H δύναμη Casimir και η συνάρτηση ζ του Riemann

Μια από τις εντυπωσιακότερες ανατροπές της κβαντικής θεωρίας ήταν η ανακάλυψη ότι ο κενός χώρος δεν είναι κενός, αλλά γεμάτος από σωματίδια και αντισωματίδια που εμφανίζονται για λίγο και εξαφανίζονται. Δηλαδή ότι το κενό δεν μπορεί να υπάρξει.

Σύμφωνα με την κβαντική θεωρία, το κενό δεν ισοδυναμεί με την κατάσταση του τίποτα – μια κατάσταση όπου τίποτα δεν υπάρχει και τίποτα δεν συμβαίνει.

Το τίποτα για ένα κβαντικό πεδίο (ηλεκτρομαγνητικό, βαρυτικό κ.λ.π.), είναι απλώς η κατάσταση ελάχιστης ενέργειας αυτού του πεδίου. Έχει μέση τιμή μηδέν αλλά με ισχυρότατες κβαντικές διακυμάνσεις γύρω απ’ αυτήν και οι διακυμάνσεις αυτές μπορούν να γίνουν αισθητές.

Όταν εφαρμόζουμε την κβαντική μηχανική στις ταλαντώσεις των ατόμων ενός κρυστάλλου, αποδεικνύεται ότι τα κύματα των ταλαντώσεων που δημιουργούνται μέσα στον κρύσταλλο έχουν χαρακτηριστικά σωματιδίων, όπως συμβαίνει και με τα φωτόνια. Αυτές οι κβαντικές ταλαντώσεις πλέγματος ονομάζονται φωνόνια.
Αν ψύξουμε το κρυσταλλικό πλέγμα τόσο ώστε να μην έχουμε διεγερμένα φωνόνια, πρέπει να διατηρείται ακόμα κάποια κίνηση, η «κίνηση μηδενικού σημείου» των ατόμων του κρυσταλλικού πλέγματος.

Ο κενός χώρος μοιάζει με το κρυσταλλικό πλέγμα.

Με τον ίδιο τρόπο που τα φωνόνια είναι κβαντικά αντικείμενα συνδεδεμένα με ταλαντώσεις των κρυσταλλικών θέσεων, έτσι μπορούμε να θεωρήσουμε πως τα φωτόνια συνδέονται με ταλαντώσεις του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου. Παρατηρούμε τότε ότι, όπως στην περίπτωση των φωνονίων, πρέπει να υπάρχει και για τα ηλεκτρομαγνητικά πεδία μια κίνηση «μηδενικού σημείου».

Αυτές οι διακυμάνσεις κενού του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου, έχουν μερικές αρκετά σημαντικές συνέπειες που διαπιστώνονται πειραματικά.

Μια συνέπεια των διακυμάνσεων του κενού είναι το φαινόμενο Casimir.

Στο κενό επιτρέπονται όλες οι δυνατές συχνότητες των διακυμάνσεων για το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο.

Σε ένα σύστημα που αποτελείται από δυο μεγάλες παράλληλες μεταλλικές πλάκες, το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο πρέπει να μηδενίζεται στις πλάκες. Ενώ έξω από τις πλάκες επιτρέπονται όλες οι συχνότητες του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου, ανάμεσα στις πλάκες επιτρέπονται ορισμένες συχνότητες – θυμηθείτε τα στάσιμα κύματα σε μια χορδή με σταθερά άκρα …

Η παραπάνω εικόνα θα μπορούσε να ιδωθεί και ως εξής: ο κενός χώρος είναι γεμάτος από δυνάμει (εικονικά) σωματίδια, που εμφανίζονται και εξαφανίζονται διαρκώς. 

Αυτή η διαρκής παραβίαση της αρχής διατήρησης της ενέργειας, είναι δυνατή εξαιτίας της αρχής της αβεβαιότητας του Heisenberg. Σύμφωνα με το παραπάνω σχήμα, τα «εν δυνάμει» σωματίδια είναι περισσότερα έξω από τις πλάκες και λιγότερα ανάμεσά τους.

Και γι αυτό εμφανίζεται μια ανεπαίσθητη ελκτική δύναμη, μεταξύ των δυο μεταλλικών πλακών.

Πρόκειται για το φαινόμενο Casimir ή δύναμη Casimir. Το φαινόμενο προτάθηκε για πρώτη φορά από τον Ολλανδό φυσικό Ηendrik Casimir (1909 – 2000) ο οποίος υπήρξε μαθητής του Niels Bohr και μετρήθηκε πειραματικά από τον S. Lamoreaux το 1996. 

Η δύναμη που μέτρησε ο Lamoreaux στο εργαστήριο του Los Alamos, ήταν ίση με το 1/30.000 της δύναμης του βάρους ενός μυρμηγκιού.

Δεν πρόκειται για ηλεκτρομαγνητική δύναμη (και εννοείται ούτε βαρυτική ούτε ισχυρή ή ασθενή πυρηνική δύναμη), αλλά οφείλεται αποκλειστικά και μόνο στις κβαντικές διακυμάνσεις του κενού. Λεπτομερείς υπολογισμοί δείχνουν ότι η δύναμη Casimir είναι ελκτική και αντιστρόφως ανάλογη της τέταρτης δύναμης της απόστασης μεταξύ των δυο μεταλλικών πλακών.

Η συνάρτηση ζήτα του Riemann και το φαινόμενο Casimir

Aς δούμε με μερικούς απλούς υπολογισμούς το πως συνδέεται η δύναμη Casimir με την συνάρτηση ζ του Riemann. Στην περίπτωση μιας διάστασης τα στάσιμα κύματα περιγράφονται από την εξίσωση:

όπου και η απόσταση στην οποία περιορίζονται τα στάσιμα κύματα.

Ισχύει
και η ενέργεια του κενού όλων των στάσιμων κυμάτων θα είναι το άθροισμα

Φαίνεται πως το παραπάνω άθροισμα αποκλίνει:

Ή μήπως όχι;

Σύμφωνα με την φυσική η απάντηση είναι όχι. Αλλιώς η ενέργεια μεταξύ των δυο μεταλλικών πλακών θα έπρεπε να είναι άπειρη … κάτι που βέβαια που ΔΕΝ παρατηρείται.

Για τον λόγο αυτό ας ξεφύγουμε λίγο από την μαθηματική αυστηρότητα, γράφοντας την τελευταία εξίσωση ως:

Βλέπουμε ότι το άθροισμα που εμφανίζεται στην παραπάνω εξίσωση είναι η συνάρτηση ζ του Riemann

για .

Συνεπώς χρειαζόμαστε την τιμή της συνάρτησης Riemann για 

:

Την τιμή αυτή (αλλά και οποιαδήποτε άλλη τιμή της συνάρτησης Riemann) μπορούμε να βρούμε εύκολα ΕΔΩ ή ΕΔΩ για να διαπιστώσουμε ότι:

Αντικαθιστώντας το παραπάνω αποτέλεσμα στην εξίσωση (1) παίρνουμε:

και η δύναμη μεταξύ των δυο πλακών θα είναι:

Αυτή είναι η δύναμη Casimir, όπως υπολογίζεται στην απλούστερη μονοδιάστατη περίπτωση, χρησιμοποιώντας την συνάρτηση ζήτα του Riemann – αλλά χωρίς καμία αναφορά στην μέθοδο της επανακανονικοποίησης (renormalization). Το αρνητικό πρόσημο υποδεικνύει ότι η δύναμη είναι ελκτική.

Περισσότερες λεπτομέρειες μπορείτε να βρείτε: ΕΔΩ: The Casimir Effect

Δείτε ΕΔΩ: Το υδροδυναμικό ανάλογο τoυ φαινομένου Casimir

πηγή-physicsgg.me

Διαβάστε περισσότερα... »

Η σκοτεινή ενέργεια και τα τεράστια κοσμικά κενά

Το Σύμπαν διαστέλλεται και μάλιστα με επιταχυνόμενο ρυθμό χωρίς όμως να είναι γνωστή η γενεσιουργός αιτία αυτού του φαινομένου. Για το λόγο αυτό, επινοήθηκε από τους επιστήμονες η έννοια της σκοτεινής ενέργειας, μιας αγνώστου μορφής ενέργειας που αντιστοιχεί στο 72% περίπου της συνολικής μάζας και ενέργειας που εμπεριέχονται στο Σύμπαν. 

Ένα ποσοστό δυσθεώρητο αν αναλογιστεί κανείς πως όλο το ορατό Σύμπαν που παρατηρούμε με τα τηλεσκόπια μας δεν είναι παρά το 4.6% του συνόλου των πραγμάτων που υπάρχουν εκεί έξω, με το υπόλοιπο 23% να αντιστοιχεί στη σκοτεινή ύλη.

Ένα από τα επικρατέστερα μοντέλα για την εξήγηση της σκοτεινής ενέργειας, είναι η ενσωμάτωσή αυτής της μορφής ενέργειας στις εγγενείς ιδιότητες του κενού χώρου, μία ιδέα που έχει εμφανιστεί ξανά στις εξισώσεις της φυσικής με τη μορφή της κοσμολογικής σταθεράς*.

Υπάρχουν όμως και πολλές άλλες ιδέες γύρω από την εξήγηση του φαινομένου της επιταχυνόμενης διαστολής του Σύμπαντος, με μία από αυτές να αναπτύσσεται στο πανεπιστήμιο της Οξφόρδης από τον ερευνητή Δρ. Μάρτιν Σαλέν και τους συνεργάτες τους. Η συγκεκριμένη ομάδα εργάζεται σε ένα μοντέλο όπου στην κοσμολογική σταθερά προστίθεται ένα νέο πεδίο, το οποίο επηρεάζει την πυκνότητα της σκοτεινής ενέργειας και σχετίζεται αντιστρόφως ανάλογα με την τοπική πυκνότητα της συνηθισμένης ύλης. [Topology and Dark Energy: Testing Gravity in Voids (Phys. Rev. Lett. 111, 241103 (2013)) (PDF)]

Ο συγκεκριμένος συλλογισμός οδηγεί στην παρατήρηση πως η πυκνότητα της σκοτεινής ύλης, μεταβάλλεται με το χρόνο, αφού στα πρώιμα χρόνια της δημιουργίας του Σύμπαντος η πυκνότητα της ύλης ήταν πολύ μεγαλύτερη από τη σημερινή, και συνεπώς η επιρροή της σκοτεινής ενέργειας θα ήταν τότε μηδαμινή, σύμφωνα με τους ερευνητές. Όσο όμως το Σύμπαν διαστελλόταν και η πυκνότητα της ύλης μειωνόταν η σκοτεινή ενέργεια ξεκίνησε να διαδραματίζει ολοένα και πιο σημαντικό ρόλο, με αποτέλεσμα σήμερα να επιταχύνει τη διαστολή του Σύμπαντος.

Το καλό νέο είναι πως η νέα αυτή θεωρία μπορεί να επαληθευθεί από παρατηρήσεις αφού προϋποθέτει πως μεγάλες και καθόλου πυκνές περιοχές στο Σύμπαν, τα κοσμικά κενά, θα πρέπει να συμπεριφέρονται διαφορετικά από ότι προβλέπουν θεωρίες που περιέχουν μόνο την κοσμολογική σταθερά. Για την ακρίβεια, όταν περιοχές με μεγάλη πυκνότητα όπως τα γαλαξιακά σμήνη συμπεριφέρονται ως βαρυτικοί φακοί, συγκεντρώνοντας την ακτινοβολία γύρω τους όπως και ένα μεγεθυντικός φακός συγκεντρώνει τις ακτίνες του Ήλιου, έτσι και τα κοσμικά κενά θα πρέπει να στρέφουν το φως μακριά όπως ένας κοίλος φακός, ένα φαινόμενο που μπορεί να παρατηρηθεί με τα σύγχρονα μέσα.

Μια ακόμη πρόβλεψη της θεωρίας είναι πως το γκραβιτόνιο*, το σωματίδιο που είναι υπεύθυνο για τη βαρύτητα, θα έχει και μία μικρή μάζα, κάτι που βρίσκεται σε ευθεία αντίθεση με τις σημερινές αντιλήψεις, και που σημαίνει πως εάν η συγκεκριμένη θεωρία ευσταθεί θα οδηγήσει σε μία νέα θεωρία βαρύτητας.

Θετικό στοιχείο για τους ερευνητές είναι πως τον περασμένο Σεπτέμβριο μία αστρονομική ομάδα είχε ανακοινώσει τα πρώτα ευρήματα απο-μεγένθυσης από κοσμικά κενά. Ωστόσο τα δεδομένα αυτά δεν είναι αρκετά για να βοηθήσουν τους επιστήμονες να αποφανθούν υπέρ της Γενικής Σχετικότητας ή υπέρ μιας θεωρίας με γκραβιτόνια που έχουν μάζα. Νέα όμως παρατηρητήρια και πειραματικές διατάξεις, όπως το ευρωπαϊκό διαστημικό τηλεσκόπιο Ευκλείδης (Euclid) το οποίο αναμένεται να εκτοξευθεί το 2020, θα μπορέσουν να δώσουν οριστικές απαντήσεις στο πρόβλημα.

Λεξικό:Κοσμολογική Σταθερά: όρος που εισήγαγε ο Αϊνστάιν στις εξισώσεις της Γενικής Σχετικότητας, ώστε αυτές να περιγράφουν ένα στατικό Σύμπαν, όπως όριζε η αντίληψη της εποχής. Όταν μετέπειτα ανακαλύφθηκε από τον Χαμπλ η διαστολή του Σύμπαντος, ο Αϊνστάιν την αποκάλεσε «το μεγαλύτερο λάθος της ζωής του». Μετά την ανακάλυψη της σκοτεινής ενέργειας, η κοσμολογική σταθερά έχει επιστρέψει στο προσκήνιο.

Γκραβιτόνιο: Όλες οι δυνάμεις στη φύση φέρονται από τα αντίστοιχα σωματίδια. Το σωματίδιο που προκύπτει από τα βαρυτικά πεδία είναι το γκραβιτόνιο, το μόνο από τα στοιχειώδη σωματίδια που έχουν προβλεφθεί και δεν έχει ακόμη παρατηρηθεί πειραματικά, εξαιτίας της χαμηλής ενέργειας της βαρύτητας σε σχέση με τις υπόλοιπες τρεις δυνάμεις (ηλεκτρομαγνητισμός, ασθενής και ισχυρή πυρηνική). Το σωματίδιο δεν έχει ηλεκτρικό φορτίο, έχει σπιν 2 και η Γενική Σχετικότητα προβλέπει πως έχει μηδενική μάζα.

πηγή-physicsgg.me

Διαβάστε περισσότερα... »

Κβαντική Φυσική και πνευματικότητα: δύο πλευρές του ίδιου νομίσματος; Για... "υποψιασμένους" επιστημονικά και φιλοσοφικά

Επιμέλεια - έρευνα: Δρ Δημήτρης Περδετζόγλου

Τι σχέση έχει η Φυσική με την πνευματικότητα; Αυτό το ερώτημα απασχόλησε τον Fritjof Capra ενώ εργαζόταν ως ερευνητής στον τομέα της Φυσικής των Στοιχειωδών Σωματιδίων. 

Ήταν το έναυσμα για να ασχοληθεί με τις θρησκείες της Ανατολής καθώς ο τρόπος που οι τελευταίες περιέγραφαν την ύλη και την πραγματικότητα εμφάνιζαν μεγάλες ομοιότητες με την επιστήμη, οι οποίες μέχρι τότε δεν είχαν ερευνηθεί.

Το αποτέλεσμα των ερευνών του ήταν το έργο «Το ταό και η φυσική» που, καθώς εκδόθηκε την εποχή του θριάμβου της τεχνολογίας, προκάλεσε αίσθηση αφού υποστήριζε ότι τα φαινόμενα που απασχολούσαν τη μοντέρνα επιστήμη είχαν αναλυθεί από πνευματικές παραδόσεις αιώνες νωρίτερα.

Διαφορετικές ματιές στο Σύμπαν

Ο Capra υπογραμμίζει ότι το Σύμπαν που φαντάστηκε ο Νεύτωνας ήταν μια μηχανή από κινούμενα τμήματα που όταν γίνεται κατανοητή είναι εντελώς προβλέψιμη. Σύμφωνα με τη νευτώνεια θεωρία ό,τι συμβαίνει στο Σύμπαν έχει κάποιο σκοπό και κάθε γεγονός έχει τις συνέπειές του. Ο χώρος και ο χρόνος είναι ξεχωριστές διαστάσεις και αν κάποιος παρατηρήσει προσεκτικά θα διαπιστώσει ότι η ύλη μπορεί στα διαιρεθεί σε στοιχειώδη κομμάτια.

Η Θεωρία της Σχετικότητας του Αϊνστάιν από την άλλη πλευρά, έδειξε ότι όλα είναι ενέργεια που παίρνει διαφορετικές μορφές, ενώ η φύση του κόσμου δεν είναι η σταθερότητα, αλλά η αέναη κίνηση.

Οι πρώτοι ερευνητές στην Κβαντική Φυσική επιβεβαίωσαν τη θεωρία με την ανακάλυψη ότι η ύλη μπορεί να κατανοηθεί ως ένα πεδίο όπου διαφορετικές μορφές ενέργειας (πρωτόνια, ηλεκτρόνια κ.λπ.) βρίσκονται σε διαρκή κίνηση. Ανακάλυψαν μάλιστα ένα ρευστό κόσμο, στον οποίο τα στοιχειώδη σωματίδια συχνά εμφανίζονταν εκεί όπου δεν τα περιμένει κανείς, κάποιες φορές ως κυματοειδή μοτίβα. 

Επιπλέον, μπορούν να γίνουν κατανοητά μόνο σε σχέση με το περιβάλλον τους. Με λίγα λόγια, ο κόσμος που μας περιβάλλει δεν είναι ένα σύνολο πραγμάτων και αντικειμένων, αλλά ένα πολύπλοκο δίκτυο αλληλεπιδράσεων σε συνεχή κίνηση.

Ο Capra επισημαίνει ότι ο πυρήνας ενός ατόμου, αν και είναι 100,000 φορές μικρότερος από ολόκληρο το άτομο, ουσιαστικά αποτελεί τη μάζα του. Επομένως τα αντικείμενα που θεωρούμε στερεά αποτελούνται ως επί το πλείστον από κενό διάστημα, ενώ ό,τι είναι στερεό συνήθως δονείται με φρενήρεις ρυθμούς.

Ωστόσο, για να εισάγουμε ένα από τα πολλά παράδοξα της κβαντικής επιστήμης, το κενό διάστημα έχει μια «ζωντανή» ποιότητα ενώ στοιχειώδη σωματίδια μπορούν να ξεπηδήσουν από αυτό ξαφνικά και χωρίς προφανή λόγο. 

Όπως επισημαίνει και ο συγγραφέας: «Η ύλη εμφανίζεται εντελώς μεταβλητή. Όλα τα σωματίδια μπορούν να μεταμορφωθούν σε κάτι άλλο, μπορούν να δημιουργηθούν από την ενέργεια και να εξαφανιστούν μετατρεπόμενα σε ενέργεια».

Υπό αυτό το πρίσμα η διάκριση μεταξύ Ύλης και Κενού είναι δύσκολη, ενώ το ίδιο το Κενό αποκτά εξαιρετική σημασία αφού έχει ζωή από μόνο του.

Το Κενό ως δημιουργός

Μελετώντας την κοσμολογία των ανατολικών θρησκειών, ο Capra συνειδητοποίησε ότι η περιγραφή της λειτουργίας του Σύμπαντος έμοιαζε με τις παράδοξες ανακαλύψεις της Κβαντικής Μηχανικής. 

Ο Βουδισμός, για παράδειγμα, μιλά εκτενώς για την έννοια της παροδικότητας και για το γεγονός ότι αιτία όλων των δεινών του ανθρώπου είναι η προσκόλλησή του σε μια φαντασίωση σταθερότητας, χωρίς να αναγνωρίζει την παροδική, τη μεταβατική διάσταση της ζωής.

Την ίδια ιδέα συναντάμε και στην κινεζική θρησκεία, που αποθεώνει τις αέναες αλλαγές στη φύση. Ο Ινδουισμός μιλά για το Κενό, που είναι ένα πεδίο δυνατοτήτων από το οποίο ξεπηδούν όλα τα πράγματα. 

Στον Βουδισμό το Κενό δίνει ζωή στα πάντα. Στον Ταοϊσμό συναντάμε την άμορφη φύση του Σύμπαντος που είναι η βασική ουσία της δημιουργίας. 

Το συμπέρασμά του Capra είναι ότι τα παράδοξα της κβαντικής επιστήμης αποτέλεσαν κομμάτι του θρησκειών της Ανατολής πριν από αιώνες με τη διαφορά ότι οι ανατολίτες μυστικιστές περιέγραφαν με ακρίβεια το υλικό της δημιουργίας, όχι με μαθητικές φόρμες, αλλά μέσω της μυθολογίας, της ποίησης και της τέχνης.

Από τους πολλούς στον Έναν

Όλοι οι Ανατολίτες αναγνωρίζουν ότι το Σύμπαν, παρά την εμφάνιση πολλών διαφορετικών αντικειμένων, είναι ένα αδιάσπαστο σύνολο. Ο πολιτισμό της Δύσης από την άλλη, ανέπτυξε τη διάκριση μεταξύ ύλης και πνεύματος. 

Η Κβαντική Φυσική κατέρριψε αυτή την ιδέα αφού μέσα από πειράματα απέδειξε ότι, ανάλογα με τον τρόπο που αποφασίζουμε να τα δούμε, τα σωματίδια παίρνουν διαφορετικές μορφές.

Το φαινόμενο περιέγραψε ο νομπελίστας γερμανός φυσικός Heisenberg: «Αυτό που παρατηρούμε δεν είναι η φύση καθαυτή, αλλά η φύση εκτεθειμένη στον τρόπο με τον οποίο την ερευνούμε».

O Fritjof Capra

Εν ολίγοις, αυτό που παρατηρούμε υποτίθεται με αντικειμενικότητα- ίσως δεν είναι η πραγματικότητα, αλλά μια αντανάκλαση του τρόπου, με τον οποίο έχει εξελιχθεί ο νους και η σκέψη μας. 

Ο άνθρωπος δεν είναι ο παρατηρητής του κόσμου, αλλά κομμάτι του. Όλα είναι Ένα, ενώ ο συνειδητός διαχωρισμός του εαυτού μας από τον υπόλοιπο κόσμο δημιουργεί μια αίσθηση κατακερματισμού.

Διαβάζουμε χαρακτηριστικά η Bhagavad Gita: «Όλες οι δράσεις γίνονται με την συμμετοχή δυνάμεων της φύσης αλλά ο άνθρωπος, χαμένος σε μια εγωιστική ψευδαίσθηση, πιστεύει ότι αυτός είναι ο πρωταγωνιστής». Κι όμως, ο κόσμος αποκτά άλλο νόημα όταν αρχίζουμε να τον αντιλαμβανόμαστε διαφορετικά. Όταν βλέπουμε τον κόσμο ως Ένα δεν θα θέλουμε να βλάψουμε τον διπλανό μας ή να καταστρέψουμε το περιβάλλον, αφού έτσι θα στρεφόμαστε εναντίον της ύπαρξής μας.

Τι μπορούμε να κρατήσουμε από όλη αυτή τη σημαντική εργασία; Μυστικιστές και επιστήμονες είναι παρατηρητές της φύσης και αναλύουν τα συμπεράσματά τους στη δική τους γλώσσα. 

Αν και απέχουν έτη φωτός μεταξύ τους, η εκπληκτική ομοιότητα στις περιγραφές τους δείχνει ότι βρισκόμαστε πολύ κοντά στο να κατανοήσουμε τι κινεί το Σύμπαν, το οποίο αποδεικνύεται ότι είναι πολύ πιο περίπλοκο απ΄ό,τι είχε φανταστεί η συμβατική Φυσική. 

Σαφώς έχουν περάσει αρκετές δεκαετίες από τότε που εκδόθηκε αυτό το βιβλίο. Δεν παύει ωστόσο να μας εκπλήσσει με όσα αναφέρει ενώ αποτελεί μια εξαιρετική εισαγωγή στις θρησκείες της Ανατολής.

Βιβλιογραφία

Fritjof Capra, Το ταό και η φυσική, εκδόσεις Βερέττας
Fritjof Capra, Η κρίσιμη καμπή : Επιστήμη, κοινωνία και απαρχή ενός νέου πολιτισμού, εκδόσεις Ωρόρα

πηγή (προσαρμογή)


ΔΕΙΤΕ ΚΙ ΕΔΩ:
-http://en.wikipedia.org/wiki/Fritjof_Capra
-http://www.environment.gen.tr/biographies/469-fritjof-capra.pdf
-http://en.wikipedia.org/wiki/The_Tao_of_Physics
-http://www.plouffe.fr/simon/math/The%20Tao%20of%20Physics.pdf

Διαβάστε περισσότερα... »

Είμαστε μιά ανακατανομή του τίποτα; Μια θεωρητική προσέγγιση

Δημήτρη Νανόπουλου

…όλοι ξέρουμε ότι ζούμε σ’ ένα σύμπαν που διαστέλλεται για 13,7 δισεκατομμύρια χρόνια. Άρα, αν πάμε πίσω στον χρόνο, κοντά στην “αρχή”, το σύμπαν ήταν λιλιπούτειο, μικρότερο κι από ένα quark ή ηλεκτρόνιο. 

Με άλλα λόγια, έχουμε να κάνουμε, τουλάχιστον στην αρχή, με ένα κβαντικό σύμπαν.

Το σύμπαν προέρχεται από (ή εμφανίστηκε σαν) μια αυθόρμητη (spontaneous) κβαντική διακύμανση του “τίποτα” ή καλύτερα από το κβαντικό κενό. Υπάρχουν άπειρες τέτοιες κβαντικές διακυμάνσεις, οι οποίες όμως είναι πολύ βραχύβιες της τάξεως του 10-44 του δευτερολέπτου! 

Μια από αυτές τις κβαντικές διακυμάνσεις, για καθαρά τυχαίους λόγους, κατόρθωσε “να διαφύγει” και μέσα από μια αρχικά ΄”πληθωριστική” (inflationary) διαστολή, να εξελιχθεί έπειτα από 13,7 δισεκατομμύρια χρόνια στο σύμπαν που “βλέπουμε” σήμερα.

 Εδώ θα πρέπει να τονιστεί ότι κάθε μια από τις “άπειρες” διακυμάνσεις θα μπορούσε δυνητικά να εξελιχθεί σ΄ένα σύμπαν, με τους δικούς του φυσικούς νόμους, όπως περιγράφεται από τις περίπου 10500 “λύσεις” των εξισώσεων της Μ ή F θεωρίας.

 Γνωρίζοντας σήμερα ότι, σύμφωνα με τη θεωρία των Υπερχορδών/Μ-Θεωρία, τα δυνητικά σύμπαντα, για λόγους συνέπειας της θεωρίας, πρέπει να είναι 10,11, ή 12 διαστάσεων. 

Συνεπώς, οι 6,7,8 “περιττές” διαστάσεις, μια που ζούμε σ’ ένα 4-διάστατο σύμπαν, πρέπει να παραμείνουν “διπλωμένες” περίπου στο 10-30 – 10-33 του εκατοστού! 

Ο τρόπος και η εσωτερική γεωμετρία του “διπλώματος” των “περιττών” διαστάσεων, καθορίζουν ριζικά όχι μόνο τον τύπο των δυνάμεων ή αλληλεπιδράσεων, αλλά και τις μάζες των σωματιδίων και άλλες φυσικές σταθερές. 

Με άλλα λόγια, γνωρίζουμε σήμερα ότι το εμφανιζόμενο σύμπαν διέπεται από ένα μοναδικό κι αναπόσπαστο σύνολο φυσικών νόμων και φυσικών σταθερών. 

Η ερώτηση γιατί αυτό το δικό μας σύμπαν και όχι άλλο, δεν έχει νόημα, μια που όλα τα σύμπαντα, κατ’ αρχήν, έχουν μη μηδενική πιθανότητα εμφανίσεως.

Η παραπάνω περιγραφή είναι αυτό που λέμε σήμερα “πολυσύμπαν” (multiverse) και είναι απόρροια της M ή F θεωρίας.

Πρέπει να τονιστεί ότι η ύπαρξη της στιγμιαίας “πληθωριστικής” (inflatinary) διαστολής, διασφαλίζει ένα υψίστης σημασίας desideratum, τον μηδενισμό ανά πάσα στιγμή της συνολικής ενέργειας του σύμπαντος. Η ύπαρξη της βαρύτητας, που δρα πάντοτε ελκτικά, άρα συνεισφέρει αρνητική ενέργεια, είναι ανυπολόγιστης αξίας στη μηδενοποίηση της ολικής ενέργειας του σύμπαντος. χαρακτηριστικά αναφέρω ότι, στη θεωρία Υπερχορδών/Μ-θεωρία/F-θεωρία, η βαρύτητα είναι αυτόματα παρούσα σ’ όλες τις “λύσεις” τους. 

Ο μηδενισμός της ολικής ενέργειας του σύμπαντος καθιστά προφανώς δυνατή την “εμφάνιση” του σύμπαντος από το “τίποτα”, χωρίς να παραβιάζεται η αρχή της διατήρησης της ενέργειας. είναι μεγάλο ευτύχημα για όλη τη “Μεγάλη Εικόνα”, που παρουσίασα, ότι τα πειραματικά-παρατηρησιακά δεδομένα δείχνουν ότι η ολική ενέργεια του σύμπαντος είναι μηδέν!

“Είμαστε μαι ανακατανομή του τίποτα…”

Ξεκινώντας λοιπόν με ένα ούτως εμφανιζόμενο σύμπαν, μπορούμε μέσα από τους φυσικούς νόμους που το διέπουν να μελετήσουμε επιτυχώς όλη την εξέλιξη του μέχρι σήμερα, ερμηνεύοντας την εμφάνιση όλων των “Μεγάλων Δομών” (Large Structures), γαλαξιών, σμηνών αστέρων, αστέρων, πλανητών….(βλέπε εικόνα/σχήμα παραπάνω).

Πρέπει να τονιστεί ότι η “Μεγάλη Εικόνα” για την εμφάνιση του σύμπαντος, που μόλις περιέγραψα, συνδυασμένη με τη δαρβινική εξέλιξη των ειδών, ελευθερώνει τον άνθρωπο από πολλά θεμελιώδη και υπαρξιακά ερωτηματικά που τον απασχολούν από τότε που υπάρχει. 

Ο καθένας μπορεί να δώσει τη δική του ερμηνεία. Πιστεύω όμως ότι υπάρχει κάτι το μεγαλειώδες σ’ αυτή τη θεώρηση του σύμπαντος….

πηγή

Κατόπιν του σχολίου που ακολουθεί την ανάρτηση, ευχαριστώντας την φίλη Xibalba, παραθέτουμε το σχετικό με τα ανωτέρω video.

Διαβάστε περισσότερα... »