Perché ci sono limiti a ciò che può prevedere la fisica?

Se si divide la materia nell'universo in componenti sempre più piccole, si può raggiungere il limite di fronte ad una particella fondamentale e indivisibile. Tutti gli oggetti macroscopici possono essere suddivisi in una molecola, anche atomi, quindi elettroni (che sono fondamentali) e il nucleo, e poi sui protoni e neutroni, e infine all'interno li quark e gluoni. Elettroni, quark e gluoni - esempi di particelle fondamentali, che non possono essere ulteriormente suddivisa. Ma come è possibile che, al momento molto e lo spazio erano le stesse restrizioni? Perché esistono valori di Planck, che già non possono essere suddivisi ulteriormente?

Perché ci sono limiti a ciò che può prevedere la fisica?

Per capire l'origine del valore di Planck, dovremmo iniziare con i due pilastri che governano la realtà: la teoria generale della relatività e la fisica quantistica.

La relatività generale si lega materia ed energia esistenti nell'universo, con la curvatura e deformazione del tessuto spazio-tempo. Fisica quantistica descrive come diversi campi e particelle interagiscono tra loro nel tessuto spazio-tempo, anche in scala molto ridotta. Ci sono due costanti fondamentali fisiche, che svolgono un ruolo nella teoria della relatività generale: G - la costante gravitazionale dell'universo, e c - la velocità della luce. G verifica perché l'indice definisce la deformazione spazio-tempo in presenza di materia e di energia; c - perché si diffonde l'interazione gravitazionale nello spazio-tempo per la velocità della luce.

Perché ci sono limiti a ciò che può prevedere la fisica?

In meccanica quantistica, anche, ci sono due costanti fondamentali: c h e, ove quest'ultimo - è la costante di Planck. c - è un limite di velocità di tutte le particelle, la velocità con cui la necessità di spostare tutte le particelle senza massa, e la velocità massima a cui può estendersi ogni interazione. costante di Planck è stato incredibilmente importante per descrivere come le quantizzati (considerate) i livelli di energia quantistica di interazione tra le particelle e tutti i possibili esiti della manifestazione. Un elettrone orbitante un protone, può avere qualsiasi numero di livelli di energia, ma tutti appaiono in passi discreti, e la dimensione di queste fasi è determinata da h. Combinare questi tre costanti: G, C e H, e può utilizzare diverse combinazioni per costruire lunghezza della scala, di massa e di tempo. Questi sono noti, rispettivamente, come la lunghezza di Planck, la massa di Planck e il tempo di Planck. (È possibile costruire altri valori, quali l'energia temperatura Planck Planck e così via). Tutto questo, in generale, la lunghezza della scala, massa e tempo, in cui - in assenza di altre indicazioni - saranno significativi effetti quantistici. Ci sono buone ragioni per credere che questo è il caso, e abbastanza facile da capire - perché.

Immaginate di avere una particella di una certa massa. È una domanda: "Se il mio particella ha una massa nel modo in cui una piccola quantità di esso per essere compresso in modo che diventi un buco nero?". Si può ancora chiedere: "Se fossi un buco nero di una certa dimensione, il tempo che impiega una particella che si muove alla velocità della luce, per superare la distanza pari alla dimensione di questo?". Planck massa, lunghezza di Planck e il tempo di Planck corrispondano esattamente tali valori: un buco nero con la massa di Planck è la lunghezza di Planck e si sovrappongono con la velocità della luce per il tempo di Planck.

Perché ci sono limiti a ciò che può prevedere la fisica?

Tuttavia, la massa di Planck è molto, molto più massiccia di tutte le particelle che abbiamo mai creato; uno su 10 19 volte più pesante del protone! La lunghezza della cinghia, allo stesso modo, 10 14 volte più piccolo rispetto a qualsiasi distanza che mai sondato e tempo di Planck a 10 25 volte più piccolo di qualsiasi misurata direttamente. Queste scale non sono mai stati direttamente a nostra disposizione, ma sono importanti per un altro motivo: l'energia di Planck (che si può ottenere inserendo la massa di Planck in E = mc 2) - una scala in cui gli effetti gravitazionali quantistici iniziare ad acquisire importanza e significato. Ciò significa che l'energia di tale portata - o scale di tempo più breve rispetto alla scala di Planck o lunghezza inferiore alla lunghezza di Planck - le nostre attuali leggi della fisica devono essere rotte. Entra in effetti di gravità quantistica gioco, e le previsioni della relatività generale non sono più affidabili. La curvatura dello spazio è molto grande, e quindi il "fondo", che si usa per calcolare i valori quantistica, cessa anche di essere affidabile. l'energia e l'incertezza di tempo significa che le incertezze sono valori più elevati che conosciamo come calcolare. Insomma, a noi familiare la fisica non funziona più.

Perché ci sono limiti a ciò che può prevedere la fisica?

Per il nostro universo non è il problema. Questi scala energia a 10 15 volte superiori a quelli che possono raggiungere LHC e 100 milioni di volte più per le particelle energetiche che crea l'universo stesso (raggi spazio-alta energia), e anche in 10 000 volte superiore a quella ottenuta Universo subito dopo il Big Bang. Ma se abbiamo voluto esplorare questi limiti, c'è un posto in cui possono essere importanti: nella singolarità, che si trova nei centri dei buchi neri.

Perché ci sono limiti a ciò che può prevedere la fisica?

In questi luoghi massa notevolmente superiore alla massa di Planck è compresso in dimensioni, teoricamente più piccola lunghezza di Planck. Se nell'universo c'è un posto dove ci si mettono tutte le linee in un unico e inserire il regime di Planck, allora è questo. Non possiamo arrivare a oggi, perché ha chiuso l'orizzonte degli eventi di un buco nero, e non è disponibile. Ma se siamo abbastanza pazienti - ed è necessaria molta pazienza - l'universo ci darà questa opportunità.

Perché ci sono limiti a ciò che può prevedere la fisica?

Cfr, i buchi neri alla fine si disintegrano lentamente. Integrazione della teoria quantistica dei campi in spazio-tempo curvo della relatività generale è che una piccola quantità di radiazione emessa nello spazio esterno l'orizzonte degli eventi, e l'energia di questa radiazione viene dalla massa del buco nero. Nel corso del tempo, la massa del buco nero è ridotta, l'orizzonte degli eventi è compresso, e 10 67 anni del buco nero di massa del sole evapora completamente. Se siamo riusciti a ottenere l'accesso a tutta la radiazione, che ha lasciato un buco nero, compresi gli ultimi istanti della sua esistenza, certamente saremmo in grado di riunire tutti gli effetti quantistici che non sono stati predetti dai nostri migliori teorie. Non è necessario che lo spazio non può essere diviso in unità più piccole rispetto alla lunghezza di Planck, e che il tempo non può essere diviso in unità più piccole rispetto al tempo di Planck. Semplicemente, sappiamo che la nostra descrizione dell'universo, comprese le nostre leggi della fisica non può andare al di là di queste scale. Fare spazio quantizzato? se il tempo scorre continuamente nella realtà? E che cosa fare con il fatto che tutte le particelle fondamentali conosciute nell'universo hanno una massa molto, molto più piccola di Planck? Queste domande nel campo della fisica non ci sono risposte. La scala di Planck non è così fondamentale per frenare l'universo come è nella nostra comprensione dell'universo. Pertanto, continuiamo a sperimentare. Forse, quando abbiamo più conoscenza, avremo tutte le risposte. Eppure.