An t-am spáis a théamh ag maiseanna imtharraingthe. Creidmheas íomhá: LIGO / T. Píl.

Fiafraigh de Ethan: Cad a tharlaíonn mura bhfuil domhantarraingt bunúsach i ndáiríre?

Is é domhantarraingt an fórsa bunúsach is sine a aimsíodh riamh. Nach mbeadh sé bunúsach tar éis an tsaoil?

“Tá edifice iomlán na fisice nua-aimseartha tógtha ar hipitéis bhunúsach chomhdhéanamh adamhach nó móilíneach an ábhair." -CV Raman

Riamh ó chuir Newton a theoiric imtharraingthe uilíoch i láthair, glactar leis go rialaíonn na fórsaí céanna a rialaíonn imtharraingt anseo ar an Domhan gluaiseacht agus foirmiú na pláinéid, na réaltaí, na réaltraí agus fiú na struchtúr ar scála níos mó sa Cruinne. De réir mar a tháinig feabhas ar ár dtuiscint eolaíoch, cuireadh Gaolmhaireacht Ghinearálta Einstein in ionad domhantarraingthe Newton, agus táthar ag súil go nglacfaidh teoiric chandamach iomlán domhantarraingthe in áit sin. Go dtí seo, níor éirigh le hiarrachtaí domhantarraingt a chainníochtú. Ach mura mbeadh an domhantarraingt ina fhórsa bunúsach ar chor ar bith, agus sin an fáth gur theip ar iarrachtaí chun é a chainníochtú? D'iarr go leor agaibh - Lex Kemper, Mariusz Woloszyn, Pedro Teixeira, Frank Jansen agus Tristan du Pree ina measc - faoi pháipéar nua: Emergent Gravity and the Dark Universe, le Erik Verlinde. Léim isteach.

Ceithre fhórsa (nó idirghníomhaíocht) an Dúlra, a bhfórsa ag iompar cáithníní agus na feiniméin nó na gcáithníní a mbíonn tionchar acu orthu. Tá na trí idirghníomhaíocht a rialaíonn na microcosmos i bhfad níos láidre ná domhantarraingt agus aontaíodh iad tríd an tSamhail Chaighdeánach. Creidmheas íomhá: Typoform / Nobel Media, trí https://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/2004/popular.html.

De réir coinbhinsiúin, tá ceithre fhórsa bunúsacha ann. Déanann cáithníní agus idirghníomhaíochtaí an tSamhail Chaighdeánaigh, ina bhfuil na cairéil, na leptóin, na boscaí tomhsaire agus na Higgs, cur síos ar thrí cinn de na fórsaí bunúsacha: leictreamaighnéadas agus na fórsaí núicléacha laga agus láidre. Is é an fórsa eile, a thuairiscíonn Gaolmhaireacht Ghinearálta Einstein, imtharraingt. Cuirtear cuaire an ama spáis ar lámh amháin agus ábhar agus fuinneamh i láthair ar an taobh eile san áireamh. Is iarmhairt ar an teoiric seo éifeachtaí cosúil le lionsa imtharraingthe, radaíocht imtharraingthe agus leathnú na Cruinne, agus tá ar a chumas ábhar dorcha agus fuinneamh dorcha a ionchorprú. Ceann de na dóchais is mó atá ag go leor fisiceoirí teoiriciúla (agus teoiric sreanga) - cé nach riachtanas é - go bhféadfadh creat uileghabhálach a bheith ann a oireann na ceithre fhórsa seo go léir le chéile.

Fabraic an ama spáis, maisithe, le círéibeacha agus dífhoirmíochtaí mar gheall ar mhais. Creidmheas íomhá: Réadlann Imtharraingthe na hEorpa, Lionel BRET / EUROLIOS.

Ach cur chuige eile is ea a mheas nach bhfuil an Gaolmhaireacht Ghinearálta féin, lena n-áirítear spás, am, agus an fórsa imtharraingthe, bunúsach, ach éiritheach. B’fhéidir nach bhfuil sa Choibhneasacht Ghinearálta ach céim ar a ndéantar an dráma imtharraingthe, agus go bhfuil cúis bhunúsach níos bunúsaí leis an rud a fheicimid mar imtharraingt. Is é cur chuige Verlinde ná tosú ó theocht an eantrópachta agus Hawking poll dubh, agus ansin, ag baint úsáide as smaointe ó String Theory, chun a thaispeáint go bhfuil gaol idir teoiric faisnéise chandamach agus teacht chun cinn domhantarraingthe, spáis agus ama.

Dhá phatrún fite fuaite féideartha i spás de Sitter, a léiríonn giotaí faisnéis chandamach atá fite fuaite a d’fhéadfadh cur ar chumas spáis, ama agus domhantarraingthe teacht chun cinn. Creidmheas íomhá: Erik Verlinde, trí https://arxiv.org/pdf/1611.02269v2.pdf.

Níl an bunsmaoineamh ró-deacair: samhlaigh go bhfuil dhá “aonad chandamach” agat atá fite fuaite lena chéile. Caith cáithnín ábhair isteach ann, agus tá sé de chumas aige idirghníomhú le ceann amháin acu nó leis an mbeirt acu. Is féidir leis an gcáithnín eile sin, go simplí, meon an chórais a athrú, agus is ón athrú-isteach sin a thagann domhantarraingt chun cinn. Toisc go bhfuil eantrópacht poll dubh comhréireach le hachar dromchla poll dubh, tá sé meáite féachaint ar spás mar líonra “aonad” fite fuaite a ligeann don imtharraingt teacht chun cinn. Tá an fhíric ann freisin go dtosaíonn an eilimint eile Verlinde, teocht Hawking poll dubh, comhréireach leis an luasghéarú imtharraingthe ar léaslíne imeachta an phoill dhubh.

Níl a fhios againn cad a tharlaíonn ag an uathúlacht taobh istigh de pholl dubh, ach tá an fhaisnéis faoi léaslíne na hócáide, lena n-áirítear eantrópacht agus an teocht taobh amuigh, sainmhínithe go maith. Creidmheas íomhá: NASA, trí http://www.nasa.gov/topics/universe/features/smallest_blackhole.html.

Is é an dóchas, leis na toimhdí cearta, teoiric iomlán domhantarraingthe, a:

  • tugann sé ceithre ghné d’am spáis duit (trí spás agus am amháin),
  • ionchorpraíonn sé fuinneamh dorcha trí tairiseach cosmeolaíoch dearfach,
  • agus míníonn sé cá as a dtagann na “difríochtaí” imtharraingthe idir tuartha an tSamhail Chaighdeánaigh agus an méid a bhreathnaímid air.

Sin an dóchas mór, agus a bhfuil Verlinde ag obair i dtreo. (Tá daoine eile ag obair ina leith go neamhspleách freisin.) Is nuashonrú é an páipéar seo ar an gcaoi a bhfuil ag éirí leis. Mar sin, conas atá ag éirí leis?

Léaráid de chéim i teacht chun cinn domhantarraingthe-mar-is eol dúinn de réir an smaoineamh ar dhomhantarraingt eantrópach. Creidmheas íomhá: Erik Verlinde, trí https://arxiv.org/pdf/1611.02269v2.pdf.

Tugtar toimhdí an-sainiúla do roinnt éachtaí, ach tá go leor fadhbanna ann. Is í an fhadhb is mó, go simplí, ná go gcaithfidh an iliomad cinntí “ateangaireachta” atá cosúil go treallach a dhéanamh chun rud éigin seachas nonsense a fhoirceannadh. Mar shampla: tá an spreagadh iomlán don chur chuige seo bunaithe i spás frith-de Sitter (nó spás le tairiseach cosmeolaíoch diúltach), ach breathnaítear go bhfuil tairiseach cosmeolaíoch dearfach ag ár Cruinne (ie, spás de Sitter), agus matamaitic na tá airíonna an-difriúla ag an dá spás. Maidir le ceann eile, ní mór duit an eantrópacht cloí le dlí docht limistéarbhunaithe chun cothromóidí Einstein a bhaint amach, ach ní bhfaigheann tú léaslíne chosmeolaíoch má dhéanann tú é. (Agus tá ceann ag ár Cruinne.) Agus ar deireadh, má dhéanann tú na toimhdí go léir a theastaíonn uait d’fhonn an luasghéarú imtharraingthe do réaltraí a bhaint amach, scriosann tú gach rath ar General Relativity ar scálaí níos mó ná an réaltra. (Áitíonn Verlinde, ar lgh. 39–40, go bhféadfadh sé go n-éireodh leis, ach déanann breathnuithe braislí réaltraí imbhuailte an bonn a bhaint dá smaointeoireacht.)

Taispeánann na léarscáileanna X-gha (bándearg) agus ábhar foriomlán (gorm) de bhraislí éagsúla réaltraí imbhuailte deighilt shoiléir idir gnáthábhar agus ábhar dorcha. Creidmheas íomhá: X-gha: NASA / CXC / Ecole Polytechnique Federale de Lausanne, an Eilvéis / D.Harvey & NASA / CXC / Durham Univ / R.Massey; Léarscáil Optúil & Lensing: NASA, ESA, D. Harvey (Ecole Polytechnique Federale de Lausanne, an Eilvéis) agus R. Massey (Ollscoil Durham, an Ríocht Aontaithe).

Tá díomá eile ann, atá níos bunúsaí. Ligeann samhail Verlinde go dtiocfadh mais imtharraingthe chun cinn, ach níl aon trácht ar mhais táimhe, ná ar an bhfáth go bhfuil an dá rud mar an gcéanna. (Seo prionsabal coibhéise Einstein.) Maidir le ceann eile, ní féidir le go leor de na toimhdí casta a dhéanann Verlinde na huimhreacha a oibriú amach má chuireann siad ráta leathnaithe Hubble i bhfeidhm mar atá sé inniu, in ainneoin gur athraigh ráta leathnaithe na Cruinne go suntasach thar a stair. Glactar leis freisin gurbh é fuinneamh dorcha an fhoirm cheannasach fuinnimh sa Cruinne i gcónaí d’fhonn an creat seo a dhéanamh bailí, ach is í an fhírinne ná go raibh fuinneamh dorcha neamhbhríoch ar feadh billiúin bliain. Is é sin le rá, ní mhíníonn an obair seo cuid de phríomhchlocha coirnéil na cosmeolaíochta nua-aimseartha - cosúil le struchtúr ar scála mór nó na luaineachtaí i gcúlra na micreathonn cosmaí.

Tá na luaineachtaí ar fud na spéire iomláine imprinted sa chúlra micreathonn cosmaí, glow fágtha an Big Bang. Creidmheas íomhá: ESA agus comhoibriú Planck.

Den chuid is mó, áfach, is iarracht herculean é seo chun smaoineamh radacach nua a fhorbairt: gur féidir leat teoiric imtharraingthe, lena n-áirítear spás agus am, a thosú trí eantrópacht agus teocht “giotán bunúsach chandamach”. Anois, tá roinnt fadhbanna leis a luafainn mar seo a leanas:

  • Tá na sainmhínithe ar eantrópacht agus teocht ag brath ar Relativity Ginearálta a shainiú ar an gcéad dul síos.
  • Déantar go leor toimhdí agus léirmhínithe ar an mbealach gan aon spreagadh soiléir, seachas “is cosúil go n-oibríonn an mhatamaitic ar an mbealach seo."
  • Tá comhdhéanamh agus struchtúr na Cruinne athraithe le himeacht ama, ach níor tháinig dlíthe na fisice, ar cosúil go bhfuil siad ag teacht salach ar obair Verlinde.
  • Agus tá roinnt ceisteanna oscailte a ardaíonn an obair seo: an féidir an pictiúr cosmeolaíoch caighdeánach a ionchorprú, lena n-áirítear leathnú na Cruinne, boilsciú, agus an tsraith iomlán breathnuithe ar ábhar dorcha / fuinneamh dorcha?
Tá éabhlóid dochreidte tagtha ar an Cruinne le bheith mar atá sí inniu. Creidmheas íomhá: Foireann Eolaíochta NASA / WMAP.

Toisc go bhfuil sé chomh suimiúil agus atá an smaoineamh seo, caithfidh sé a bheith comhsheasmhach leis na Cruinne a bhreathnaímid. D’fhonn a bheith ag súil go n-ardóidh sé go leibhéal na heolaíochta inghlactha, ní mór dó tuar a dhéanamh gur féidir linn dul agus cuardach a dhéanamh ar ábhar nár cinneadh go fóill. Tá an cumas aige a bheith ann, ach ní obair chrua amháin atá i gceist; caithfidh sé a bheith ceart, agus cibé an bhfuil sé sin fíor nó nach bhfuil, socraíodh. Bíonn smaointe nua corraitheach i gcónaí, agus b’fhéidir go dtabharfaidh an ceann seo léargas iontach síos an bóthar. Mar a dúirt Niels Bohr go hiontach,

“Sa chur síos atá againn ar an dúlra ní hé an aidhm atá leis fíorbhrí na bhfeiniméan a nochtadh ach an caidreamh idir na gnéithe iomadúla dár dtaithí a rianú, a mhéid is féidir."

Cuir isteach do chuid ceisteanna le haghaidh Iarr ar Ethan go startwithabang ag gmail dot com!

Bhí an post seo le feiceáil den chéad uair ag Forbes, agus tugann ár lucht tacaíochta Patreon saor in aisce duit é. Déan trácht ar ár bhfóram, & ceannaigh ár gcéad leabhar: Beyond The Galaxy!