Что такое дискретность времени
Существует ли дискретность времени-пространства?
«Может ли пространство-время быть дискретным?
23 ноября
809 дочитываний
3,5 мин.
1,1 тыс. просмотров. Уникальные посетители страницы.
809 дочитываний, 72%. Пользователи, дочитавшие до конца.
3,5 мин. Среднее время дочитывания публикации.
Является ли наша фундаментальная реальность непрерывной или она разбита на крошечные дискретные кусочки?
Баки и емкости пластмассовые в Чите!
Баки и емкости для воды из высококачественного полиэтилена не трескаются зимой.Баки и емкости для воды из высококачественного полиэтилена не трескаются зимой.
teplochita.ru
Чита
Баки для воды
Емкости для воды
Скидка 10%
Скидки
Огромный выбор
В наличии
Перейти
;
Или если задать вопрос по-другому, пространство-время непрерывное или прерывистое? Этот вопрос затрагивает суть самых фундаментальных теорий физики, связывая воедино то, как пространство и время пересекаются с нашим повседневным существованием.
И вот недавно команда астрономов предложила новый амбициозный план использования парка небольших космических кораблей для обнаружения тонких изменений скорости света, что является отличительной чертой некоторых из самых продвинутых теорий. Если пространство и время действительно могут быть разбиты на маленькие кусочки, исследование может проложить путь к совершенно новому пониманию реальности.
Вопрос «что такое пространство и время?» насчитывает уже тысячи лет, и наше современное понимание основывается на двух странно несовместимых физических теорий: квантовой механике и общей теории относительности Эйнштейна.
Дискретное время и непрерывное время
СОДЕРЖАНИЕ
Дискретное время [ править ]
Сигналы с дискретным временем могут иметь несколько источников, но обычно их можно разделить на две группы: [1]
Непрерывное время [ править ]
Сигнал определяется в области, которая может быть или не быть конечной, и существует функциональное отображение из области в значение сигнала. Непрерывность временной переменной в связи с законом плотности действительных чисел означает, что значение сигнала может быть найдено в любой произвольный момент времени.
Типичный пример сигнала бесконечной длительности:
Аналогом вышеуказанного сигнала с конечной длительностью может быть:
Значение сигнала конечной (или бесконечной) длительности может быть или не быть конечным. Например,
Во многих дисциплинах принято, что непрерывный сигнал всегда должен иметь конечное значение, что имеет больше смысла в случае физических сигналов.
Соответствующие контексты [ править ]
Более того, когда исследователь пытается разработать теорию для объяснения того, что наблюдается в дискретном времени, часто сама теория выражается в дискретном времени, чтобы облегчить разработку временного ряда или регрессионной модели.
Типы уравнений [ править ]
Дискретное время [ править ]
Другой пример моделирует корректировку цены P в ответ на ненулевой избыточный спрос на продукт как
Непрерывное время [ править ]
Графическое изображение [ править ]
Дискретность пространства-времени предложили проверить с помощью нейтронного интерферометра
Daniel Friedman / flickr.com
Американские физики-теоретики придумали эксперимент, который может измерить дискретность нашего пространства-времени с точностью до 10 −31 метра, что в десять триллионов раз превышает точность предыдущих измерений. Для этого ученые рассчитали поправки к гамильтониану Дирака, возникающие за счет дискретности пространства-времени, и оценили, как они влияют на разность фаз нейтронов, которые пролетают через интерферометр Маха — Цендера. Исследователи считают, что при небольшой модификации эксперимента его точность сравнится с планковской длиной. Статья опубликована в Physical Review D, препринт работы выложен на сайте arXiv.org.
Как правило, физики считают пространство-время непрерывным: чтобы различить очень короткие расстояния, нужны частицы с очень большими энергиями, а в повседневной жизни редко встречаются энергии выше одного мегаэлектронвольта (рентгеновское и гамма-излучение). Однако это не значит, что пространство-время действительно непрерывно. При энергиях и расстояниях, сравнимых с планковским масштабом (Ep
10 19 мегаэлектронвольт и Lp
10 −35 метров), Стандартная модель и общая теория относительности перестают работать — следовательно, пространство-время может сильно исказиться. В частности, оно может оказаться дискретным. Более того, некоторые физики считают, что при таких высоких энергиях понятия пространства и времени вообще теряют смысл, и говорить об их свойствах нельзя.
Кроме того, искажение структуры пространства-времени нарушает лоренц-инвариантность — одно из важнейших свойств известных физических законов. Грубо говоря, лоренц-инвариантность законов означает, что они не меняются при произвольных сдвигах и поворотах (в том числе бустах). Очевидно, что в дискретном пространстве-времени лоренц-инвариантность нарушается — причем на высоких энергиях, на которых длина волны частицы сравнима с шагом решетки, нарушение заметить легче всего. Конечно, на практике физикам еще очень далеко до таких энергий: энергия протонов Большого адронного коллайдера находится на уровне ELHC
10 4 мегаэлектронвольт (то есть 10 −15 Ep), а энергия самых быстрых космических частиц не превышает Eparticle
10 11 мегаэлектронвольт (10 −8 Ep). Поэтому лоренц-инвариантность известных физических законов нарушается очень слабо. Тем не менее, даже такие слабые нарушения могут сыграть важную роль: например, благодаря им возможны осцилляции безмассовых нейтрино и вакуумное черенковское излучение.
Впервые последствия нарушения лоренц-инвариантности рассмотрел еще в 1951 году Поль Дирак, а работы Сидни Коулмана и Шелдона Глешоу, написанные в 1990-х годах и развивающие идеи Дирака, заставили физиков задуматься об экспериментальной проверке этой гипотезы. В настоящее время универсальной моделью, которая описывает всевозможные нарушения лоренц-инвариантности, является так называемое Расширение Стандартной модели (Standard Model Extension, SME); в этой теории отклонения от Стандартной модели описываются маленькими безразмерными параметрами. Сообщения экспериментов, которые измеряют эти параметры, выходят несколько раз в месяц, однако до сих пор ученые так и не смогли обнаружить нарушения лоренц-инвариантности. Тем не менее, исследователи продолжают повышать точность установок, надеясь уловить следы «физики планковских энергий».
Физики-теоретики Тодд Брун (Todd Brun) и Леонард Млодинов (Leonard Mlodinow) предложили схему нового эксперимента, который способен почувствовать дискретность пространства-времени и сопровождающее его нарушение лоренц-инвариантности с точностью, по меньшей мере, в десять триллионов раз превышающей точность существующих измерений. Для этого ученые рассмотрели дискретное пространство, представляющее собой трехмерную объемно-центрированную кубическую решетку (bcc) с длиной ребра Δx, по которой точечная частица перемещается за счет квантовых случайных блужданий (quantum walks). Другими словами, в каждый «тик» дискретного времени частица с определенной вероятностью перемещается в соседние вершины решетки и переходит в суперпозицию состояний, в которых она одновременно находится в каждой из соседних вершин. Кроме того, частица обладает внутренними степенями свободы (спином). Затем физики выписали унитарный оператор, который описывает такие блуждания, перешли в импульсное представление и сравнили его с оператором, который индуцируется некоторым не зависящим от времени гамильтонианом. В результате ученые показали, что в лидирующем приближении дискретная теория совпадает с теорией Дирака, описывающей движение массивных фермионов (например, электронов). Кроме того, исследователи рассчитали первую поправку к гамильтониану, пропорциональную малому параметру kΔx (k — волновой вектор частицы). Физики подчеркивают, что теории совпадают только в случае объемно-центрированной решетки, однако этот факт не исключает дискретные теории, основанные на других решетках: авторы считают, что во всех дискретных теориях возможно разложение по малому параметру, которое хотя бы качественно воспроизводит полученные результаты.
Затем ученые нашли поправки к энергетическому спектру частиц, которые возникают из-за различий между дискретным и дираковским гамильтонианом, и предложили схему экспериментальной установки, которая может почувствовать такие отличия. Для этого ученые рассмотрели непараллельный интерферометр Маха — Цендера. Каждое плечо такого интерферометра разбивается на два сегмента: длинный сегмент направлен под небольшим углом к горизонтали, короткий сегмент смотрит почти вертикально. Между волновыми функциями фермионов, которые пролетают через плечи интерферометра, набегает фаза, пропорциональная поправке к дираковскому гамильтониану. Используя найденное выражение для этой поправки, физики рассчитали, как разница фаз зависит от ориентации интерферометра относительно решетки дискретного пространства и от соотношений между коротким и длинным сегментом плеча интерферометра.
Схема интерферометра, по которому бегут нейтроны
Todd Brun & Leonard Mlodinow / Physical Review D, 2018
Дискретность пространства-времени
Данная концепция возникла еще во времена древней Греции. Зенон Элейский в своей апории «Ахиллес и черепаха», ставит под сомнение наше представление о бесконечной делимости пространства и времени.
«Допустим, Ахиллес бежит в десять раз быстрее, чем черепаха, и находится позади неё на расстоянии в тысячу шагов. За то время, за которое Ахиллес пробежит это расстояние, черепаха в ту же сторону проползёт сто шагов. Когда Ахиллес пробежит сто шагов, черепаха проползёт ещё десять шагов, и так далее. Процесс будет продолжаться до бесконечности, Ахиллес так никогда и не догонит черепаху.»
Концепция дискретного пространства-времени порождает ряд необычных следствий, что заставляет усомниться в ее справедливости. Но это только на первый взгляд.
Если бы удалось доказать, что элементарные частицы движутся только с одной, единственной скоростью, то это было бы сильным доводом в пользу принципа изотахии.
Разумеется, есть масса случаев, когда элементарные частицы двигались со скоростью, отличающейся от скорости света. Данную проблему можно преодолеть различными способами.
Первый вариант предполагает, что движение частиц носит прерывистый характер, то есть состояние движения сменяется состоянием покоя. Подобная идея встречается еще у арабских мыслителей в IX-XI веке.
«Если два тела кажутся нам движущимися с разными скоростями,то причиной этого различия не более быстрое и медленное движение, а то, что движение называемое нами медленным, прерывается промежутками покоя чаще, чем движения называемое быстрым»
Последним кто продвигал идею «прерывистого движения» был Г. Бек в 1929 г. Он предложил формулу для расчета скорости результирующего движения:
Также он предложил графическую интерпретацию прерывистого движения, по аналогу с азбукой Морзе, где движение обозначается как прямая, а состояния покоя как точка.
Второй вариант предполает, что частицы движутся не строго по прямой, а совершают колебания, вдоль основного направления. В первые это встречается у Эпикура в письме Геродоту,где он упоминает «дрожание атомов в глубине плотного тела».
Что значит при увеличении скорости движения тела (Vp), скорость «перемещения» ее во времени (Vt) уменьшается, данное предположение согласуется с теорий относительности, из которой следует, что увеличение скорости ведет к замедлению времени и наоборот.
Используемая литература: Вяльцев А.Н. » Дискретное пространство и время»
Споры о науке
143 поста 1.2K подписчиков
Правила сообщества
Уважайте оппонентов и аргументируйте свои доводы. Ссылки на соответствующую литературу приветствуются.
>Если скорость будет больше V, то тело пройдет расстояние S за время меньшее чем T, что невозможно, поскольку T минимально возможное время
Неверно. Если скорость больше V, то это означает, что за минимально возможное время T тело пройдёт расстояние, скажем, 2S. Вы неправильно понимаете суть квантования времени. Уж не говоря о том, что это теория, не общепринятая, и значительно более сложная, чем Ахиллес, догоняющий черепаху.
И все же есть мнение, что пространство- время дискретны. Другое дело, что свойство изотахии, вытекающее из дискретности пространства времени, мы не наблюдаем. То есть различные тела могут иметь разную скорость. Однако скорость мы можем измерять только у «крупных» тел, наименьшее из которых (нам известных) это элементарные частицы. При этом квант времени и пространства, по-видимому, значительно меньше любой самой малой элементарной частицы и вероятно равен постоянной Планка.
А вот как так получается, что Ахиллес черепаху все же догнал?
Движение и покой
Новый способ визуализации общей теории относительности
Как правильно понять общую теорию относительности?
Что представляет из себя гравитация?
Что такое искривление пространства-времени?
И как его представить?
Ответы на эти и не только вопросы в данном видео. Приятного просмотра!
Спор Альберта и Нильса
После знаменитой Копенгагенской интерпретации квантовой механики в 1927 году, Альберт Эйнштейн встал в оппозиция складывающемуся новому взгляду на природу. Уже на самой конференции Эйнштейн вместе со своими товарищами в мысленном эксперименте (Эйнштейна-Подольского-Розена парадокс) попытались показать неполноту квантовой физики. Убежденность Эйнштейна носила и явный эмоциональный характер, говоря: “Думать так логически допустимо, но это настолько противоречит моему научному инстинкту, что я не могу отказаться от поисков более полной концепции”. В этом споре главным оппонентом Эйнштейна стал Нильс Бор, который вместе с Вернером Гейзенбергом и разработал Копенгагенскую интерпретацию, выразившуюся в двух принципах: принципе дополнительности Бора и принципе неопределенности Гейзенберга. В одном из писем Бору, Эйнштейн писал: “Я убеждён, что Бог не бросает кости”, на что Бор парировал: “Эйнштейн, не указывайте Богу, что делать”. В беседе с Абрахамом Пайсом, другим сторонником квантовой механики Эйнштейн позволил себе и такую реплику: “Вы и вправду думаете, что Луна существует лишь когда вы на неё смотрите?”.
Упорные арьергардные бои, которые Эйнштейн вел против наступающей со всех сторон квантовой механики, достигли наибольшего напряжения в Брюсселе, во время двух знаменитых Сольвеевских конгрессов. В обоих случаях Эйнштейн выступал как провокатор, пытаясь нащупать брешь в торжествующей победу новой премудрости.
На первом из них, состоявшемся в октябре 1927 года, присутствовали три великих мастера, стоявших у истоков новой эры в физике, но теперь скептически настроенных по отношению к ее детищу – таинственному миру квантовой механики. Там были семидесятичетырехлетний Хендрик Лоренц, шестидесятидевятилетний Макс Планк и сорокавосьмилетний Альберт Эйнштейн. Хендрику Лоренцу, получившему Нобелевскую премию за исследования электромагнитного излучения, оставалось жить всего несколько месяцев. Макс Планк был обладателем Нобелевской премии за теорию кванта, а Эйнштейн – за открытие закона фотоэлектрического эффекта.
Среди остальных двадцати шести участников конгресса больше половины тоже в свое время стали лауреатами Нобелевской премии. Здесь же были и все чудо-мальчики новой квантовой механики, надевшиеся либо переубедить, либо победить Эйнштейна. Это были двадцатипятилетний Вернер Гейзенберг, двадцатипятилетний Поль Дирак, двадцатисемилетний Вольфганг Паули, тридцатипятилетний Луи де Бройль и представитель Америки тридцатипятилетний Артур Комптон. Был и представитель среднего поколения сорокалетний Эрвин Шредингер, зажатый между “сердитыми молодыми людьми” и стариками-скептиками. И конечно, здесь был сорокадвухлетний Нильс Бор, в прошлом “сердитый молодой человек”, который своей моделью атома способствовавший появлению квантовой механики, а теперь стойкий защитник вступающих в противоречие с интуицией следствий из этой теории.
Сольвеевский конгресс 1927 года
Сольвеевский конгресс 1927 года
Лоренц попросил Эйнштейна сделать на конгрессе доклад о состоянии дел в квантовой механике. Эйнштейн сначала дал согласие, но потом отказался. “После длительных колебаний я пришел к выводу, что недостаточно подхожу для того, чтобы представить доклад, отражающий текущее положение дел, – ответил он. – Отчасти это связано с тем, что я не одобряю чисто статистический способ рассуждений, на котором основываются новые теории”. А затем он с горечью добавил: “Прошу вас, не сердитесь на меня”.
Вместо него доклад, открывший конгресс, сделал Бор. Он не скупился на похвалу, описывая достижения квантовой механики. В субатомном мире нет определенности и строго выполняющегося принципа причинности, говорил он. Нет детерминистских законов, только вероятности и шанс. Не имеет смысла говорить о “реальности”, не зависящей от процесса наблюдения и измерения. В зависимости от характера ставящегося эксперимента свет может быть либо волнами, либо частицами.
Во время официальных заседаний Эйнштейн говорил очень мало. “Я должен извиниться, что не разобрался в квантовой механике достаточно глубоко”, – заметил он в самом начале. Но за обедом и во время долгих вечерних разговоров, возобновлявшихся за завтраком, он втягивал Бора и его сторонников в оживленные споры, затравкой для которых служила его любимая шутка о Боге, который не играет в кости. “Нельзя строить теории на основании большого числа всяческих “если”, – вспоминает Паули доводы Эйнштейна. – Это глубоко неправильно, даже если основывается на опыте и логически непротиворечиво”.
“Вскоре дискуссия свелась к поединку между Эйнштейном и Бором, споривших о том, можно ли атомную теорию в ее нынешнем виде считать окончательной”, – вспоминал Гейзенберг. Как сказал впоследствии Эренфест своим студентам, “о, это было восхитительно”.
Смеющийся Нильс Бор и рассуждающий Альберт Эйнштейн
Смеющийся Нильс Бор и рассуждающий Альберт Эйнштейн
И во время заседаний, и в пылу неформальных дискуссий Эйнштейн пытался обработать своих противников, ставя искусные мысленные эксперименты, которые должны были доказать, что квантовая механика не дает полного описания реальности. С помощью хитроумного воображаемого устройства он пытался показать, что все характеристики движущейся частицы могут, по крайней мере в принципе, быть точно измерены.
Например, один из мысленных экспериментов Эйнштейна состоял в следующем. Пучок электронов пускают на экран со щелью. Пройдя через щель, электроны ударяются о фотографическую пластину, и их координаты фиксируются. Было еще много дополнительных элементов воображаемого прибора, таких, например, как задвижка, которая позволяла мгновенно открывать и закрывать щель. Все они были изобретательно использованы Эйнштейном, который хотел продемонстрировать, что теоретически можно одновременно знать точно координату и импульс электрона.
“Эйнштейн являлся на завтрак с каким-нибудь подобным предложением”, – вспоминал Гейзенберг. Происки Эйнштейна его, как и Паули, волновали не слишком. “Все будет в порядке, – твердили они, – все будет в порядке”. Но Бор часто приходил в возбуждение и начинал что-то исступленно бормотать.
Обычно в зал, где проходило заседание конгресса, они шли вместе, разрабатывая по пути стратегию, с помощью которой можно было бы показать несостоятельность идей Эйнштейна. “К обеду мы обычно уже могли доказать, что его мысленный эксперимент не противоречит принципу неопределенности, – вспоминал Гейзенберг, – и Эйнштейн признавал поражение. Но на следующее утро он появлялся за завтраком с новым, обычно более сложным мысленным экспериментом”. К обеду они уже знали, как опровергнуть и его.
Вернер Гейзенберг и Нильс Бор
Вернер Гейзенберг и Нильс Бор за «чашечкой» Карлсберг
Так это и продолжалось. Бору удалось отбить каждый мяч, посланный Эйнштейном, и показать, как принцип неопределенности в каждый момент времени действительно ограничивает доступную нам информацию о движущемся электроне. “Так продолжалось несколько дней, – рассказывает Гейзенберг. – И под конец мы – Бор, Паули и я – знали, что у нас под ногами твердая почва”.
“Эйнштейн, мне стыдно за вас”, – ворчал Эренфест. Он был огорчен из-за того, что в отношении квантовой механики Эйнштейн проявляет ту же неуступчивость, что когда-то физики-охранители в отношении теории относительности. “К Бору он сейчас относится точно так же, как воинствующие защитники одновременности относились к нему самому”.
Замечание, сделанное Эйнштейном в последний день конгресса, показывает, что принцип неопределенности был не единственным заботящим его аспектом квантовой механики. Его также волновало – и чем дальше, тем больше, – что квантовая механика, возможно, допускает действие на расстоянии. Другими словами, согласно копенгагенской интерпретации, нечто происшедшее с одним телом мгновенно определяет результат измерения свойств другого тела, расположенного в совершенно другом месте. Согласно теории относительности, пространственно разделенные частицы независимы. Если действие, произведенное над одним телом, немедленно влияет на другое тело, расположенное в отдалении от него, отметил Эйнштейн, “с моей точки зрения, это противоречит постулату теории относительности”. Никакая сила, включая гравитационную, не может передаваться со скоростью, превышающей скорость света, настаивал он.
Может, Эйнштейн и проиграл спор, но он, как и прежде, оставался звездой конгресса. Де Бройль, мечтавший о встрече с ним, увидел Эйнштейна первый раз и не был разочарован. “Меня особенно поразило спокойное, задумчивое выражение его лица, общая доброжелательность, простота и дружелюбие”, – вспоминал он.
Этим двоим поладить было легко, поскольку де Бройль, как и Эйнштейн, пытался понять, можно ли как-то спасти причинность и достоверность классической физики. В то время он работал над так называемой теорией двойного решения, которая, как он надеялся, позволит обосновать волновую механику с точки зрения классической физики.
“Школа индетерминистов, главные адепты которой были молоды и бескомпромиссны, встретила мою теорию с холодным неодобрением”, – вспоминал де Бройль. Эйнштейн же, наоборот, одобрительно отнесся к его усилиям. Возвращаясь в Берлин, до Парижа Эйнштейн ехал одним поездом с де Бройлем.
Прощальный разговор состоялся на платформе Северного вокзала. Эйнштейн сказал де Бройлю, что все научные теории, если оставить в стороне их математическое выражение, должны допускать такое простое изложение, “чтобы даже ребенок мог их понять”. А что может быть столь же непросто, продолжал Эйнштейн, как чисто статистическая интерпретация волновой механики! “Продолжайте, – напутствовал он де Бройля, расставаясь на станции. – Вы на правильном пути!”
Действительно, Эйнштейн оставался упрямой белой вороной. “Я восхищен достижениями нового поколения молодых физиков, известными как квантовая механика, и я верю, что во многом эта теория истинна, – сказал он в 1929 году, когда сам Планк вручал ему медаль своего имени. – Но (это “но” всегда присутствовало, когда Эйнштейн выступал в поддержку квантовой механики) я верю, что ограничения, накладываемые статистическими законами, будут сняты”.
Макс Планк вручает медаль своего имени Альберту Эйнштейну
Макс Планк вручает медаль своего имени Альберту Эйнштейну
Так была подготовлена сцена для еще более драматического, решающего сольвеевского поединка между Эйнштейном и Бором. Он состоялся на конгрессе, проходившем в октябре 1930 года. В теоретической физике столь увлекательные сражения случаются редко.
В этот раз, пытаясь поставить в тупик группу Бора – Гейзенберга и сохранить достоверность механики, Эйнштейн придумал еще более изощренный мысленный эксперимент. Как уже упоминалось, принцип неопределенности утверждает, что существует компромисс между возможностью точного измерения координаты частицы и точного измерения ее импульса. Кроме того, согласно тому же принципу неопределенность свойственна и процессу одновременного измерения энергии системы и времени, в течение которого происходит исследуемый процесс.
В мысленный эксперимент Эйнштейна входил ящик с излучением, снабженный затвором. Затвор открывается и закрывается так быстро, что за один цикл может вылететь только один фотон. Затвор контролируется точными часами. Ящик взвешивают и получают точное значение его веса. Затем в строго определенный момент времени затвор открывается, и вылетает один фотон. Ящик взвешивают снова. Связь между энергией и массой (помните, E = mc2) позволяет точно определить энергию. А зная показания часов, мы знаем точное время вылета фотона. Вот так-то!
Конечно, на самом деле есть ограничения, не позволяющие реально поставить такой эксперимент. Но теоретически он возможен и, следовательно, опровергает принцип неопределенности.
Ящик с затвором из мысленного эксперимента Альберта Эйнштейна
Брошенный вызов потряс Бора. “Он метался от одного к другому, пытаясь уговорить всех, что такого быть не может, что если Эйнштейн прав, значит, физике пришел конец, – записал один из участников конгресса. – Но опровержения он придумать не мог. Я никогда не забуду вид этих двух противников, выходящих из университетского клуба. Величественная фигура Эйнштейна, идущего спокойно, чуть улыбаясь иронически, и семенящего рядом с ним, ужасно огорченного Бора”.
Нильс Бор и Альберт Эйнштейн после знаменитого мыслительного эксперимента последнего
Нильс Бор и Альберт Эйнштейн после знаменитого мыслительного эксперимента последнего
По иронии судьбы в этом научном споре после бессонной ночи Бору удалось заманить Эйнштейна в расставленную им же самим ловушку. В этом мысленном эксперименте Эйнштейн не принял в расчет свое собственное величайшее открытие – теорию относительности. Согласно этой теории в сильном гравитационном поле часы идут медленнее, чем при более слабой гравитации. Эйнштейн об этом забыл, но Бор помнил. При испускании фотона масса ящика уменьшается. Ящик находится в гравитационном поле земли. Чтобы его можно было взвесить, ящик подвешен на пружинке со шкалой. После вылета фотона он несколько поднимается, и именно этот небольшой подъем обеспечивает неприкосновенность принципа неопределенности для энергии и времени.
“Главным здесь был учет связи между скоростью хода часов и их положением в гравитационном поле”, – вспоминал Бор. Отдавая должное Эйнштейну, он любезно помог ему выполнить вычисления, которые и принесли в этом раунде победу принципу неопределенности. Но окончательно переубедить Эйнштейна не удавалось никому и никогда. Даже год спустя он все еще продолжал перебирать различные варианты подобных мысленных экспериментов.
Кончилось все следующим: квантовая механика доказала, что как теория она вполне успешна, а Эйнштейн впоследствии пришел к тому, что можно назвать его собственным толкованием неопределенности. Он уже говорил о квантовой механике не как о неправильной теории, а только как о неполной. В 1931 году он номинировал Гейзенберга и Шредингера на Нобелевскую премию. (Гейзенберг был удостоен премии в 1932 году, а Шредингер – одновременно с Дираком – в 1933 году.) Предлагая их кандидатуры, Эйнштейн написал: “Я убежден, что эта теория, несомненно, содержит часть истины в последней инстанции”.
Эрвин Шредингер, король Швеции и Вернер Гейзинберг на вручении Нобелевской премии Шредингеру в 1933 году.
Эрвин Шредингер, король Швеции и Вернер Гейзинберг на вручении Нобелевской премии Шредингеру в 1933 году.
Часть истины в последней инстанции. Эйнштейн все еще полагал, что есть еще нечто за реальностью, определяемой копенгагенской интерпретацией квантовой механики.
Ее недостаток в том, что она “не претендует на описание физической реальности, а только на определение вероятности осуществления физической реальности, которую мы наблюдаем”. Так в том же году писал Эйнштейн в статье в честь Джеймса Клерка Максвелла, великого мастера столь любимого им теоретико-полевого подхода к физике. Он закончил ее, заявив во всеуслышание о своем кредо реалиста – откровенном отрицании утверждений Бора, что физика имеет отношение не к природе как таковой, а только к тому, “что мы можем сказать о природе”. Услышав такое Юм, Мах, да, возможно, и сам Эйнштейн, когда был моложе, подняли бы в удивлении брови. Но теперь он провозглашал: “Вера во внешний мир, не зависящий от воспринимающего его субъекта, является основой всех естественных наук”.
Карикатура на знаменитый афоризм Альберта Эйнштейна “Бог не играет в кости”: Бог, играющий в кости.
Карикатура на знаменитый афоризм Альберта Эйнштейна “Бог не играет в кости”: Бог, играющий в кости.
Когда осмыслил учебник физики за 7 класс
Дебаты о «Существовании Ничто» Нил Деграсс Тайсон, Лоуренс Краусс, Ричард Готт и другие
Перед вами четырнадцатая ежегодная Научная Конференция имени Айзека Азимова. В этот раз ее ведущий, Нил Деграсс Тайсон, с группой физиков, философов и журналистов ведет оживленную дискуссию о «Существовании Ничто». Концепция «Ничто» столь же стара, как «Ноль» сам по себе, и в этих дебатах участники охватят все, что человечеству о ней известно. Они проложат путь от древних греков, уравнения «Бог создал мир из Ничего», унаследованное от христианской метафизики до современных исследований в области квантовой гравитации.
Среди приглашенных специалистов вы сможете узнать Лоуренса Краусса — профессора физики, основателя проекта The Origins и любителя противоречивых тем. Остальные гости не столь известны русскоязычной аудитории, и перед вами отличный повод с ними познакомиться!
Квантовая вагонетка
Перевод: Квантовая вагонетка едет вниз по рельсам. Если вы направите вагонетку через ворота А, вы убьёте человека на этом пути, а если направите её через ворота Б — убьёте человека на том пути. Однако, если вы не будете делать ничего и не станете смотреть на вагонетку, она пройдёт по обоим путям, деструктивно проинтерферирует с собой и проедет мимо обоих людей.
О нашем мире, просто и интересно
В своих статьях попробую рассказать о строении всего, о теории обо всем и о том, как многие люди пришли к невероятным для своего времени рациональным открытиям, понятным языком.
Сам я любитель, очень увлекаюсь теориями о законах и строении мира. Ну а это вводная статья, если понравится, будет продолжение)
Итак, чтобы войти в курс дела, стоит начать с Ньютона и Эйнштейна, но мы не будем уделять им много времени.
В свое время Ньютон ввел понятие гравитации, но главное его достижение состоит в том, что он приравнял движущиеся без ускорения объекты к недвижимым.
Эту идею продолжил, на мой взгляд, самый выдающийся в области философии космологии Альберт Эйнштейн, сказав, что все в этом мире относительно. Если бы не было других планет, мы не могли бы понять, крутимся ли мы вокруг Солнца или оно вокруг нас. Только благодаря тому, что другие планеты крутятся вокруг Солнца, мы делаем этот вывод. Так же два человека в скафандрах, встретившиеся в космосе, не смогут сказать, кто движется относительно другого. Каждому из них будет казаться, что он стоит на месте, а другой летит мимо него.
Но такой концепции не соответствовали эксперименты с изучением света, и после лет исследований Эйнштейн принимает скорость света как абсолютную, максимальную скорость. Она составляет порядка 300000 км/с. С этого момента и начинается ломаться привычная картина мира. Как бы ты быстро ни двигался, свет всегда будет двигаться с такой скоростью. Это подтверждали и эксперименты, так что большинство физиков согласились с абсолютностью этой скоростью.
Но в такой модели возникает парадокс. Пусть в конце туннеля стоит стена на расстоянии 300000 км от лампы. Тогда для человека, стоящего у нее, свет долетит до стены за 1 секунду. Что же мы можем сказать про человека, летящего на ракете? Пусть его скорость составляет 150000 км/с. представим, что наблюдатель у лампы знает об абсолютности света и знает, что для человека на ракете скорость света равна 300000 км/с. Но тогда относительно человека у лампы скорость света человека на ракете будет составлять 450000 км/с. Если бы такая скорость была возможна, свет достиг бы стены в разное время, чего не может быть.
Эйнштейн решил этот парадокс, говоря, что при увеличении скорости в пространстве время меняет свой ход. Чем быстрее ты движешься, тем медленнее для тебя идет время (твои часы начнут отставать). Это свойство скорости и времени доказано множеством экспериментов на ракетах, самолетах, в астрономических обсерваториях. С ним связано множество парадоксов, но о них я говорить не буду, потому что тема статей немного не об этих парадоксах (если хотите, могу рассказать парочку в комментариях).
После этих исследований единственной большой работой Эйнштейна была работа над структурой пространство-время. Она не относится к теме, но я могу рассказать о ней также в следующем посте, если вам будет интересно.
А теперь перейдем к рассуждениям, для которых и потребуется мой предыдущий исторический экскурс.
Я же предлагаю качественно другой подход к понимаю сути измерений. Абсолютно другой.
Итак, начнем с 0. Что такое нульмерный мир? Точка. Просто точка, у которой нет размерностей.
Все привыкли (по крайней мере по-молодости) думать, что мы живем в трехмерном мире, именующимся пространством.
Но теперь представим себе четырехмерный мир. Что он должен из себя представлять? Бесконечное множество трехмерных миров, то есть бесконечное число пространств. А теперь подумайте о том, что каждый миг ВСЁ пространство вокруг нас изменяется. Каждый миг перед нами уже НОВОЕ пространство, так что с течение времени мы проходим бесконечно большое количество пространств. Не есть ли это четвертое измерение? Теперь вы смело можете говорить, что живете в четырехмерном мире.
Следующая моя статья будет посвящена построению идеального куба в четвертом (временном) измерении, расскажу как время переводить в пространство и наоборот, а затем расскажу, откуда берутся законы физики и о том, существую ли параллельные нам миры, ну и про пятое измерение, разумеется. Как обещалось, будет гораздо интереснее, это лишь вводная часть, спасибо, что дочитали)
Мне очень интересны обсуждения, вопросы и комментарии на эту тему, не стесняйтесь))