Fandom

Science Wiki

Δυναμικός Τριγωνισμός

63.284pages on
this wiki
Add New Page
Talk2 Share

Ad blocker interference detected!


Wikia is a free-to-use site that makes money from advertising. We have a modified experience for viewers using ad blockers

Wikia is not accessible if you’ve made further modifications. Remove the custom ad blocker rule(s) and the page will load as expected.

Αιτιακός Δυναμικός Τριγωνισμός

Causal Dynamical Triangulation


Universe-End-01-goog.jpg

Εσχατολογία

Eschatology-02-goog.jpg

Κοσμολογία Κοσμολογική Εσχατολογία
Σύμπαν Πολυσύμπαν

Θεωρία Μεγάλης Αναπήδησης (Big Bounce)
Θεωρία Μεγάλης Πέδησης (Big Brake)
Θεωρία Μεγάλης Σύνθλιψης (Big Crunch)
Θεωρία Μεγάλης Απόσχισης (Big Rip)
Θεωρία Μεγάλης Ψύξης (Big Freeze)
Θεωρία Μεγάλης Αστάθειας (Big Lurch)
Θεωρία Μεγάλης Κλαυθμηδίας (Big Whimper)

Θεωρία Μαθηματικού Σύμπαντος (Mathematical Universe Hypothesis)
Εκκεντρικές Κοσμολογικές Θεωρίες

Universe-End-01-goog.jpg

Εσχατολογία

- Μία Εκκεντρική Κοσμολογική Θεωρία.

ΕτυμολογίαEdit

Η ονομασία "Δυναμικός Τριγωνισμός" σχετίζεται ετυμολογικά με την λέξη "Τριγωνισμός".

ΕισαγωγήEdit

Φανταστείτε ένα τοπίο αποτελούμενο από μικροσκοπικές τριγωνικές δομές οι οποίες συνεχώς αναδιατάσσονται δημιουργώντας νέα μορφώματα.

Θεωρούμενο εκ του μακρόθεν, φαίνεται τελείως ομαλό, όμως εκ του πλησίον ομοιάζει με ένα «κοχλάζον καζάνι» παράξενων γεωμετρικών σχημάτων.

Αυτό το παραπλανητικά απλό μοντέλο βρίσκεται στην καρδιά μιας νέας θεωρίας η οποία ονομάζεται «Αιτιακός Δυναμικός Τριγωνισμός» (Causal Dynamical Triangulation, CDT) και προβάλλει ως μια πολλά υποσχόμενη προσεγγιστική λύση στο πιο ενοχλητικό πρόβλημα της Φυσικής ―την ενοποίηση των νόμων της Βαρύτητας με αυτούς της Κβαντικής Φυσικής.

Για περισσότερο από 20 έτη, τα σκήπτρα στην αναζήτηση της ενοποίησης κατείχε η θεωρία χορδών, σύμφωνα με την οποία τα θεμελιώδη σωματίδια και οι θεμελιώδεις δυνάμεις είναι στην πραγματικότητα μικροσκοπικές χορδές ενέργειας [βλ. R. Bousso και J. Polchinski, «Το τοπίο της θεωρίας χορδών», Scientific American - Ελληνική Έκδοση, Δεκέμβριος 2004].

Κάποιοι όμως επιστήμονες διατείνονται ότι η θεωρία αυτή βρίσκεται σε λάθος δρόμο, διότι προϋποθέτει την ύπαρξη ενός σταθερού υποβάθρου επί του οποίου θέτει τις χορδές.

Ένα καλύτερο μοντέλο, όπως ισχυρίζονται, θα παρήγε όχι μόνο τα σωματίδια και τις Θεμελιώδεις Επιδράσεις αλλά επίσης και το χωρόχρονο τον οποίο ενοικούν.

Τις δεκαετίες τού 1980 και 1990, αυτοί οι ερευνητές ανέπτυξαν την Βρογχική Κβαντική Βαρύτητα, η οποία περιγράφει το Χώρο ως ένα δίκτυο μικροσκοπικών διακριτών όγκων με μήκος 10-33 εκατοστόμετρα [βλ. Lee Smolin, «Τα “άτομα” του χώρου και του χρόνου», Scientific American - Ελληνική Έκδοση, Μάρτιος 2004].

Μολονότι αυτή η προσέγγιση έχει να επιδείξει κάποιες αξιοσημείωτες επιτυχίες, όπως η πρόβλεψη των ιδιοτήτων των Μελανών Οπών, πρέπει ακόμα να περάσει με επιτυχία μια ουσιώδη δοκιμασία: να δείξει τον τρόπο με τον οποίο ο συμφυρμός των διακριτών όγκων δημιουργεί τον οικείο τετραδιάστατο χωρόχρονο του καθημερινού μας κόσμου.

Ο Αιτιακός Δυναμικός Τριγωνισμός, αν και έχει ζωή μόλις 10 ετών, υπερέβη ήδη αυτό το εμπόδιο. Επινόημα τριών Ευρωπαίων θεωρητικών (του Renate Loll (Πανεπιστήμιο της Ουτρέχτης στην Ολλανδία), του Jan Ambjorn (Πανεπιστήμιο της Κοπεγχάγης) και του Jerzy Jurkiewicz (Πανεπιστήμιο της Κρακοβίας στην Πολωνία)), η θεωρία CDT κατασκευάζει Χωροχρονικές Γεωμετρίες από απλές τριγωνικές δομές, με τον ίδιο τρόπο που ο Buckminster Fuller χρησιμοποίησε τριγωνικές επιφάνειες για να δημιουργήσει γεωδαισιακούς θόλους.

Ο βασικός δομικός λίθος είναι το τετραδιάστατο άπλοκο (ή 4-άπλοκο), το ισοδύναμο ενός τετραέδρου στον τετραδιάστατο όμως χώρο. (Όπως ένα τετράεδρο έχει τέσσερεις τριγωνικές έδρες, ένα 4-άπλοκο περιορίζεται από πέντε τετράεδρα.)

Μολονότι κάθε μεμονωμένο άπλοκο είναι γεωμετρικά επίπεδο, αυτά μπορούν να συγκολληθούν ποικιλοτρόπως σε διάφορα μοτίβα, δημιουργώντας καμπύλους χωροχρόνους.

Επειδή η Κβαντική Θεωρία ορίζει ρητά ότι η δομή του χωροχρόνου στις πολύ μικρές κλίμακες πρέπει να μεταβάλλεται με ομαλό και συνεχή τρόπο, οι ερευνητές προσδιορίζουν τη συνολική Γεωμετρία του Χωροχρόνου αθροίζοντας τις πιθανότητες όλων των δυνατών σχηματισμών απλόκων.

Οι προηγούμενες προσπάθειες τριγωνισμού του Σύμπαντος κατέληξαν σε παράδοξα αποτελέσματα: συρρικνωμένους χωροχρόνους με άπειρο πλήθος διαστάσεων ή κουβαριασμένες γεωμετρίες δύο μόνο διαστάσεων.

Η διορατικότητα της CDT συνίσταται ακριβώς στο ότι απορρίπτει τους σχηματισμούς οι οποίοι δεν είναι αιτιακοί (μορφώματα τα οποία επιτρέπουν σε ένα συμβάν να προηγείται του αιτίου του).

Ο αποκλεισμός των μη ρεαλιστικών πλακοστρώσεων έφερε αξιοσημείωτα αποτέλεσμα: το 2004, οι Loll, Ambjοrn και Jurkiewicz έδειξαν, μέσω υπολογιστικών προσομοιώσεων, ότι μοντέλα Συμπάντων κατασκευασμένα από εκατοντάδες χιλιάδες άπλοκα είναι τετραδιάστατα.

Ακόμα πιο πρόσφατα, οι ερευνητές κατέδειξαν ότι το μεγάλης κλίμακας σχήμα των Συμπάντων τους είναι όμοιο με αυτό που προβλέπεται από την καθιερωμένη κοσμολογική θεωρία.

Το επόμενο μεγάλο βήμα του αιτιακού δυναμικού τριγωνισμού είναι να ενσωματώσει στο μοντέλο του την ύλη, προκειμένου να ελέγξει εάν μπορεί να προσομοιώσει τις πλήρεις εξισώσεις της Γενικής Σχετικότητας.

Σύμφωνα με τον Lee Smolin, του Perimeter Institute for Theoritical Physics στο Γουότερλου του Οντάριο, η θεωρία εν τέλει ίσως αποφέρει ελέγξιμες προβλέψεις, όπως τις μικρές μεταβολές στην ταχύτητα των υψηλής ενέργειας φωτονίων που προκύπτουν από τις μη κλασσικές γεωμετρίες του μοντέλου στις μικρές κλίμακες.

Ο Smolin, ένας από τους πρωτοπόρους της κβαντικής βαρύτητας βρόχων, λέει ότι η CDT δεν έχει τύχει της απαιτούμενης προσοχής από τους θεωρητικούς φυσικούς, ενδεχομένως επειδή αυτή η προσέγγιση βασίζεται κατά μεγάλο βαθμό σε υπολογιστικές προσομοιώσεις.

«Δεν είναι εύκολο να μπλέξεις με αυτά τα πράγματα», σχολιάζει. «Είναι δύσκολο να φτάσεις σε αποτελέσματα μόνο με χαρτί και μολύβι.»


ΑνάλυσηEdit

Ο αιτιώδης δυναμικός τριγωνισμός (CDT) αναπτύχθηκε τα τελευταία έτη από την Renate Loll του Πανεπιστημίου της Ουτρέχτης και τους συνάδελφους της Jan Ambjorn και Jerzy Jurkiewicz. Πρόκειται για μια πρωτοπόρα προσέγγιση στην Κβαντική Βαρύτητα, που όπως και η Κβαντική Βροχική Βαρύτητα είναι ανεξάρτητη του υπόβαθρου.

Αυτό σημαίνει ότι δεν δέχεται a priori κανένα προϋπάρχον χώρο 4 διαστάσεων (όπως είναι ο δικός μας χωρόχρονος), αλλά επιχειρεί να δείξει πώς εξελίσσεται ο ίδιος ιστός του χωρόχρονου και τι διαστάσεις παίρνει με την εξέλιξη του σύμπαντος.

Η θεωρία CDT έχει προκαλέσει μεγάλο ενδιαφέρον στους θεωρητικούς, καθώς φαίνεται να έχει μια καλή ημι-κλασική περιγραφή.

Σε μεγάλες κλίμακες, αναδημιουργεί ένα Σύμπαν με 4 διαστάσεων χωρόχρονο που έχει το σχήμα de Sitter. Αλλά η θεωρία δείχνει πως πλησίον της κλίμακας Planck ο χωρόχρονος είναι 2-διαστάσεων, ενώ αποκαλύπτει μια φράκταλ δομή με 'φέτες' συνεχούς χρόνου. Έχει γίνει αποδεκτό ότι, σε πολύ μικρότερες κλίμακες ο χώρος δεν είναι στατικός, αλλά αντίθετα είναι δυναμικά μεταβαλλόμενος. Κοντά στην κλίμακα Planck, η ίδια η δομή του χωροχρόνου αλλάζει συνεχώς, λόγω των κβαντικών διακυμάνσεων.

Αυτά τα ενδιαφέροντα αποτελέσματα της θεωρίας CDT συμφωνούν και με τα ευρήματα των Oliver Lauscher και Martin Reuter (Πανεπιστήμιο Mainz της Γερμανίας), οι οποίοι χρησιμοποιούν μια προσέγγιση που ονομάζεται Κβαντική Βαρύτητα Αϊνστάιν, καθώς και με άλλες πρόσφατες θεωρητικές εργασίες.

Τα CDT μοντέλα του Χωροχρόνου αποτελούνται από μικροσκοπικά, ταυτόσημα δομικά στοιχεία - παρόμοια με τρίγωνα αλλά σε πιο υψηλές διαστάσεις, που λέγονται τετραπλότητες. Τα τρίγωνα - που διέπονται από την Κβαντική Φυσική - αενάως αναδιαμορφώνονται σε νέες μορφές, η κάθε μία από τις οποίες έχει τη δική της καμπυλότητα.

Ακριβώς όπως μπορείτε να κολλήσετε έξι ισόπλευρα τρίγωνα μαζί σε ένα σημείο για να κάνετε ένα τμήμα επίπεδου χώρου, έτσι και η θεωρία CDT μπορεί να παράγει επίπεδο, θετικά ή αρνητικά κυρτωμένο χωρόχρονο, επιτρέποντας έτσι να ενωθούν σε ένα σημείο σε διαφορετικούς αριθμούς τετραπλοτήτων. Τα τρίγωνα αυτά δεν είναι φυσικά αντικείμενα. Αντίθετα, είναι ένα μαθηματικό και υπολογιστικό εργαλείο - που οδηγούν σε επιβλητικά αποτελέσματα για το σύμπαν μας.

Το κρίσιμο βήμα για να πάρουμε ένα Χωρόχρονο μεγάλης κλίμακας είναι το "άθροισμα" όλων των πιθανών συνθέσεων από αυτά τα τρίγωνα. Είναι μια προσέγγιση σύμφωνη με το πνεύμα του Ρίτσαρντ Feynman για την κβαντική μηχανική, στην οποία κάθε δυνατή διαδρομή ενός σωματιδίου πρέπει να προστίθεται για να υπολογίσουμε πως θα πάει από το Α στο Β. Στα τέλη της δεκαετίας του 1970 έγινε μια παρόμοια προσέγγιση στο χωροχρόνο και από τον Stephen Hawking, αλλά απέτυχε διότι κατέληξε να παράγει σύμπαντα που είτε δεν είχαν διαστάσεις ή είχαν ένα απροσδιόριστο αριθμό.

Η ιδέα της Renate Loll ήταν να συμπεριλάβει τον χρόνο στο μίγμα, ή, ακριβέστερα, να τον συμπεριλάβει με αιτιατό τρόπο. Επέμεινε ότι η αιτιώδης δομή - η σταθερή σειρά αιτίας και αποτελέσματος στην κλασσική φυσική - είναι ενσωματωμένη στον τρόπο που τα τρίγωνα μπορούν να αυτο-διευθετηθούν από τη μια σύνθεση στην επόμενη. Λόγω ορισμένων κβαντικών ιδιοτροπιών, το άθροισμα αυτών των συνθέσεων θα μπορούσαν να δημιουργήσουν ένα χωρόχρονο με διάφορες διαστάσεις.

Ωστόσο, όταν έκανε τον υπολογισμό, προέκυψε ένα σύμπαν με τρεις διαστάσεις του χώρου και μία του χρόνου - ένα ομαλά διαστελλόμενο σύμπαν σε σχήμα de Sitter, όπως αυτό στο οποίο ζούμε, που διέπεται από τους νόμους της γενικής σχετικότητας και της καθιερωμένης κοσμολογίας.

Πρόκειται για ένα αξιοσημείωτο επίτευγμα γιατί ούτε η κβαντική βαρύτητα βρόχου, για παράδειγμα, δεν έχει ακόμη δημιουργήσει το γνωστό χωρόχρονο σε μεγάλες κλίμακες. Επίσης, το αποτέλεσμα αυτό δείχνει ότι η αιτιότητα σε κβαντικό επίπεδο μπορεί ακόμη να εξηγήσει γιατί ζούμε σε ένα σύμπαν τεσσάρων διαστάσεων. "Το μοντέλο της είναι το καλύτερο και δείχνει καθαρά τη γεωμετρία του χώρου που έχουμε, και που απορρέει από κάτι πιο θεμελιώδες. Θα το λάβουμε σοβαρά υπόψη", λέει ο γνωστός φυσικός Lee Smolin - που κριτικάρει έντονα τη θεωρία χορδών - του Ινστιτούτου Θεωρητικής Φυσικής Perimeter στο Waterloo του Οντάριο.

Όπως είδαμε πιο πάνω σύμφωνα με τη θεωρία CDT ο χωρόχρονος είναι τεσσάρων διαστάσεων μόνο σε μεγάλες κλίμακες. Στις πιο μικροσκοπικές κλίμακες, το μοντέλο έρχεται με μόνο δύο διαστάσεις, και παράγει ένα χωροχρόνο με μια φράκταλ δομή - ακανόνιστη και αυτο-επαναλαμβανόμενη με όλο και πιο λεπτομερή δομή, σε ολοένα μικρότερες κλίμακες. Το γεγονός αυτό θα μπορούσε να αποτελεί μια ένδειξη για το πώς συμπεριφέρεται η βαρύτητα σε εξαιρετικά μικρές αποστάσεις, όπου η γενική σχετικότητα θεωρείται ότι αποτυγχάνει.

Η CDT θα πρέπει βέβαια να δείξει τον τρόπο με τον οποίο αναδύεται η μάζα, και πώς η Φρακταλική Γεωμετρία των 2-δαστάσεων σε μικρές κλίμακες επηρεάζει τη Φυσική των στοιχειωδών σωματιδίων.

Τέλος η Loll και οι συνάδελφοι της πρέπει να κάνουν συγκεκριμένες προβλέψεις πειραματικά επιβεβαιωμένες. Για τώρα, όμως, το γεγονός ότι έχουν δημιουργήσει κάτι που θυμίζει ότι το Σύμπαν μας από κβαντικές αλληλεπιδράσεις είναι μοναδικό. "Είναι ένα ερευνητικό πρόγραμμα που κάνει την κβαντική βαρύτητα να φαίνεται λογική", αναφέρει ο φυσικός Olaf Dreyer του MIT.

ΥποσημειώσειςEdit

Εσωτερική ΑρθρογραφίαEdit

ΒιβλιογραφίαEdit

ΙστογραφίαEdit


Ikl.jpg Κίνδυνοι ΧρήσηςIkl.jpg

Αν και θα βρείτε εξακριβωμένες πληροφορίες
σε αυτήν την εγκυκλοπαίδεια
ωστόσο, παρακαλούμε να λάβετε σοβαρά υπ' όψη ότι
η "Sciencepedia" δεν μπορεί να εγγυηθεί, από καμιά άποψη,
την εγκυρότητα των πληροφοριών που περιλαμβάνει.

"Οι πληροφορίες αυτές μπορεί πρόσφατα
να έχουν αλλοιωθεί, βανδαλισθεί ή μεταβληθεί από κάποιο άτομο,
η άποψη του οποίου δεν συνάδει με το "επίπεδο γνώσης"
του ιδιαίτερου γνωστικού τομέα που σας ενδιαφέρει."

Πρέπει να λάβετε υπ' όψη ότι
όλα τα άρθρα μπορεί να είναι ακριβή, γενικώς,
και για μακρά χρονική περίοδο,
αλλά να υποστούν κάποιο βανδαλισμό ή ακατάλληλη επεξεργασία,
ελάχιστο χρονικό διάστημα, πριν τα δείτε.



Επίσης,
Οι διάφοροι "Εξωτερικοί Σύνδεσμοι (Links)"
(όχι μόνον, της Sciencepedia
αλλά και κάθε διαδικτυακού ιστότοπου (ή αλλιώς site)),
αν και άκρως απαραίτητοι,
είναι αδύνατον να ελεγχθούν
(λόγω της ρευστής φύσης του Web),
και επομένως είναι ενδεχόμενο να οδηγήσουν
σε παραπλανητικό, κακόβουλο ή άσεμνο περιεχόμενο.
Ο αναγνώστης πρέπει να είναι
εξαιρετικά προσεκτικός όταν τους χρησιμοποιεί.

- Μην κάνετε χρήση του περιεχομένου της παρούσας εγκυκλοπαίδειας
αν διαφωνείτε με όσα αναγράφονται σε αυτήν

IonnKorr-System-00-goog.png



>>Διαμαρτυρία προς την wikia<<

- Όχι, στις διαφημίσεις που περιέχουν απαράδεκτο περιεχόμενο (άσεμνες εικόνες, ροζ αγγελίες κλπ.)


Also on Fandom

Random Wiki