|
PLEJER
Getting your Trinity Audio player ready...
|
Znanstvenik sa Sveučilišta Penn State, proučavajući kristalne strukture, razvio je novu matematičku formulu koja bi mogla riješiti desetljećima star problem razumijevanja prostor-vremena, tkiva svemira iz Einsteinove teoriji relativnosti…
“Relativnost nam govori da se prostor i vrijeme mogu pomiješati i stvoriti jedinstvenu cjelinu nazvanu prostor-vrijeme koja je četvero-dimenzionalna; s tri prostorne i jednom vremenskom osi”, rekao je Venkatraman Gopalan, profesor znanosti materijala, inženjerstva i fizike sa Penn State Sveučilišta. “Međutim, nešto u vezi s vremenskom osi ne uklapa se u priču.”
Da bi proračuni funkcionirali unutar relativnosti, znanstvenici moraju umetnuti negativni znak na vremenske vrijednosti koje ne moraju postavljati kad su u pitanju prostorne vrijednosti. Fizičari su se naučili raditi s negativnim vrijednostima ali to znači da se s prostor-vrijeme ne može rješavati pomoću tradicionalne Euklidove geometrije, već se mora promatrati sa složenijom hiperboličkom geometrijom.
Hoće li doći do unifikacije kvantne mehanike i gravitacije?
Gopalan je razvio matematički pristup u dva koraka, koji omogućuje zamagljivanje razlika između prostora i vremena, uklanjajući problem negativnog predznaka i služeći kao most između dviju geometrija.
“Već više od 100 godina pokušavamo postaviti prostor i vrijeme na iste temelje,” rekao je Gopalan. “Ali prepreka nam je negativan predznak. Ovo istraživanje uklanja taj problem barem kod posebne relativnosti. Prostor i vrijeme u ovom su radu uistinu na zajedničkim temeljima.” Članak objavljen 27. svibnja u časopisu Acta Crystallographica A popraćen je komentarom u kojem dvojica fizičara pišu da Gopalanov pristup sadrži ključ objedinjavanja kvantne mehanike i gravitacije, dva temeljna polja fizike koja još nisu u potpunosti ujedinjena.
“Gopalanova ideja općih relativističkih svemirskih kristala i kako ih dobiti, izrazitog je značaja”, rekao je Martin Bojowald, profesor fizike s Penn Statea. “Ovo istraživanje postavlja novi pristup desetljećima neriješenom problemu u fizici.”
Prostor-vremenski kristali
Osim što nudi novi pristup povezivanju svemira s tradicionalnom geometrijom, istraživanje ima snažne implikacije na razvoj novih struktura s egzotičnim svojstvima, poznatim kao prostor-vremenski kristali.
Kristali sadrže ponavljajući raspored atoma a posljednjih godina znanstvenici su istražili koncept vremenskih kristala u kojem se stanje materijala mijenja i ponavlja u vremenu. Međutim, vrijeme je u tim formulacijama odvojeno od prostora. Metoda koju je razvio Gopalan omogućila bi istraživanje nove klase prostor-vremenskih kristala u kojima se prostor i vrijeme isprepliću.
“Te bi mogućnosti mogle otvoriti potpuno novu klasu meta-materijala s egzotičnim svojstvima koji inače nisu dostupni u prirodi, pored samog razumijevanja temeljnih svojstava niza dinamičkih sustava”, rekao je Avadh Saxena, fizičar iz Nacionalnog laboratorija Los Alamos.
Mjerenje istog događaja s različitih koordinata
Gopalanova metoda uključuje miješanje dvaju zasebnih promatranja istog događaja. Do miješanja dolazi kada dva promatrača razmijene vremenske koordinate ali zadrže svoje prostorne koordinate. S dodatnim matematičkim korakom koji se naziva ‘renormalizacija’, to dovodi do “renormaliziranog uklopljenog prostora-vremena”.
“Recimo da sam na zemlji dok vi letite na svemirskoj postaji a oboje promatramo događaj kao što je let kometa”, rekao je Gopalan. “Vi izmjerite kada i gdje ste ga vidjeli, ja također izmjerim taj događaj sa svoje pozicije i zatim uspoređujemo bilješke. Ja potom vaše mjerenje vremena usvajam kao svoje ali zadržavam vlastito izvorno mjerenje prostora komete. Vi zauzvrat, usvojite moje mjerenje vremena kao svoje ali zadržite vlastito mjerenje prostora komete. S matematičke točke gledišta ako napravimo ovo miješanje naših mjerenja, negativni predznak najednom nestaje. ”
