UZAY-ZAMAN 'TIKNAZ' OLSAYDI? GERçEKLIĞIN DOĞASINI SONSUZA KADAR DEĞIŞTIRIR.

Send

Temel gerçekliğimiz sürekli mi yoksa küçük, ayrık parçalara ayrılıyor mu?

Başka bir şekilde sormak gerekirse, uzay zamanı düz mü yoksa tıknaz mı? Soru, uzay ve zamanın günlük varoluşumuzun malzemesi ile kesişme şeklini birbirine bağlayan en temel fizik teorilerinin kalbine kesiliyor.

Bununla birlikte, evrendeki bu küçük ölçekleri araştırmak için gereken aşırı enerjiler nedeniyle, uzayın ve zamanın doğasını deneysel olarak test etmek imkansızdı.. Bu - şimdiye kadar. Bir gökbilimci ekibi, ışık hızındaki ince değişiklikleri tespit etmek için küçük bir uzay aracı filosu kullanmak için iddialı yeni bir plan önerdi, bu da kozmosun akıllarını büken teorilerinden bazılarının damgasını vurdu. Uzay ve zaman gerçekten küçük parçalara bölünürse, araştırma tamamen yeni bir gerçeklik anlayışının yolunu açabilir.

Tıknaz mı pürüzsüz mü?

"Mekan ve zaman nedir?" Binlerce yıl öncesine dayanıyor ve modern anlayışımız garip bir şekilde uyumsuz iki sütuna dayanıyor: kuantum mekaniği ve Einstein'ın genel görelilik teorisi.

Genelde görelilik, mekan ve zaman, boş zaman, evrenimizin temelini oluşturan dört boyutlu sahne. Bu uzay zamanı süreklidir, yani hiçbir yerde boşluk yoktur; hepsi pürüzsüz bir doku. Bununla birlikte, uzay-zaman bizim sadece parçalarımızı harekete geçirmemiz için bir platform değildir; o da bir oyuncu: Uzay-zamanın bükülmesi ve eğrilmesi bize yerçekimi deneyimimizi veriyor.

Karşı köşede, kuantum mekaniği adı verilen bir dizi kural, evrendeki çok küçük şeylerin etkileşimini yönetir. Kuantum mekaniği, günlük deneyimimizin çoğunun pürüzsüz ve sürekli olmadığı, ancak tıknaz olduğu fikrine dayanır. Başka bir deyişle, nicelendirilir. Enerji, momentum, spin ve maddenin diğer birçok özelliği sadece küçük paketler halinde gelir.

Dahası, kuantum mekaniğinin kendisi de kendini iki kampa böler. Bir yandan, etkileşen ve başka ilginç şeyler yapan elektronlar ve protonlar gibi günlük varlığımızın tanıdık parçacıklarına sahibiz. Kesinlikle "şeyler" oldukları için bunlar çok tıknaz. Öte yandan, kuantum alanlarımız var. Atomaltı dünyasında, her tür parçacığın uzay-zaman boyunca yayılan kendi alanı vardır; parçacıkları düşündüğümüzde, alanlarındaki küçük titreşimleri düşünüyoruz, bu da diğer parçacıklarla etkileşime giriyor ve başka ilginç şeyler yapıyor. Tarlalar anlaşılır şekilde çok düzgündür.

Zaman ve mekan parçaları

Yani, evrenimizin bazı pürüzsüz resimlerine ve bazı tıknaz resimlere sahibiz. Uzay-zamanın kendisi söz konusu olduğunda, kuantum mekaniği kavramlarını mantıksal sonuçlarına kadar genişlettiğimizi ve uzayın ve zamanın ayrık olduğuna karar verebildiğimizi kolayca hayal edebiliriz: Gerçekliğin dokusu, bir bilgisayar ekranındaki pikseller gibi bölünür ve sorunsuz, sürekli hareket olarak deneyimlediğimiz şey, en küçük ölçeklerde ayrı piksellerden oluşan bir ızgaradan başka bir şey değildir.

Yaylı teori ve döngü kuantum yerçekimi gibi kuantum mekaniği ve genel görelilik bir araya getirme teorilerinin birçoğu ayrık uzay-zaman biçimini tahmin eder (buna rağmen bu tıkanıklığın kesin tahminleri, yorumları ve sonuçları hala tam olarak anlaşılamamıştır). Ayrık uzay-zaman için kanıt bulabilirsek, sadece gerçeklik anlayışımızı tamamen yeniden yazmakla kalmaz, aynı zamanda fizikte bir devrimin kapısını da açar.

Bu sağduyulu olma kendini yalnızca en ince biçimlerde ortaya çıkarabilir; aksi halde şimdiye kadar fark ederdik. Çeşitli teoriler, uzay-zamanın gerçekten tıknazsa, ışık hızının tamamen sabit olmayabileceğini tahmin etti - bu ışığın enerjisine bağlı olarak çok az değişebilir. Daha yüksek enerjili ışık daha kısa bir dalga boyuna sahiptir ve dalga boyu yeterince küçüldüğünde, uzay-zamanın tıkanıklığını "görebilir". Kaldırımda yürüdüğünüzü hayal edin: büyük ayaklarla herhangi bir küçük çatlak veya çarpma farketmezsiniz, ancak mikroskobik ayaklarınız olsaydı her küçük kusurun üzerinden geçip sizi yavaşlatırsınız. Ancak bu değişim inanılmaz derecede küçük; uzay-zaman ayrıksa, şu anda en güçlü deneylerimizde sorgulayabildiğimizden milyar kat daha küçük bir ölçekte.

Kâse arayışı

Giriş GrailQuest: Uzay-Zamanın Kuantum Keşfi için Gamma-ray Astronomi Uluslararası Laboratuvarı. Bir gökbilimci ekibi, Avrupa Uzay Ajansı'ndan (ESA) yeni uzay-zaman avı fikirlerine çağrıya yanıt olarak bu görev için bir teklif sundu. Teklifleri arXiv veritabanında detaylandırılmıştır, yani henüz alandaki akranlar tarafından gözden geçirilmemiştir.

İşte kepçe: Işık hızının farklı enerjilerle değişip değişmediğini görmek için, evrendeki büyük miktarda en yüksek enerjili ışığı toplamamız gerekiyor ve GrailQuest tam da bunu yapmayı umuyor.

GrailQuest, gökyüzünü gama ışını patlamaları açısından sürekli izlemek için küçük, basit bir uzay aracı filosundan oluşur (tam sayı, uydular daha büyükse birkaç düzineden birkaç binden fazlaya kadar değişir). Bunlar evrendeki en güçlü patlamalardan bazıları. Adından da anlaşılacağı gibi, bu patlamalar bol miktarda yüksek enerjili fotonlar, yani gama ışınları salgılar. Bu gama ışınları, uzay aracı filosuna ulaşmadan önce milyarlarca yıl boyunca seyahat eder, bu da gama ışınlarının enerjisini ve filo üzerinde patlama olduğunda zamanlama farklarını kaydeder.

Yeterli doğrulukla, GrailQuest uzay-zamanının ayrık olup olmadığını ortaya çıkarabilir. En azından doğru düzene sahip: En yüksek enerjili ışığı inceliyor (uzay zamanının tıknaz olduğunu öngören teorilerden en çok etkilenen); gama ışınları milyarlarca ışık yılı boyunca seyahat ediyor (etkinin zamanla birikmesine izin veriyor); ve uzay aracı üretmek için yeterince basit toplu halde (böylece tüm filo tüm gökyüzünde mümkün olduğunca çok olay görebilir).

Eğer GrailQuest uzay-zamanının ayrılığı için kanıt bulsaydı, gerçeklik anlayışlarımız nasıl değişecekti? Söylemek imkansız - mevcut teorilerimiz, imalar söz konusu olduğunda haritanın her yerinde. Ama ne olursa olsun, beklememiz gerekecek. Bu ESA önerileri turu 2035 ve 2050 arasında başlatılan lansmanlar içindir. Beklerken, şimdi ile o zaman arasında geçen sürenin temelde pürüzsüz veya tıknaz olup olmadığını tartışabiliriz.