ناسازگاری اصل عدم قطعیت و نسبیت عام
یکی از آزمون های اولیه نسبیت عام، مشاهده خمش نور به دور خورشید بود - خورشید گرفتگی کامل در سال 1919 این فرصت را برای مشاهده نور ستارهای با خمیدگی نوری 1.75 ثانیه قوسی ( یک دقیقه قوسی 1/60 یک رادیان است) بعلت گرانش خورشید، را فراهم کرد . نور توسط گرانش خورشید یا به بیانی که متناوبا معادل آن در نظر گرفته می شود و در واقع مطابق با نسبیت انحنای فضای اطراف خورشید بعلت جرم خورشیدی ایجاد شده و نور از آن انحنای فضا پیروی می کند.
بخشی از تصویری که نسبیت عام از فضا ارائه می دهد این است که نور در خطوط مستقیم به جز در مجاورت جرم گرانشی حرکت می کند. این اغلب با گفتن اینکه فضا در غیاب جرم گرانشی « تخت flat » است توصیف میشود.
حتی در فضای خالی احتمالاً، اگر فضا را در مقیاس های بسیار کوچک بررسی کنید، این "تختی flatness" با اصل عدم قطعیت زیر سوال می رود. دو شکل اصل عدم قطعیت و مفاهیم تکمیلی در مورد مناطق کوچک فضا-زمان دارند. ذره ی محصور در یک فضای کوچک، دارای عدم قطعیت زیادی در تکانه و در نتیجه عدم قطعیت زیادی در انرژی خواهد بود. در مقیاس زمانی کوتاه، عدم قطعیت در انرژی به علاوه رابطه انیشتین اجازه ایجاد ذرات جرم دار را میدهد. هر چه مقیاس در فضا و زمان کوچکتر باشد، ذراتی که می توانند ایجاد شوند، جرم بیشتری دارند، و وجود آن جرم به این معنی است که فضا دیگر در این مقیاس های کوچک «تخت » نیست.
برایان گرین با بیان جالبی در «جهان زیبا the elegant universe » بیان می کند تا این مفاهیم اصل عدم قطعیت را توصیف کند. "انرژی ... پارامتر در گردش currency تبدیل پذیر اصلی است. E=mc² به ما می گوید که انرژی می تواند به ماده تبدیل شود و بالعکس."
بنابراین اگر ناحیه فضا و زمان به اندازه کافی کوچک باشد، می توان به طور مداوم جفت ذره-پاد ذره ایجاد و از بین برود . این فرآیندها اغلب به عنوان "نوسانات Fluctuations " خلاء توصیف می شوند. گرین با گفتن اینکه «قلمرو میکروسکوپی ذاتاً متلاطم است»، استدلال میکند که «مکانیک کوانتومی نشان میدهد که هیچ چیز دوست ندارد در ساکن و بی حرکت بماند ، تمرکز فضایی منجر به موجهای بزرگتر میشود».
جان ویلر این دنیای ماوراء میکروسکوپی را پر از "فوم کوانتومی Quantum Foam " توصیف میکند، زیرا جفتهای ذره- ضد ذره به طور مداوم در حال ایجاد و نابودی هستند.
ممکن است استدلال کنید که تا زمانی که به مقیاسهای کوچکتر از ذرات بنیادی، کوارکها و لپتونها نروید، چنین اثراتی قابل توصیف نیستند. اما آزمایش های پراکندگی با بالاترین انرژی تا به امروز به وضوح و تفکیک پذیری در حدود هزار بار کوچکتر از یک پروتون رسیده است ، و در چنین تفکیک پذیری بزرگی هنوز هیچ مدرکی از ساختار الکترون ( یک لپتون) یا کوارک ها نمی بینیم، بنابراین به نظر می رسد همه چیز ، از ذرات نقطه ای تشکیل شده است. اما ذرات با وسعت فضایی صفر ، دلالت بر نوساناتی با انرژی بی نهایت دارند.( مطابق با اصل عدم قطعیت)
گرین و دیگران برای جلوگیری از انفجار قدرتمند "نوسانات خلاء" در مورد محدودیت در مقیاس کوچکی که می توانید با ماده دست یابید استدلالاتی بیان می کنند. آنها پیشنهاد می کنند که ماده در بنیادی ترین شکل خود از "ریسمان string " یا "ابر ریسمان super string " تشکیل شده است. با توجه به مخالفت بسیار اولیه ، در برابر"نظریه ابر ریسمان" اکنون با دقت بیشتری به عنوان راهی برای جلوگیری از تضاد شدید بین نسبیت عام و مکانیک کوانتومی در مقیاس تحت میکروسکوپی مورد بررسی قرار می گیرد.
اصل عدم تعیین یا عدم قطعیت :
Δx Δp > ħ/2
Δt ΔE > ħ/2
@cosmos_physics
Post #3214
3.34K