թե փչացած գնդակի կամ պոլիմերի նման:

Պատկերացրեք մեր ուրախությունը, երբ հաշվարկված տիեզերքի չափսերի թիվը դարձավ 4 (ավելի ճիշտ՝ 4,02 ± 0,1): Սա առաջին անգամն էր, որ հիմնական սկզբունքներից բխում էին դիտարկվածին հավասար չափսերի թիվը։ Այսօր պատճառականության հայեցակարգի ներդրումը քվանտային գրավիտացիոն մոդելում միակ հայտնի միջոցն է՝ հաղթահարելու տարածություն-ժամանակի երկրաչափությունների սուպերպոզիցիային անկայունությունները։

Տարածություն-ժամանակ ընդհանրապես

Այս սիմուլյացիան առաջինն էր հաշվողական փորձերի շարունակական շարքից, որտեղ մենք փորձում ենք համակարգչային սիմուլյացիաների միջոցով եզրակացնել քվանտային տարածաժամանակի ֆիզիկական և երկրաչափական հատկությունները: Մեր հաջորդ քայլը տարածություն-ժամանակի ձևն ուսումնասիրելն էր մեծ հեռավորությունների վրա և ստուգել դրա համապատասխանությունը իրական աշխարհին, այսինքն. հարաբերականության ընդհանուր տեսության կանխատեսումներ. Քվանտային գրավիտացիայի ոչ խանգարող մոդելների դեպքում, որոնք չեն պարունակում տարածաժամանակի ձևի մասին a priori ենթադրություն, նման փորձարկումը շատ դժվար է, այնքան, որ քվանտային գրավիտացիայի մոտեցումների մեծ մասում, ներառյալ լարերի տեսությունը, բացառությամբ հատուկ դեպքերի. , ձեռք բերված հաջողությունն անբավարար է այն իրականացնելու համար։

ԽՈՐԱՑՈՒՄ ՏԻԵԶԵՐԱ-ԺԱՄԱՆԱԿԻ ՄԵՋ

Ըստ հեղինակների հաշվարկների՝ տարածություն-ժամանակի սպեկտրալ չափումը չորսից (մեծ մասշտաբի սահմանում) նվազում է մինչև երկու (փոքր մասշտաբի սահմաններում), իսկ շարունակական տարածություն-ժամանակը տրոհվում է՝ վերածվելով ճյուղավորված ֆրակտալ: Ֆիզիկոսները դեռևս չեն կարողանում հասկանալ՝ արդյոք այս եզրակացությունը նշանակում է, որ ի վերջո տարածություն-ժամանակը բաղկացած է տեղայնացված «ատոմներից», թե այն կառուցված է մանրադիտակային կառույցներից, որոնք շատ թույլ են կապված երկրաչափության սովորական հայեցակարգի հետ:

Ինչպես պարզվեց, որպեսզի մեր մոդելը աշխատի, հենց սկզբից անհրաժեշտ է ներմուծել այսպես կոչված տիեզերական հաստատուն՝ անտեսանելի և ոչ նյութական նյութ, որը պարունակվում է տիեզերքում նույնիսկ նյութի այլ ձևերի բացակայության դեպքում և էներգիա. Այս անհրաժեշտությունը լավ նորություն է, քանի որ տիեզերաբանները գտել են այս հաստատունի գոյության փորձարարական հաստատումը։ Ընդ որում, տարածություն-ժամանակի ստացված ձևը համապատասխանում էր դե Սիտթերի երկրաչափությանը, այսինքն. լուծելով Էյնշտեյնի հավասարումները տիեզերքի համար, որը պարունակում է ոչ այլ ինչ, քան տիեզերական հաստատուն: Իսկապես ուշագրավ է, որ միկրոսկոպիկ «աղյուսների» համույթի հավաքումը գրեթե պատահական եղանակով, առանց համաչափության կամ նախընտրելի երկրաչափական կառուցվածքի ենթադրության, հանգեցրեց տարածության ժամանակի, որը մեծ մասշտաբով ունի խիստ սիմետրիկ ձև: դե Սիտերի տիեզերքը.

Հիմնական սկզբունքներից գրեթե կանոնավոր երկրաչափական ձևի քառաչափ տիեզերքի դինամիկ առաջացումը դարձել է մեր մոդելավորման կենտրոնական ձեռքբերումը: Հարցը, թե արդյոք այս ակնառու արդյունքը կարելի է հասկանալ տիեզեր-ժամանակի որոշ դեռևս չհաստատված «ատոմների» փոխազդեցության մասին պատկերացումների շրջանակներում մեր շարունակական հետազոտության նպատակն է։ Քանի որ մենք ստուգել ենք, որ քվանտային գրավիտացիայի մեր մոդելը անցել է մի շարք դասական թեստեր, ժամանակն է դիմել այլ տեսակի փորձերի՝ բացահայտելու տարածության ժամանակի հստակ քվանտային կառուցվածքը, որը Էյնշտեյնի դասական տեսությունը չէր կարող բացահայտել: Այս փորձերից մեկում մենք մոդելավորեցինք դիֆուզիոն գործընթացը. մենք ներմուծեցինք թանաքի կաթիլի համապատասխան անալոգը տիեզերքների սուպերպոզիցիային և դիտեցինք, թե ինչպես է այն տարածվում և խանգարվում քվանտային տատանումներից: Ժամանակի ընթացքում թանաքի ամպի չափը գտնելը թույլ տվեց մեզ որոշել տարածության չափերի քանակը (տես կողագոտին):

Արդյունքը ապշեցուցիչ էր. չափումների քանակը կախված է մասշտաբից: Այլ կերպ ասած, եթե դիֆուզիոն շարունակվում էր կարճ ժամանակ, ապա տարածություն-ժամանակի չափումների թիվը տարբերվում էր, քան երբ դիֆուզիոն գործընթացը երկար էր ընթանում։ Նույնիսկ մեզանից նրանք, ովքեր մասնագիտացած էին քվանտային գրավիտացիայի մեջ, դժվար թե պատկերացնեին, թե ինչպես կարող է տարածություն-ժամանակի չափերի թիվը շարունակաբար փոխվել՝ կախված մեր «մանրադիտակի» լուծույթից։ Ակնհայտ է, որ փոքր օբյեկտների տարածություն-ժամանակը շատ տարբեր է մեծերի համար: Փոքր օբյեկտների համար Տիեզերքը նման է ֆրակտալ կառուցվածքի՝ անսովոր տեսակի տարածություն, որտեղ չափի հասկացությունը պարզապես գոյություն չունի: Դա ինքնին նման է, այսինքն. նույն տեսքն ունի բոլոր մասշտաբներով: Սա նշանակում է, որ չկան բնորոշ չափի օբյեկտներ, որոնք կարող են ծառայել որպես սանդղակի գծի նման մի բան:

Որքան փոքր է «փոքրը»: Մինչև $10^(–34)$m չափը, քվանտային տիեզերքն ամբողջությամբ նկարագրված է դասական քառաչափ դե Սիտթեր երկրաչափությամբ, թեև քվանտային տատանումների դերը մեծանում է հեռավորության նվազմամբ։ Զարմանալի է այն փաստը, որ դասական մոտարկումը վավեր է մնում մինչև այդքան փոքր հեռավորությունները: Դրանից շատ կարևոր հետևանքներ են բխում ինչպես տիեզերքի պատմության ամենավաղ փուլերի, այնպես էլ նրա շատ հեռավոր ապագայի համար: Այս երկու սահմաններում էլ տիեզերքը գործնականում դատարկ է: Հենց սկզբում քվանտային տատանումները այնքան մեծ էին, որ նյութը հազիվ էր նկատելի: Նա մի փոքրիկ լաստ էր ալիքվող օվկիանոսի վրա: Մեզնից միլիարդավոր տարիներ անց, Տիեզերքի արագ ընդարձակման պատճառով, նյութն այնքան կհազվադեա, որ շատ փոքր դեր կխաղա կամ նույնիսկ ընդհանրապես դեր չի խաղա: Մեր մոտեցումը թույլ է տալիս բացատրել տարածության ձևը երկու սահմանափակող դեպքերում:

Ի՞ՆՉ Է ՊԱՏՃԱՌԸ

Պատճառականությունը այն սկզբունքն է, որ իրադարձությունները տեղի են ունենում ժամանակի որոշակի հաջորդականությամբ, այլ ոչ թե անկարգությամբ, ինչը հնարավորություն է տալիս տարբերակել պատճառն ու հետևանքը: Հեղինակների կողմից ընդունված քվանտային գրավիտացիայի մոտեցման մեջ պատճառի և հետևանքի տարբերությունը երևում է որպես բնության հիմնարար հատկություն, այլ ոչ թե ստացված հատկություն։

Նույնիսկ ավելի փոքր մասշտաբներով տարածություն-ժամանակի քվանտային տատանումները այնքան մեծանում են, որ երկրաչափության վերաբերյալ դասական ինտուիցիաները լիովին կորցնում են իրենց իմաստը: Չափերի թիվը դասական չորսից կրճատվում է մոտավորապես երկուսի: Սակայն, որքան կարող ենք ասել, տարածություն-ժամանակը մնում է շարունակական և չի պարունակում թունելներ։ Այն այնքան էլ էկզոտիկ չէ, որքան թրթռացող տարածա-ժամանակային փրփուրը, որը տեսել են ֆիզիկոս Ջոն Ուիլերը և շատ ուրիշներ: Տարածություն-ժամանակի երկրաչափությունը ենթարկվում է անսովոր և ոչ դասական օրենքներին, սակայն հեռավորության հասկացությունը մնում է կիրառելի։ Հիմա մենք փորձում ենք ներթափանցել էլ ավելի փոքր տարածք։ Հնարավորություններից մեկն այն է, որ տիեզերքը դառնում է ինքնին նման և նույնն է երևում որոշակի սահմանից ցածր բոլոր մասշտաբներով: Եթե այո, ապա Տիեզերքը կազմված չէ լարերից կամ տարած-ժամանակի ատոմներից, այլ անվերջ ձանձրույթի աշխարհ է. շեմից անմիջապես ներքև հայտնաբերված կառույցը պարզապես կկրկնվի անվերջ, երբ խորանում է դեպի ավելի փոքր տարածք: չափերը.

Դժվար է պատկերացնել, թե ինչպես են ֆիզիկոսները կարողանում կառավարել ավելի քիչ բաղադրիչներով և տեխնիկական միջոցներով, քան մենք օգտագործում էինք իրատեսական հատկություններով քվանտային տիեզերք կառուցելու համար: Մենք դեռ շատ թեստեր և փորձեր ունենք անելու, օրինակ՝ հասկանալու համար, թե ինչպես է մատերիայի վարքը տիեզերքում և դրա ազդեցությունը նրա ընդհանուր ձևի վրա: Մեր հիմնական նպատակը, ինչպես քվանտային գրավիտացիայի ցանկացած տեսության դեպքում, մանրադիտակային քվանտային կառուցվածքի դիտելի հետևանքների կանխատեսումն է։ Սա կլինի մեր մոդելի` որպես քվանտային գրավիտացիայի տեսության, ճշտության որոշիչ չափանիշը:

Թարգմանություն՝ Ի.Է. Սացևիչ

ԼՐԱՑՈՒՑԻՉ ԳՐԱԿԱՆՈՒԹՅՈՒՆ

Պլանկյան Քվանտ դե Սիթեր տիեզերքի ծնունդը. J. Ambjorn, A. Gorlich, J. Jurkiewicz and R. Loll in Physical Review Letters, Vol. 100, հոդված հ. 091304; Մարտի 7, 2008. Նախնական տպագրությունը հասանելի է
The Complete Idiot's Guide to String Theory. Ջորջ Մուսեր. Ալֆա, 2008 թ.
Տարածության ժամանակի առաջացումը կամ քվանտային ձգողականությունը ձեր աշխատասեղանին: R. Loll in Classical and Quantum Gravity, Vol. 25, թիվ 11 հոդվածի հ. 114006; Հունիսի 7, 2008. Հասանելի է նախնական տպագրությունը
Renata Loll կայքը

Յան Ամբյորն, Ռենատե Լոլև Եժի ՅուրկևիչՔվանտային գրավիտացիայի խնդրին իրենց մոտեցումները մշակել են 1998 թվականին: Ամբյորնը Դանիայի թագավորական ակադեմիայի անդամ է, Կոպենհագենի Նիլս Բորի ինստիտուտի և Նիդեռլանդների Ուտրեխտի համալսարանի պրոֆեսոր: Նա հայտնի է որպես թայլանդական խոհանոցի վարպետ, մի հանգամանք, որը հրատարակիչները հակված են առաջին հերթին նշել: Ռենատա Լոլը Ուտրեխտի համալսարանի պրոֆեսոր է, որտեղ նա ղեկավարում է Եվրոպայի ամենամեծ քվանտային գրավիտացիայի հետազոտական թիմերից մեկը: Նախկինում նա աշխատել է Հոլմում (Գերմանիա) Մաքս Պլանկի գրավիտացիոն ֆիզիկայի ինստիտուտում: Հազվագյուտ հանգստի ժամերին հնչում է կամերային երաժշտություն։ Եժի Յուրկևիչը Կրակովի Յագելոնյան համալսարանի ֆիզիկական ինստիտուտի բարդ համակարգերի տեսության ամբիոնի վարիչն է: Նրա նախկին աշխատատեղերի թվում է Կոպենհագենի Նիլս Բորի ինստիտուտը, որտեղ նրան գերել էր առագաստանավի գեղեցկությունը: