Фрагменты энергии могут быть фундаментальными строительными блоками Вселенной
Материя – это то, что составляет вселенную, но что составляет материю? Этот вопрос долгое время был непростым для тех, кто задумывался над этим, особенно для физиков. Отражая последние тенденции в физике, мои коллега Джеффри Эйшен и я описали обновленный способ размышления о материи. Мы предполагаем, что дело не в частицы или же волны, как давно думали, но – что более фундаментально – эта материя состоит из фрагменты энергии.
От пяти до одного
Древние греки задумывали пять строительных блоков материи – снизу вверх: земля, вода, воздух, огонь и эфир. Эфир был материей, заполняющей небеса и объясняющей вращение звезд, наблюдаемое с Земли. Это были первые самые основные элементы, из которых можно было построить мир. Их представления о физических элементах кардинально не менялись почти 2000 лет.
Затем, около 300 лет назад, Сэр Исаак Ньютон представил идею, что вся материя существует в точках, называемых частицы. Через сто пятьдесят лет после этого Джеймс Клерк Максвелл представил электромагнитная волна – лежащая в основе и часто невидимая форма магнетизма, электричества и света. Частица служила строительным блоком для механики, а волна для электромагнетизма – и общественность остановилась на частице и волне как двух строительных блоках материи. Вместе частицы и волны стали строительными блоками всех видов материи.
Это было значительным улучшением по сравнению с пятью элементами древних греков, но все же было несовершенным. В известной серии экспериментов, известной как двухщелевые экспериментысвет иногда действует как частица, а иногда как волна. И хотя теории и математика волн и частиц позволяют ученым делать невероятно точные предсказания о Вселенной, правила нарушаются в самых больших и малых масштабах.
Эйнштейн предложил лекарство в своей теории общая теория относительности. Используя математические инструменты, доступные ему в то время, Эйнштейн смог лучше объяснить определенные физические явления, а также решить давнюю проблему. парадокс, связанный с инерцией и гравитацией. Но вместо того, чтобы улучшить частицы или волны, он исключил их, предложив искривление пространства и времени.
Используя новые математические инструменты, мы с моим коллегой продемонстрировали новую теорию, которая может точно описать Вселенную. Вместо того, чтобы основывать теорию на искривлении пространства и времени, мы считали, что может существовать более фундаментальный строительный блок, чем частица и волна. Ученые понимают, что частицы и волны являются экзистенциальными противоположностями: частица – это источник материи, существующий в одной точке, а волны существуют везде, кроме тех точек, которые их создают. Мой коллега и я думали, что наличие глубинной связи между ними имеет логический смысл.
Поток и фрагменты энергии
Наша теория начинается с новой фундаментальной идеи – что энергия всегда «течет» через области пространства и времени.
Представьте, что энергия состоит из линий, заполняющих область пространства и времени, текущих в эту область и из нее, никогда не начинающихся, никогда не заканчивающихся и никогда не пересекающихся.
Исходя из идеи вселенной текущих энергетических линий, мы искали единый строительный блок для текущей энергии. Если бы мы могли найти и определить такую вещь, мы надеялись, что сможем использовать ее, чтобы делать точные предсказания о Вселенной в самых больших и малых масштабах.
Было много строительных блоков, из которых можно было выбрать математически, но мы искали тот, который обладал бы свойствами как частицы, так и волны – концентрировался, как частица, но также распространялся в пространстве и времени, как волна. Ответом на этот вопрос был строительный блок, который выглядит как концентрация энергии – вроде звезды – с энергией, которая находится наверху в центре и становится меньше по мере удаления от центра.
К нашему большому удивлению, мы обнаружили, что существует лишь ограниченное количество способов описать концентрацию текущей энергии. Из них мы нашли только один, который работает в соответствии с нашим математическим определением потока. Мы назвали это фрагмент энергии. Для поклонников математики и физики он определяется как A =-/ r, где ⍺ – интенсивность, а r – функция расстояния.
Используя фрагмент энергии как строительный блок материи, мы затем построили математику, необходимую для решения физических задач. Последним шагом было проверить это.
Вернемся к Эйнштейну, добавив универсальности
Более 100 лет назад Эйнштейн обратился к две легендарные проблемы в физике, чтобы подтвердить общую теорию относительности: очень незначительное ежегодное смещение – или прецессия – орбиты Меркурия, а крошечный изгиб света, когда он проходит мимо Солнца.
Эти проблемы находились на двух крайностях в спектре размеров. Ни волновая, ни корпускулярная теории материи не могли их решить, но общая теория относительности решила. Общая теория относительности искривила пространство и время таким образом, что траектория Меркурия сместилась, а свет изогнулся именно на те величины, которые наблюдаются в астрономических наблюдениях.
Если бы наша новая теория имела шанс заменить частицу и волну предположительно более фундаментальным фрагментом, мы должны были бы также решить эти проблемы с помощью нашей теории.
Для задачи о прецессии Меркурия мы смоделировали Солнце как огромный стационарный фрагмент энергии, а Меркурий – как меньший, но все же огромный, медленно движущийся фрагмент энергии. Для задачи искривления света Солнце моделировалось таким же образом, но фотон моделировался как крошечный фрагмент энергии, движущийся со скоростью света. В обеих задачах мы рассчитали траектории движущихся фрагментов и получили те же ответы, что и предсказания общей теории относительности. Мы были ошеломлены.
Наша первоначальная работа продемонстрировала, как новый строительный блок может точно моделировать тела от огромных до мельчайших. Там, где частицы и волны разрушаются, фрагмент строительного блока энергии остается прочным. Фрагмент может быть единственным потенциально универсальным строительным блоком, из которого можно математически моделировать реальность – и обновлять то, как люди думают о строительных блоках Вселенной.
В нашем Telegram‑канале вы найдёте новости о непознанном, НЛО, мистике, научных открытиях, неизвестных исторических фактах. Подписывайтесь, чтобы ничего не пропустить.
