211service.com
Proč může být časoprostor na nejmenším měřítku dvourozměrný
V roce 1973 vydali George Ellis a Stephen Hawking knihu s názvem The Large Scale Structure of Spacetime. Jejich cílem bylo podle nich porozumět časoprostoru na stupnici od 10^(-13)cm do 10^28cm nebo jinými slovy od velikosti elementárních částic po poloměr vesmíru.
To může znít ambiciózně, ale téměř o 40 let později to kosmologové do značné míry dokázali, říká Steve Carlip, teoretický fyzik na University of California, Davis. Podle našich nejlepších schopností měřit takovou věc se chová jako hladká (3+1)rozměrná Riemannovská varieta.
To je důvod, proč teoretičtí fyzici obrátili svou pozornost na strukturu časoprostoru v ještě menších měřítcích. Zde však nastává problém. Z velké části nemáme ani přímá pozorování, ani obecně přijímaný teoretický rámec pro popis velmi malé struktury časoprostoru, říká Carlip. Ve skutečnosti si nikdo není zcela jistý, zda pojmy „prostor“ a „čas“ mají v tomto měřítku nějaký rozumný význam.
Dnes Carlip nastiňuje svůj vlastní fascinující pohled na problém, kterým je, že časoprostor v nejmenším měřítku může být dvourozměrný. I když se to může zdát trochu kontraintuitivní, říká, že existuje rostoucí počet indikátorů (důkazy jsou příliš silné slovo), které ukazují na tento závěr.
Carlip říká, že nedávná práce v oblasti smyčkové kvantové gravitace, teorie vysokoteplotních strun, renormalizační skupinové analýzy aplikované na obecnou relativitu a další oblasti výzkumu kvantové gravitace, to vše naznačuje dvourozměrný prostoročas v nejmenším měřítku. Ve většině těchto případů se počet dimenzí jednoduše zhroutí v procesu zvaném spontánní zmenšování rozměrů, jak se zmenšuje měřítko.
Jedna zřejmá otázka je, že pokud jsou na tomto měřítku přítomny pouze dvě dimenze, které dvě to jsou? Carlip vypočítá, že musí být jednou z času a jednou z prostoru. V každém bodě dynamika vybírá preferovaný prostorový směr, což vede k přibližně (1+1)rozměrné lokální fyzice, říká.
Poté se přesune do zajímavé oblasti s tvrzením, že tento preferovaný směr musí být určen klasicky a poté randomizován fyzikálními procesy, které na těchto měřítcích fungují. To zní lákavě jako skrytá proměnná teorie typu, který by mohl potěšit alespoň jednoho fyzika, který získal Nobelovu cenu.
Otázkou za milion dolarů je, zda je Carlipův pohled na toto téma správný. Vesele přiznává, že nápad je zatím velmi spekulativní. To ji nijak významně neliší od většiny zbytku moderní kosmologie.
Na rozdíl od mnoha teoretiků kvantové gravitace však Carlip naznačuje druhy experimentů, které by mu mohly dát za pravdu. Proces, který jsem popsal, porušuje Lorentzovu invarianci na Planckově měřítku a dokonce i malá porušení na tomto měřítku mohou být zvětšena a vést k pozorovatelným efektům ve velkých měřítcích, říká.
To je zajímavá myšlenka. Říká, že fyzikální zákony v tomto měřítku by se měly měnit podle směru, kterým cestujete. A i když se budou neustále náhodně měnit, stále by to mohlo být měřitelné v dostatečně chytrém experimentu.
Je čas, aby si experimentátoři nasadili své myšlení.
Ref: arxiv.org/abs/1009.1136 : Struktura časoprostoru v malém měřítku