Я сумасшедший, или это физика? — Код НЛО | UFO code

Как физики знают, что произойдет в ситуациях, которые не были проверены? Насколько мы можем быть уверены в том, что физические законы постоянны? Кэти Клаф объясняет, как мы подталкиваем пределы того, что мы знаем о Вселенной.

Я сумасшедший, или это физика?

Я сумасшедший, или это физика?

Как физики знают, что произойдет в ситуациях, которые не были проверены? Насколько мы можем быть уверены в том, что физические законы постоянны? Кэти Клаф объясняет, как мы подталкиваем пределы того, что мы знаем о Вселенной.

⋅⋅⋅

Для любого физика-теоретика есть момент, когда вы знаете, что вы «сделали это», и этот момент - это когда вы получаете свое первое письмо от человека, претендующего на новую теорию физики.

Когда Стивен Хокинг получает эти письма, он, вероятно, просто бросает их в большую кучу, отмеченную как «психами», и продолжает свои исследования. Но для младших исследователей честь заставлять кого-то писать вам делает такую корреспонденцию достойной серьезного рассмотрения.

Я получил свое вступительное письмо вскоре после публикации моей первой статьи в журнале « Классическая и квантовая гравитация» . Мой корреспондент, которого мы будем называть «Ричардом», начал:

В прилагаемой статье утверждается, что до тех пор, пока мы не проведем эксперимент Галилея, мы не можем быть уверены в том, остался ли незаменимым камень в гравитационной физике.

Эксперимент Галилея, на который ссылается Ричард, представляет собой классический вопрос, заданный для студентов-физиков, который примерно таков: представьте, что вы копаете яму прямо через центр Земли (игнорируя очевидные практические трудности этого подвига), и вы прыгаете в нее , Что случится?

Ричард продолжает:

Фундаментальная физика и космология в большой степени инвестируются в различные крайние случаи и условия энергии, плотности и скорости. Почему бы не замедлить, не осветить и посмотреть, где мы еще не смотрели? Зачем просто притворяться, что нужно знать, что происходит в этом случае?

Эти вопросы несколько риторические, но на самом деле это одни из самых глубоких и фундаментальных вопросов физики. Почему мы так обеспокоены черными дырами и столкновениями частиц высоких энергий? И почему мы не проверяем каждую индивидуальную возможность, просто предполагая, что мы знаем, какими будут ответы?

Ответ на проблему «дыра в земле» логичен, но также весьма удивителен, если вы никогда не задумывались над этим. Сначала вы упадете, как на поверхности Земли, ускоряясь примерно на 1 г (или 10 метров в секунду). Но по мере приближения к центру Земли сила тяжести уменьшается до нуля, что означает, по словам Ньютона, что в этот момент у вас есть нулевое ускорение. Итак, если бы вы могли как-то остановиться в самом центре земли, вы бы просто помахали там, невесомыми. Но так как вы просто спрыгнули с дыры с поверхности Земли, вы не будете неподвижны, когда достигнете центра; вы действительно будете очень быстрыми. Это означает, что вы будете стрелять в него и продолжать движение на другую сторону. В этот момент сила тяжести снова увеличивается, но в противоположном направлении, потянув вас назад к центру Земли. Вы замедляетесь, пока не остановитесь на противоположной стороне Земли, а затем снова начнете падать. В результате, как ребенок на качелях, вы будете колебаться взад и вперед между двумя поверхностями Земли, в чем физики называют простым гармоническим движением. Это звучит довольно весело.

Но те части письма, которые меня действительно интересовали, были двумя ключевыми вопросами: почему физики считают, что они знают, что произойдет в ситуациях, которые непроверены? И почему мы так одержимы высокими энергиями?

Давайте рассмотрим первый вопрос. Почему мы думаем, что мы знаем, что произойдет, если мы просверлим дыру на Земле и выбросим кого-нибудь? Причина в том, что физики считают, что законы физики «пространственно-инвариантные», т. е. Везде в пространстве.

Когда мы говорим о законах физики, мы имеем в виду фундаментальные законы, как то, как ведет себя гравитация, или как управляются силы между атомами. Мы не ожидаем, например, что если мы пойдем на другую планету, то гравитация заставит вещи упасть «вверх». Это кажется очевидным, и существует огромное количество наблюдательных доказательств, подтверждающих его, но на самом деле это всего лишь предположение, лежащее в основе теоретической физики - оно никогда не может быть действительно доказано, если мы не отправимся в каждую часть Вселенной и не проверим.

Но это то, что Ричард предлагает нам сделать. Его теория состоит в том, что часть вселенной (бит внутри Земли) ведет себя по-другому с тем, что снаружи. Но невероятно сложно построить физическую модель, которая согласуется со всеми наблюдениями, которые мы имеем, но также предсказывает пространственно меняющиеся законы - несколько физиков попытались и потерпели неудачу. Но если мы согласны с тем, что законы должны быть одинаковыми во всем мире, тогда мы теоретически можем предсказать, что произойдет где угодно, без необходимости проверять каждый сценарий.

То же самое касается времени - мы не ожидаем, что во вторник законы физики будут отличаться от понедельника. Фактически, большинство физиков считают, что физические законы являются временными.

Но как насчет энергии? Энергия интереснее, потому что, в отличие от пространства и времени, фундаментальные законы меняются с разной энергией.

Позвольте привести пример. Представьте себе на мгновение, что вы инопланетянин, живущий на Титане, одна из лун Сатурна. Титан холодный - он имеет температуру около -180 ° C. Здесь вода всегда в твердой форме; на самом деле, лед твердый, как камень. Возможно, вам будет трудно представить, что если вы можете нагреть его, это может стать жидким. Но если вам удастся каким-то образом получить огонь, вы обнаружите, что при нулевом градусе Цельсия вода претерпевает внезапный и, казалось бы, таинственный переход. Его свойства, такие как плотность и способность течь, резко меняются с ростом только на одну ступень. Но дело не в том, что законы физики, которые управляют связями между молекулами воды, меняются, когда вы нагреваете воду; они остаются точно такими же. Скорее, это то, что новые эффекты вступают в игру при более высоких энергиях, которые были подавлены на более низких, как колебательные взаимодействия. Но, фактически не нагрев воду, вы почти наверняка не знали бы, что этот переход произойдет, потому что не было никаких признаков изменения, пока это не произошло. Подойдя к более высокой энергии, вы углубляетесь в природу молекул воды и лучше понимаете законы физики, которые ими управляют.

На Титане, одном из 53 лун Сатурна, вода всегда в твердой форме

Но это не совсем точно. Основополагающие законы - это просто фундаментальные, и поэтому они должны охватывать все энергии. Дело в том, что мы ожидаем, что законы будут иметь сильную зависимость от энергии, так что мы увидим различные явления при разных температурах. И, что важно, мы не можем знать,  как законы будут меняться при более высоких энергиях, просто тестируя их на более низких. В отличие от пространства, нам действительно нужно пойти туда и проверить их, чтобы узнать, что они собой представляют.

Это именно то, что происходит на Большом адронном коллайде ЦЕРНа - частицы раздроблены при более высоких энергиях, потому что мы думаем, что мы можем видеть вещи, которые мы не видим при повседневных температурах. Иногда физики звучат как сумасшедшие, предлагая магические эффекты, которые происходят в какой-то более высокой энергетической сфере. Но это просто отражение того факта, что мы эволюционировали на «повседневной планете Земля», и поэтому наши «инстинкты» основаны на том, что мы ожидаем увидеть в этих условиях.

Это красота физики: мы учимся подвергать сомнению наши инстинкты и понимать, что то, что звучит как магия, - это просто скрытая реальность вселенной. Но это не значит, что мы можем просто отказаться от нашего чувства разума и предложить любую теорию, которая нам нравится. Наши теории должны соглашаться с тем, что мы наблюдаем вокруг нас каждый день, и это создает чрезвычайно сильные ограничения на круг возможных идей, которые можно изучить. Поэтому, хотя я благодарен всем, кто заставляет меня подвергать сомнению природу Вселенной, я оставлю копать Ричарда.

Источник

Нравится
Не нравится
RSS
Нет комментариев. Ваш будет первым!

Другие новости

Групповое похищение людей пришельцами в городе ...

Николай Железняк — контактёр. Собственными глазами он, по его словам, видел, как поднимались на борт внеземного шлюпа люди, похищаемые инопланетянами с Земли. Бывший сотрудник Ростовского уголовного розыска

Лекарь из иного мира

Туманная фигура слегка покачнулась в дверях, и из её горящих глаз ударили в Бориса два луча света." Конец сентября 1991 года. Самое начало бабьего лета. Город Батайск Ростовской области. Семь часов вечера.

Зачем прилетают НЛО?

Считается, что впервые загадочные объекты в воздухе, ныне всем известные НЛО, были достоверно зарегистрированы в годы Второй мировой войны. 14 октября 1943 года во время бомбежки немецкого города

Похищаемые и их свидетельские показания

Я понимаю, что интеграция пришельцев в человеческое общество звучит смешно. Идея, что чужеродно/человеческие гибриды живут на Земле, по природе нелепа. Моим любимым вопросом во время интервью был

Серые пришельцы

Профиль составлен на основе свидетельств похищаемых. Безусловно, наиболее распространенными типами пришельцев являются маленькие и более-высокие серые.

​Что вы увидите, падая в черную дыру?

Черные дыры — пожалуй, самые загадочные объекты во Вселенной. Они настолько плотные, что сила тяготения не позволяет ничему, даже свету, покинуть пределы черной дыры. Физики обнаружили множество черных дыр

Авторизация

Поделиться ...