시공간이 '청춘'이라면? 그것은 현실의 본질을 영원히 바꿀 것입니다.

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우리의 기본 현실은 연속적입니까, 아니면 작은, 이산적인 비트로 잘려져 있습니까?

다른 방법으로 물으면 시공간이 매끄 럽습니까? 이 문제는 공간과 시간이 일상의 물질과 교차하는 방식을 연결하여 물리학의 가장 근본적인 이론의 핵심을 잘라냅니다.

그러나 우주에서 그러한 작은 규모를 조사하는 데 필요한 극도의 에너지로 인해 공간과 시간의 본질을 실험적으로 테스트하는 것은 불가능했습니다.. 그것은 지금까지입니다. 천문학 자 팀은 작은 우주선을 사용하여 빛의 속도의 미묘한 변화를 감지하는 야심 찬 새로운 계획을 제안했습니다. 공간과 시간이 실제로 조금씩 나뉘어 질 경우, 연구는 현실에 대한 완전히 새로운 이해를위한 길을 열 수 있습니다.

청키 대 부드러운

"시공간이란 무엇인가?" 우리의 현대적 이해는 양자 역학과 아인슈타인의 일반 상대성 이론이라는 두 가지 이상 호환되지 않는 기둥에 있습니다.

일반적으로 상대성, 공간과 시간은 시공간우주를 뒷받침하는 4 차원 단계입니다. 이 시공간은 연속적이므로 어느 곳에도 간격이 없습니다. 부드러운 질감입니다. 그러나 시공간은 우리가 우리의 역할을 수행하는 플랫폼이 아닙니다. 시공간의 굽힘과 뒤틀림은 우리에게 중력에 대한 경험을 제공합니다.

반대편에서 양자 역학 (quantum mechanics)이라는 일련의 규칙이 우주에서 아주 작은 것들의 상호 작용을 지배합니다. 양자 역학은 우리의 일상 경험 중 많은 부분이 매끄럽고 연속적이지만 뭉툭하다는 아이디어에 기초합니다. 즉, 양자화됩니다. 에너지, 운동량, 스핀 및 물질의 다른 많은 속성은 별개의 작은 패킷으로 만 제공됩니다.

또한 양자 역학 자체도 두 개의 캠프로 나뉩니다. 한편으로, 우리는 전자와 양성자와 같이 우리가 일상적으로 존재하는 친숙한 입자들을 가지고 상호 작용하고 다른 흥미로운 것들을합니다. 그것들은 별개의 "사물"이기 때문에 분명히 매우 두껍습니다. 다른 한편으로, 우리는 양자 장을 가지고 있습니다. 아 원자 세계에서, 각 종류의 입자는 시공간에 걸쳐 퍼져있는 고유 한 장을 가지고 있습니다. 입자를 생각할 때, 우리는 자기장에서 작은 진동을 생각하는데, 이는 다른 입자와 상호 작용하고 다른 흥미로운 일을합니다. 필드는 매우 매끄 럽습니다.

시간과 공간의 비트

그래서 우리는 우주의 부드러운 그림과 약간의 천박한 그림을 가지고 있습니다. 시공간 자체에 관해서는 양자 역학의 개념을 논리적 결론에 이르기까지 확장하고 공간과 시간이 이산 적이라는 판결을 쉽게 상상할 수 있습니다. 현실의 구조는 컴퓨터 화면의 픽셀처럼 나뉩니다. 부드럽고 연속적인 움직임으로 경험하는 것은 아주 작은 스케일의 이산 픽셀 그리드에 지나지 않습니다.

스트링 이론 및 루프 양자 중력과 같은 양자 역학과 일반 상대성 이론을 병합하는 많은 이론은 (일부 청크의 정확한 예측, 해석 및 영향은 여전히 잘 이해되지는 않지만) 어떤 형태의 이산 공간 시간을 예측합니다. 별개의 시공간에 대한 증거를 찾을 수 있다면 현실에 대한 우리의 이해를 완전히 다시 쓸뿐만 아니라 물리학의 혁명의 문을 열어 줄 것입니다.

이 개별성은 가장 미묘한 방식으로 만 드러날 수 있습니다. 그렇지 않으면 우리는 지금까지 그것을 발견했을 것입니다. 다양한 이론에 따르면 시공간이 실제로 뭉친 경우 빛의 속도가 완전히 일정하지 않을 수 있으며 빛의 에너지에 따라 약간 씩 변할 수 있다고 예측했습니다. 고 에너지 광은 파장이 더 짧으며, 파장이 충분히 작아지면 시공간의 청크를 "볼"수있다. 보도를 걷는다고 상상해보십시오. 큰 발을 사용하면 작은 균열이나 융기가 보이지 않지만 미세한 발이 있으면 작은 결함이있을 때마다 넘어져 속도가 느려집니다. 그러나이 변화는 엄청나게 작습니다. 시공간이 불연속 적이라면 현재 가장 강력한 실험에서 조사 할 수있는 것보다 10 억 배나 더 작습니다.

성배에 대한 탐구

시작하다 GrailQuest: 시공간 양자 탐사를위한 감마선 천문학 국제 연구소. 천문학 자 팀은 유럽 우주국 (ESA)의 새로운 시공간 사냥 아이디어에 대한 요청에 대한 응답으로이 임무에 대한 제안을 제출했습니다. 그들의 제안은 arXiv 데이터베이스에 자세히 나와 있습니다. 이는 해당 분야의 동료들이 아직 검토하지 않았 음을 의미합니다.

특종은 다음과 같습니다. 빛의 속도가 다른 에너지로 변하는 지 확인하려면 우주에서 가장 많은 양의 에너지를 수집해야합니다. GrailQuest는 그렇게하기를 희망합니다.

GrailQuest는 작고 간단한 우주선으로 구성됩니다 (정확한 숫자는 위성이 더 크면 수십 개에서 더 작 으면 수천 개 이상으로 더 작아짐). 이것들은 우주에서 가장 강력한 폭발 중 일부입니다. 그들의 이름에서 알 수 있듯이, 이러한 파열은 많은 양의 고 에너지 광자, 즉 감마선을 방출합니다. 이 감마선은 우주선 함대에 도달하기 전에 수십억 년에 걸쳐 이동하는데,이 함선은 감마선의 에너지와 버스트가 함대를 지나갈 때의 타이밍 차이를 기록합니다.

충분한 정확성으로 GrailQuest는 시공간이 불분명 한 경우 공개 할 수 있습니다. 최소한 올바른 설정이되어있다. 그것은 가장 높은 에너지 빛을 조사하고있다. 감마선은 수십억 광년 동안 여행 해 왔으며 (시간이 지남에 따라 그 효과가 커짐); 우주선은 제작하기에 충분히 간단합니다 대량으로 전체 차량이 가능한 한 많은 이벤트를 하늘에서 볼 수 있습니다.

GrailQuest가 시공간의 불연속성에 대한 증거를 찾아야한다면 현실에 대한 개념이 어떻게 변할까요? 말할 수는 없습니다-우리의 현재 이론은 시사점과 관련하여 전 세계에 있습니다. 그러나 어쨌든 우리는 기다려야 할 것입니다. 이 ESA 제안 라운드는 2035 년에서 2050 년 사이에 출시 될 예정입니다. 기다리는 동안 지금 사이에 시간이 경과 한 후 근본적으로 매끄 럽거나 뭉툭한 지 토론 할 수 있습니다.