Kodėl erdvėlaikis mažiausiu mastu gali būti dvimatis

1973 m. George'as Ellisas ir Stephenas Hawkingas išleido knygą „The Large Scale Structure of Spacetime“. Jų tikslas, pasak jų, buvo suprasti erdvėlaikį skalėje nuo 10^(-13)cm iki 10^28cm arba, kitaip tariant, nuo elementariųjų dalelių dydžio iki visatos spindulio.

Tai gali skambėti ambicingai, bet beveik po 40 metų kosmologai tai beveik pasiekė, sako Steve'as Carlipas, teorinis fizikas iš Kalifornijos universiteto Deivis. Kiek mums įmanoma išmatuoti tokį dalyką, jis elgiasi kaip lygus (3+1) matmenų Riemanno kolektorius.

Štai kodėl teoriniai fizikai atkreipė dėmesį į erdvėlaikio struktūrą dar mažesniais masteliais. Tačiau čia yra problema. Didžiąją dalį mes neturime nei tiesioginių stebėjimų, nei visuotinai priimtos teorinės sistemos, leidžiančios apibūdinti labai mažo masto erdvėlaikio struktūrą, sako Carlip. Iš tiesų, niekas nėra visiškai tikras, ar terminai „erdvė“ ir „laikas“ turi kokią nors pagrįstą reikšmę šiuo mastu.

Šiandien Carlipas apibūdina savo žavų požiūrį į problemą, kuri yra ta, kad erdvėlaikis mažiausiu mastu gali būti dvimatis. Nors tai gali atrodyti šiek tiek prieštaringa, jis sako, kad daugėja rodiklių (įrodymai yra per stiprus žodis), rodančių tokią išvadą.

Carlipas sako, kad naujausi darbai kilpos kvantinės gravitacijos, aukštos temperatūros stygų teorijos, renormalizavimo grupių analizės, taikomų bendrajai reliatyvumo teorijai ir kitose kvantinės gravitacijos tyrimų srityse, rodo, kad viskas yra dvimatis erdvėlaikis mažiausiu mastu. Daugeliu šių atvejų matmenų skaičius tiesiog žlunga procese, vadinamame spontanišku matmenų mažinimu, kai mastelis mažėja.

Vienas akivaizdus klausimas yra tas, kad jei šioje skalėje yra tik du matmenys, kurie du jie yra? Karlipas apskaičiavo, kad jie turi būti laiko ir erdvės. Kiekviename taške dinamika pasirenka pageidaujamą erdvinę kryptį, todėl susidaro maždaug (1+1) matmenų vietinė fizika, sako jis.

Tada jis pereina į įdomią teritoriją teigdamas, kad ši pageidaujama kryptis turi būti nustatyta klasikiniu būdu, o vėliau atsitiktine tvarka pagal fizinius procesus, vykstančius šiose skalėse. Tai skamba įkyriai kaip paslėpta kintamųjų teorija, kuri gali patikti bent vienam Nobelio premijos laureatui fizikui.

Milijono dolerių klausimas yra tai, ar Carlip požiūris į temą yra teisingas. Jis linksmai prisipažįsta, kad idėja vis dar labai spekuliatyvi. Tai jokiu reikšmingu būdu neišskiria jo nuo daugelio kitų šiuolaikinės kosmologijos dalių.

Tačiau, skirtingai nei daugelis kvantinės gravitacijos teoretikų, Carlipas užsimena apie tokius eksperimentus, kurie gali įrodyti, kad jis teisus. Mano aprašytas procesas pažeidžia Lorentzo invarianciją Plancko skalėje, o net nedideli tokio masto pažeidimai gali būti padidinti ir sukelti pastebimus padarinius dideliu mastu, sako jis.

Tai įdomi mintis. Jis sako, kad tokio masto fizikos dėsniai turėtų keistis priklausomai nuo krypties, kuria keliaujate. Ir nors jie nuolat keisis atsitiktinai, tai vis tiek galima išmatuoti atliekant pakankamai protingą eksperimentą.

Eksperimentalams laikas užsidėti mąstymo dangtelius.

Nuoroda: arxiv.org/abs/1009.1136 : Mažos erdvės laiko struktūra

paslėpti