0
Рубрика: Физика
Ограничение скоростей в космосе по Эйнштейну
05.11.2009
комментариев: 0
просмотров: 446
Свет. Все мы знаем, что он путешествует со скоростью… света, не так ли? Если говорить о структуре пространства и времени, быть может, свет станет ключом к последним секретам Вселенной? Возможно, мы найдем ответы в изучении путешествия двух фотонов света сквозь бездну в 7 миллионов световых лет, записанного космическим телескопом Ферми, работающем в гамма-диапазоне?
И эти две мельчайшие частицы только что открыли новую главу в понимании нами природы света, гравитации и Вселенной, окружающей нас. Мы очень взволнованны, ведь нам удалось получить редкие опытные образцы, проливающие свет на фундаментальную структуру пространства и времени.
Познакомьтесь с «сыщиками» из НАСА, исследующими гамма-лучи. Под предводительством ученого Джулии МакЭнри они ищут улики высокоэнергетических тайн нашей Вселенной. Но для этого им потребуется нечто более совершенное, чем увеличительное стекло.
Какое же подойдет для их команды? Спутник Ферми. Ферми регистрирует гамма-лучи, форму света, обладающую наибольшей энергией. Недавно он удивил всех новыми открытиями в области строения пространства и времени. Вы можете подумать — «Две мелких частицы света, что же в них такого важного?» Придется взглянуть на самую большую и самую малую из них в сравнении, чтобы понять Вселенную в целом.
Итак, теория относительности Эйнштейна, которая описывает пространство и время как гладкую ткань, которую растягивают либо сжимают массивные объекты, была довольно неплохим объяснением гравитации и большой величины объектов Вселенной. Тогда как квантовая механика, другая успешная модель, описывает работу атомов, субатомных частиц и некоторые базовые законы природы. Однако ученые так и не смогли совместить эти две теории. И теория относительности, и квантовая механика — описывают основы основ своими способами, в своём режиме. Поэтому ученые ищут теорию, способную описать Вселенную целиком.
Эти наблюдения за двумя фотонами, которые мы совершили при помощи Ферми, позволили нам приблизится к Теории Всего, которая объединила бы наиболее рациональные аспекты квантовой механики и теории относительности в одну цельную теорию. Чтобы добавить ещё один кусочек в эту мозаику, другие телескопы регистрировали частицы с другой длиной волны, и в другое время достигающие Земли. Согласно специальной теории относительности Эйнштейна, все формы электромагнитных излучений от радио и инфракрасного и до видимого света, рентгеновских лучей и даже гамма-излучения — движутся с одной скоростью. Как же тогда можно объяснить разницу во времени прибытия? Одно из простых объяснений — быть может, фотоны просто были излучены в разное время? Более интересное, однако — может быть, что-то в самой структуре пространства послужило причиной того, что наиболее энергетическая частица оказалась замедленной? Если это — правда, то, может быть, Эйнштейн ошибался? Могла ли высокоэнергетическая частица двигаться со скоростью, меньшей, чем скорость света?
Несколько идей, пытающие объединить теорию относительности и квантовую механику, предполагают, что пространство и время — неоднородно. Оно более похоже на кипящую пену, если взглянуть на уровень микромира. Похоже на упаковочную пленку с пупырышками. Если смотреть на неё издали — структура будет невидимой. Пространственные искажения не влияют на низкоэнергетический фотон с большой длиной волны. Но высокоэнергетический коротковолновой фотон — плутает в этих искажениях. Это заставляет его двигаться медленнее, чем низкоэнергетическое излучение, таким образом, нарушается закон Эйнштейна о движении частиц света с одной скоростью. Однако у этой теории было мало практических доказательств, пока не был запущен Ферми. Мы наблюдали вспышку гамма-излучения. Вспышка гамма-излучения это мощный взрыв. Эта гамма-вспышка излучает огромное количество фотонов, некоторые из которых имеют огромную энергию, очень короткую длину волны. Эти фотоны путешествовали несколько миллионов лет, прежде чем достичь нас. И всё же высокоэнергетические и коротковолновые фотоны прибыли в течение 900 миллисекунд после низкоэнергетических фотонов. Это похоже на гонку двух катеров. Один плывёт по воде, а второй — по вязкой патоке и вдруг прибывают одновременно. Этого не случается.
Поскольку Ферми не зарегистрировал существенной разницы во времени прибытия, он подтвердил, что пространство и время — однородны на всем протяжении, как и говорил Эйнштейн. Это закрыло несколько теорий о том, что пространство и время имеет пенистую структуру, влияющую на свет.
Итак, если пространство и время — не невидимая пленка с пупырышками, что же это? Ферми уничтожил ряд теорий, а это значит, что мы приблизились ещё на шаг к потенциальному объединению теории относительности и квантовой механики. В итоге — наука это процесс избавления от лишнего. Если мы не будем продолжать избавляться от лишнего, мы никогда не придем к единой Теории Всего, зашифрованной в структуре Вселенной. На данный момент мы должны искать свидетельства за пределами нашей маленькой планеты, потому что ответы лежат среди звёзд.
|
Тэги: альберт, эйнштейн, вселенная, квантовая, механика, максимальная, скорость, наса, теория, относительности, физика
