Может ли ткань пространства-времени быть с изъянами Может ли ткань пространства-времени быть с изъянами
 
Portal demokratizator развлекательно познавательный ресурс
Чем старше становишься, тем сильнее проявляется вкус к жизни.
© Эрик-Эмманюэль ШМИТТ. Оскар и Розовая дама
 
  Главная Регистрация Статистика Контакты RSS 2.0
   
 
 
Навигация
 
Топ новостей
 

 

   
Новости науки, Это интересно
  Автор: white, 6-08-2017, 08:40, просмотров: 6633
Внимание! Данный материал, а именно «Может ли ткань пространства-времени быть с изъянами» , предоставлен исключительно для ознакомления! Администрация не несет ответственности за его содержимое. Если Вы являетесь правообладателем какого-либо материала, ссылка (либо ссылки) на который размещена на этом сайте, и не хотели бы чтобы данная информация распространялась пользователями без Вашего на то согласия, то мы будем рады оказать Вам содействие, удалив соответствующие ссылки, для этого необходимо.

Может ли ткань пространства-времени быть с изъянами

Самый большой урок всеобщей теории относительности Эйнштейна состоит в том, что пространство само по себе не является плоской, неизменной и абсолютной сущностью. Оно соткано совместно со временем в одну ткань: пространство-время. Эта ткань непрерывная, гладкая и становится изогнутой и деформированной в присутствии вещества и энергии. Все существующее в этом пространстве-времени движется по пути, определяемому кривизной пространства-времени, и его движение ограничено скоростью света. Но что, если в самой ткани будут дефекты? Это не научная фантастика, а подлинно существующая идея в теоретической физике. С ней связаны высокоэнергетические реликты вроде доменных стен, космических струн и монополей. Итан Зигель с Medium.com постарался ответить на вопрос, каким может быть их происхождение, свойства и как они будут уживаться с традиционной Вселенной.

Может ли ткань пространства-времени быть с изъянами

Получить дефектную Вселенную, как выяснилось, математически не так уж и трудно.

Гравитационное поведение Земли на орбите обусловлено не невидимым гравитационным тяготением, а лучше описывается Землей, свободно падающей через искривленное пространство в присутствии Солнца. Даже в этом случае кривизна пространства будет слишком малой и в ней не будет дефектов

Попытайтесь представить пространство как можно лучше. На что оно похоже? Будет ли оно пустым, гладким и по большей части однородным? Вы тоже думаете, что единственные отклонения от этого состояния будут связаны с присутствием масс и квантов энергии? Это отличный подход, который обыкновенно выбирают физики. На крупных масштабах пространство будет представлять собой трехмерную сетку, единственными отклонениями в которой будут небольшие регионы пространственной кривизны малой величины, создающие гравитационную силу, которую мы отлично знаем. Пространство в такой конфигурации будет в состоянии наименьшей энергии.
Может ли ткань пространства-времени быть с изъянами

Ткань пространства-времени с рябью и деформациями из-за массы. Насколько нам известно, пространство никогда не складывается само в себя и не загибается

Но как насчет возбужденных состояний? Или других? Дабы было легче, давайте вычтем два пространственных измерения и оставим одно: линию. Линия может быть прямой, открытой и безграничной, либо же замкнутой, как петля. В обоих случаях они будут линиями в состоянии наименьшей энергии. Каким было бы состояние высокой энергии? Представьте, что вы берете свою линию и подвешиваете ее, как струну. А сейчас сделайте на струне узел, словно зашнуровываете шнурки. Струна без узла будет представлять собой одномерное пространство в состоянии с наименьшей энергией; струна с одним узлом будет представлять одномерное пространство в первом возбужденном состоянии. Данный узел будет 0-мерным топологическим дефектом.

Может ли ткань пространства-времени быть с изъянами

Теперь вы можете проделать увлекательные вещи с содержащей узел линией. Вы можете завязать иной узел точно так же и получить два топологических дефекта взамен одного. Но если вы завяжете узел в противоположном направлении (то есть сделаете такую же петлю, но иначе положите концы крест-накрест, прежде чем перебросить и затянуть), этот узел будет топологически противоположным оригинальному узлу. Если вы очень осмотрительно совместите оба узелка (первоначальный и противоположный), выяснится, что они могут развязать друг друга и вернуть линию в состояние низкой энергии.

Два типа этих нульмерных результатов — узел и антиузел — имеют физические аналогии в нашей Вселенной: магнитные монополи. Узел соответствует изолированному северному магнитному полюсу; антиузел — изолированному южному магнитному полюсу. Если вы совместите их, они аннигилируют, как материя и антиматерия, и вернут ткань пространства-времени в низкое энергетическое состояние. Поскольку монополи это всего лишь точечные частицы, они будут вести себя как обыкновенное вещества, не сильно отличаясь от электрических монополей (положительных и отрицательных электрических зарядов), которые есть в нашей Вселенной.

Может ли ткань пространства-времени быть с изъянами

Концепция магнитного монополя, испускающего линии магнитного поля так же, как изолированный электрический заряд испускал бы линии электрического поля

Итак, давайте возвратимся к нашей трехмерной Вселенной. Сейчас можете представить не только точечные дефекты, но и высокоразмерные дефекты:

1 Космические струны: когда одномерная линия в некотором роде пронизывает всю наблюдаемую Вселенную
2 Доменные стенки: когда двухмерная плоскость с различными свойствами от одной стороны до иной проходит через Вселенную
3 Космические текстуры: когда область трехмерного пространства закручивается в узлы

Итак, у нас имеются монополи (0-мерные), струны (1-мерные), стенки (2-мерные) и текстуры (3-мерные) — всевозможные дефекты, которые вытекают из различных механизмов одного класса: когда нарушается симметрия.

Может ли ткань пространства-времени быть с изъянами

Различия между Вселенными, одной созданной в соответствии со стандартной космологией (слева) и одной созданной со существенной сетью топологических недостатков (справа), выдают самые различные крупномасштабные структуры. Наших наблюдений достаточно, Дабы исключить космические струны и доменные стенки как превалирующий компонент нынешней Вселенной

Нарушение симметрии — серьезное дело в физике. Всякая существующая симметрия соответствует сохраняемой величине, следственно, если симметрия нарушена, эта величина больше не сохраняется. Можно производить монополи, нарушая сферическую симметрию; можно производить струны, нарушая угловую либо цилиндрическую симметрию; нарушение же дискретной симметрии может сотворить доменные стенки. Другие дефекты чуть сложнее нащупать, но они Зачастую вступают в игру, когда дело доходит до сценариев с дополнительными размерностями. Но первые три — в частности монополи, космические струны и доменные стенки — представляют особый интерес для космологии.

Мы знаем, что Стандартной моделью все не ограничивается и существует много продолжений и дополнений, которые могут иметь любознательные отслеживаемые итоги. Одно из них — это идея Великого объединения, когда электромагнитные, слабые и мощные ядерные силы объединяются при высоких энергиях. Идея объединения состоит в том, что все три силы Стандартной модели и, возможно, даже гравитацию при высоких энергиях можно было бы совместить в единой структуре. Это не только привело бы к возникновению новых частиц и взаимодействий, но и позволило бы возникнуть магнитным монополям. Отсутствие магнитных монополей в отслеживаемой Вселенной нередко упоминают как подтверждение космической инфляции и того, что Вселенная никогда не станет достаточно горячей после конца инфляции, Дабы восстановить симметрию Теорий Великого объединения.

Может ли ткань пространства-времени быть с изъянами

Если бы симметрия, обеспечивающая Великое объединение, нарушалась, возникло бы грандиозное число магнитных монополей. Но в нашей Вселенной их нет; если бы космическая инфляция имела место после того, как эта симметрия нарушилась, хотя бы один монополь должен был остаться в пределах отслеживаемой Вселенной

Космические струны и доменные стенки могли бы возникнуть при фазовых переходах, если бы действительно существовали, вскоре после окончания инфляции. Могут существовать некоторые Исключительно высокоэнергетические симметрии, образованные в ранние времена, при нарушении которых возникают подобные дефекты. Космические струны и доменные стенки — одна либо целая сеть — должны были бы оставить сигнатуру в крупномасштабной структуре Вселенной, текстуры должны были бы показаться в CMB, а монополи — быть сделаны в ходе прямых экспериментов. Некоторые физики указывают на магнитный монополь, открытый 14 февраля 1982 года, как на подтверждение космической инфляции: был один монополь в отслеживаемой Вселенной, и мы его видели!

Может ли ткань пространства-времени быть с изъянами

В 1982 году эксперимент под руководством Бласа Кабреры, вооруженного восемью витками проволоки, зарегистрировал изменение потока восьми магнетонов: показания, указывающие на магнитный монополь. К сожалению, на момент выявления неподалеку никого не было и никто не сумел воспроизвести результат, равно как и обнаружить иной монополь

И если монополи будут вести себя как вещество, космические струны, доменные стенки либо космологические текстуры будут серьезно влиять на расширение Вселенной. Космические струны будут вести себя как пространственная кривизна, ограничиваясь порядка 0,4% всеобщей энергетической плотности, а доменные стенки будут создавать форму темной энергии, которая так медленно ускоряет расширение Вселенной, что этого даже невозможно будет заметить. Космологические текстуры будут иметь такой же результат, как и космологическая непрерывная, но наша отслеживаемая Вселенная должна будет ограничиться одним-исключительным дефектом, Дабы объяснить наши наблюдения.

Может ли ткань пространства-времени быть с изъянами

Различные компоненты энергетической плотности Вселенной и когда они могли бы проявиться в полную силу. Если бы космические струны либо доменные стенки существовали хоть в каком-нибудь количестве, они бы серьезно повлияли на расширение нашей Вселенной

Монополи, струны, стенки, текстуры и прочие дефекты должны быть сверхтяжелыми, если бы существовали. Монополи стали бы самыми массивными частицами из найденных (в 100 триллионов раз массивнее топ-кварка). Струны, стенки и текстуры стали бы семенами для крупномасштабных структур, стягивая вещество и образуя другие структуры, которые мы с легкостью бы рассмотрели при помощи современных телескопов, обследований и данных CMB. Современные ограничения говорят нам, что таких структур не существует в изобилии, и на них вряд ли пришлось бы больше нескольких процентов всеобщего энергетического бюджета космоса.

На сегодняшний день нет никаких доказательств того, что наша Вселенная дефектная, если не считать того единственного наблюдения магнитного монополя 35 лет назад. Правда мы не можем опровергнуть их существование (только ограничить), нужно держать ушки на макушке и быть готовыми не только к их возможному выявлению, но и к любым иным дополнениям Стандартной модели, не запрещенным физикой. В большинстве случаев, если их не существует, значит должно быть что-то, подавляющее их существование. Отсутствие доказательств не свидетельствует об отсутствии явления. Однако, и о наличии тоже.

Внимание!!! Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь, чтобы видеть скрытый текст, добавлять комментарии к новостям и т.д. и т.п., мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо зайти на сайт под своим именем.

Ученые собираются получить темную материю в лаборатории Ученые собираются получить темную материю в лаборатории
В настоящее время у большинства ученых-физиков и астрофизиков не возникает никаких сомнений по поводу факта существования таинственной темной...
Загадочный магнетар создает одно из самых сильных магнитных полей во Вселен ... Загадочный магнетар создает одно из самых сильных магнитных полей во Вселен ...
Ученые-астрономы, использующие космический телескоп XMM-Newton Европейского космического агентства, обнаружили в глубинах космоса необычный...
Квантовые эффекты в масштабе Вселенной Квантовые эффекты в масштабе Вселенной
Физики Алексей Старобинский и Вячеслав Муханов, разработавшие теорию, которая объясняет происхождение структуры Вселенной с помощью квантовых...
Космический аппарат Voyager 1 добрался до края границы Солнечной системы и  ... Космический аппарат Voyager 1 добрался до края границы Солнечной системы и ...
За несколько недель до новогодних праздников 2012 года ученые пришли к выводу о том, что исследовательский космический аппарат Voyager 1 покинул...
Магнитные монополи и завихрения могут стать основой новых высокоэффективных ... Магнитные монополи и завихрения могут стать основой новых высокоэффективных ...
Магнитный монополь, физическая частица, описанная в теории почти 80 лет назад, может стать основой для реализации новых высокоэффективных...
Новая математическая модель связывает воедино все теории о пространстве и в ... Новая математическая модель связывает воедино все теории о пространстве и в ...
Исследователи из университета Саутгемптона (University of Southampton) совершили большой шаг в реализации проекта, целью которого является...
Квантовый термометр сможет измерить самую низкую температуру во Вселенной Квантовый термометр сможет измерить самую низкую температуру во Вселенной
Обычные термометры, используемые в быту, годятся для измерения температуры только в весьма ограниченном диапазоне. Но что, если вдруг кому-то...
Во время поисков бозона Хиггса, были собраны данные указывают на нестабильн ... Во время поисков бозона Хиггса, были собраны данные указывают на нестабильн ...
Если частица, "подобная бозону Хиггса", которая была обнаружена в прошлом году учеными-физиками CERN, действительно является искомым бозоном...
Использовать нашу Землю в качестве датчика частиц Использовать нашу Землю в качестве датчика частиц
Ученые-физики утверждают, что можно использовать нашу Землю в качестве датчика частиц, с помощью которого будет произведен поиск таинственной...
Эксперименты на Большом адроном коллайдере проливают свет на некоторые зага ... Эксперименты на Большом адроном коллайдере проливают свет на некоторые зага ...
Вопрос о том, почему вся обозримая Вселенная состоит из обычной материи, а не антиматерии, является одним из фундаментальных вопросов, волнующих...

Назад
 
  Добавление комментария
Ваше имя:*
E-Mail:*
 
Код:
Включите эту картинку для отображения кода безопасности
обновить, если не виден код
Введите код:*
   
Вопрос: Решите пример: 2 + 14 (ответ числом)
Ответ:*

 
 
 
Авторизация
E-mail:
Пароль:
 
 
 
Последние объявления
24.07.2017
Доска обьявлений (Предложение)

 
Последние комментарии
Автор → тык
в новости → Сказ о портвейне
 
Кто онлайн
 Всего на сайте: 4
 Гостей: 3
 Пользователи: - отсутствуют
 Роботы: crawl Bot

 
Теги
Google, автомобиль, аппарат, беспилотник, более, большой, будет, впервые, готовится, компании, Компания, Космический, который, Марсоход, мир, мире, могут, может, НАСА, Новая, нового, Новый, обнаружили, Первые, первый, позволит, позволяет, помощью, рекорд, робот, самый, свет, Система, создали, Создан, стать, Телескоп, Технология, Ученые, через

Показать все теги
 
Карта сайта
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12
 

 

 

 

 
Прокрутить вверх