ฟิสิกส์ควอนตัม สู่ทฤษฎีของทุกสิ่ง ทฤษฎีของทุกสิ่งคืออะไร

นักฟิสิกส์ทฤษฎีสมัยใหม่พัฒนาทฤษฎีใหม่ที่อธิบายโลกได้อย่างไร? พวกเขาเพิ่มอะไรให้กับกลศาสตร์ควอนตัมและทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปเพื่อสร้าง "ทฤษฎีของทุกสิ่ง" บทความเกี่ยวกับข้อ จำกัด ใดบ้างที่กล่าวถึงการไม่มี "ฟิสิกส์ใหม่" ทุกคำถามเหล่านี้มีคำตอบ ถ้าคุณเข้าใจสิ่งที่เป็น หนังบู๊- วัตถุที่อยู่ภายใต้ทฤษฎีทางกายภาพที่มีอยู่ทั้งหมด ในบทความนี้ ผมจะอธิบายสิ่งที่นักฟิสิกส์เข้าใจโดยการกระทำ และยังแสดงให้เห็นว่ามันสามารถใช้เพื่อสร้างทฤษฎีทางกายภาพที่แท้จริงได้อย่างไร โดยใช้สมมติฐานง่ายๆ สองสามข้อเกี่ยวกับคุณสมบัติของระบบที่กำลังพิจารณา

ฉันเตือนคุณทันที: บทความจะมีสูตรและแม้แต่การคำนวณอย่างง่าย อย่างไรก็ตาม สามารถข้ามได้โดยไม่เสียหายมากต่อความเข้าใจ โดยทั่วไป ฉันให้สูตรที่นี่เฉพาะสำหรับผู้อ่านที่สนใจซึ่งต้องการคิดทุกอย่างด้วยตัวเองอย่างแน่นอน

สมการ

ฟิสิกส์อธิบายโลกของเราด้วยสมการที่เชื่อมโยงปริมาณทางกายภาพต่างๆ เช่น ความเร็ว แรง ความแรงของสนามแม่เหล็ก และอื่นๆ สมการดังกล่าวเกือบทั้งหมดเป็นดิฟเฟอเรนเชียล กล่าวคือ ไม่เพียงประกอบด้วยฟังก์ชันที่ขึ้นอยู่กับปริมาณเท่านั้น แต่ยังรวมถึงอนุพันธ์ของพวกมันด้วย ตัวอย่างเช่น หนึ่งในสมการที่ง่ายที่สุดที่อธิบายการเคลื่อนที่ของวัตถุจุดมีอนุพันธ์อันดับสองของพิกัดของมัน:

ที่นี่ฉันแสดงอนุพันธ์อันดับสองด้วยสองจุด (ตามลำดับจุดหนึ่งจะหมายถึงอนุพันธ์อันดับแรก) แน่นอนว่านี่เป็นกฎข้อที่สองของนิวตัน ซึ่งเขาค้นพบเมื่อปลายศตวรรษที่ 17 นิวตันเป็นหนึ่งในคนกลุ่มแรกๆ ที่ตระหนักถึงความจำเป็นในการเขียนสมการการเคลื่อนที่ในรูปแบบนี้ และยังได้พัฒนาแคลคูลัสเชิงอนุพันธ์และปริพันธ์ที่จำเป็นในการแก้สมการ แน่นอน กฎทางกายภาพส่วนใหญ่ซับซ้อนกว่ากฎข้อที่สองของนิวตันมาก ตัวอย่างเช่น ระบบสมการอุทกพลศาสตร์ซับซ้อนมากจนนักวิทยาศาสตร์ยังไม่ทราบว่าโดยทั่วไปจะแก้ได้หรือไม่ ปัญหาของการมีอยู่และความราบรื่นของการแก้ปัญหาของระบบนี้รวมอยู่ในรายการ "ปัญหาแห่งสหัสวรรษ" และ Clay Mathematical Institute ได้รับรางวัลหนึ่งล้านดอลลาร์สำหรับการแก้ปัญหา

แต่นักฟิสิกส์หาสมการเชิงอนุพันธ์เหล่านี้ได้อย่างไร? แหล่งที่มาของทฤษฎีใหม่คือการทดลองมาเป็นเวลานาน กล่าวอีกนัยหนึ่งประการแรกนักวิทยาศาสตร์วัดปริมาณทางกายภาพหลายอย่างแล้วพยายามพิจารณาว่ามีความเกี่ยวข้องกันอย่างไร ตัวอย่างเช่น ด้วยวิธีนี้เคปเลอร์ได้ค้นพบกฎสามข้อที่มีชื่อเสียงของกลศาสตร์ท้องฟ้า ซึ่งต่อมาได้นำนิวตันไปสู่ทฤษฎีแรงโน้มถ่วงแบบคลาสสิกของเขา ปรากฎว่าการทดลองดูเหมือน "ดำเนินไปก่อนหน้าทฤษฎี"

ในฟิสิกส์สมัยใหม่ สิ่งต่าง ๆ ถูกจัดเรียงแตกต่างกันเล็กน้อย แน่นอน การทดลองยังคงมีบทบาทสำคัญในฟิสิกส์ หากไม่มีการยืนยันจากการทดลอง ทฤษฎีใดๆ ก็ตามเป็นเพียงแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ ซึ่งเป็นของเล่นสำหรับจิตใจที่ไม่เกี่ยวข้องกับโลกแห่งความเป็นจริง อย่างไรก็ตาม ตอนนี้ นักฟิสิกส์ได้รับสมการที่อธิบายโลกของเราไม่ใช่จากการสรุปเชิงประจักษ์ของข้อเท็จจริงเชิงทดลอง แต่ได้มาจาก "หลักการแรก" นั่นคือ บนพื้นฐานของสมมติฐานง่ายๆ เกี่ยวกับคุณสมบัติของระบบที่อธิบายไว้ (เช่น กาลอวกาศหรือแม่เหล็กไฟฟ้า สนาม). ในท้ายที่สุด มีเพียงพารามิเตอร์ของทฤษฎีเท่านั้นที่ถูกกำหนดจากการทดลอง - สัมประสิทธิ์โดยพลการที่เข้าสู่สมการที่นักทฤษฎีได้รับ ในเวลาเดียวกันมีบทบาทสำคัญในฟิสิกส์เชิงทฤษฎี หลักการกระทำน้อยที่สุดซึ่งคิดค้นขึ้นครั้งแรกโดยปิแอร์ โมแปร์ทุยส์ในช่วงกลางศตวรรษที่ 18 และในที่สุดก็ถูกทำให้เป็นแบบทั่วไปโดยวิลเลียม แฮมิลตันเมื่อต้นศตวรรษที่ 19

หนังบู๊

การกระทำคืออะไร? ในสูตรทั่วไปส่วนใหญ่ การกระทำคือฟังก์ชันที่เชื่อมโยงวิถีของระบบ (นั่นคือ หน้าที่ของพิกัดและเวลา) ด้วยจำนวนที่แน่นอน หลักการของการกระทำน้อยที่สุดระบุว่า จริงการกระทำวิถีจะน้อยที่สุด เพื่อให้เข้าใจความหมายของคำศัพท์เหล่านี้ ให้พิจารณาตัวอย่างต่อไปนี้ ซึ่งนำมาจาก Feynman Lectures on Physics

สมมติว่าเราต้องการทราบว่าวัตถุในสนามโน้มถ่วงจะเคลื่อนที่ไปในทิศทางใด เพื่อความง่าย เราจะถือว่าการเคลื่อนไหวนั้นอธิบายโดยความสูงทั้งหมด x(t) กล่าวคือ ร่างกายเคลื่อนไปตามเส้นแนวตั้ง สมมุติว่าเรารู้แต่การเคลื่อนไหวที่ร่างกายเริ่มต้นที่จุดนั้น x 1 ครั้ง t 1 และมาถึงจุด x 2 ต่อครั้ง t 2 , และเวลาเดินทางทั้งหมดคือ ตู่ = t 2 − tหนึ่ง . พิจารณาฟังก์ชั่น หลี่เท่ากับความแตกต่างของพลังงานจลน์ ถึงและพลังงานศักย์ พี: หลี่ = ถึง − พี. เราคิดว่าพลังงานศักย์ขึ้นอยู่กับพิกัดของอนุภาคเท่านั้น x(t) และจลนศาสตร์ - ด้วยความเร็วเท่านั้น ẋ (t). นอกจากนี้เรายังกำหนด หนังบู๊- ฟังก์ชั่น สเท่ากับมูลค่าเฉลี่ย หลี่ตลอดการเดินทาง: ส = ∫ หลี่(x, ẋ , t) d t.

แน่นอนค่า สจะขึ้นอยู่กับรูปร่างของวิถีอย่างมาก x(t) - อันที่จริง นั่นเป็นสาเหตุที่เราเรียกว่าฟังก์ชัน ไม่ใช่ฟังก์ชัน หากร่างกายสูงขึ้นเกินไป (วิถีที่ 2) พลังงานศักย์เฉลี่ยจะเพิ่มขึ้น และถ้ามันวนบ่อยเกินไป (วิถีที่ 3) พลังงานจลน์จะเพิ่มขึ้น - ท้ายที่สุดเราคิดว่าเวลาทั้งหมดของการเคลื่อนไหวเท่ากับ ตู่ซึ่งหมายความว่าร่างกายต้องการเพิ่มความเร็วเพื่อให้มีเวลาผ่านทุกโค้ง อันที่จริงแล้ว ฟังก์ชันการทำงาน สถึงจุดต่ำสุดในวิถีที่ดีที่สุดซึ่งเป็นส่วนของพาราโบลาที่ผ่านจุด x 1 และ x 2 (วิถีที่ 1). ด้วยความบังเอิญที่มีความสุข วิถีนี้เกิดขึ้นพร้อมกับวิถีที่ทำนายโดยกฎข้อที่สองของนิวตัน

ตัวอย่างเส้นทางเชื่อมจุด x 1 และ x 2. สีเทาหมายถึงวิถีที่ได้รับจากการแปรผันของวิถีจริง ทิศทางแนวตั้งสอดคล้องกับแกน x, แนวนอน - แกน t

นี่เป็นเรื่องบังเอิญหรือไม่? แน่นอน ไม่ใช่เรื่องบังเอิญ เพื่อแสดงสิ่งนี้ สมมติว่าเรารู้วิถีที่แท้จริงและพิจารณามัน รูปแบบต่างๆ. รูปแบบ δ x(t) เป็นส่วนเสริมของวิถี x(t) ซึ่งเปลี่ยนรูปร่าง แต่ปล่อยให้จุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดอยู่ในตำแหน่งเดิม (ดูรูป) มาดูกันว่าการกระทำนั้นมีค่าเพียงใดกับวิถีที่แตกต่างจากวิถีจริงด้วยการแปรผันเพียงเล็กน้อย ฟังก์ชั่นขยาย หลี่และคำนวณอินทิกรัลตามส่วนต่างๆ เราจะได้การเปลี่ยนแปลงนั้น สแปรผันตามสัดส่วน δ x:

นี่คือความจริงที่ว่าการเปลี่ยนแปลงที่จุด x 1 และ x 2 เป็นศูนย์ - ทำให้เราสามารถยกเลิกเงื่อนไขที่ปรากฏหลังจากการรวมทีละส่วน นิพจน์ผลลัพธ์จะคล้ายกับสูตรของอนุพันธ์มาก ซึ่งเขียนในรูปของดิฟเฟอเรนเชียล อันที่จริงนิพจน์ δ ส/δ xบางครั้งเรียกว่าอนุพันธ์เชิงอนุพันธ์ จากการเปรียบเทียบนี้ เราสรุปได้ว่าด้วยการเติมสารเติมแต่งเล็กน้อย δ xสู่วิถีอันแท้จริง กิริยาไม่ควรเปลี่ยน กล่าวคือ δ ส= 0 เนื่องจากการเพิ่มสามารถทำได้โดยพลการ (เราแก้ไขเฉพาะจุดสิ้นสุดเท่านั้น) นี่หมายความว่าอินทิกรัลก็หายไปเช่นกัน ดังนั้น เมื่อทราบการกระทำแล้ว เราจะได้สมการอนุพันธ์ที่อธิบายการเคลื่อนที่ของระบบ นั่นคือสมการออยเลอร์-ลากรองจ์

กลับไปที่ปัญหาของเรากับร่างกายที่เคลื่อนที่ในสนามแรงโน้มถ่วง จำได้ว่าเราได้กำหนดฟังก์ชั่น หลี่เป็นความแตกต่างระหว่างพลังงานจลน์และพลังงานศักย์ของร่างกาย แทนที่พจน์นี้ลงในสมการออยเลอร์-ลากรองจ์, เราจะได้กฎข้อที่สองของนิวตัน อันที่จริง การเดาของเราเกี่ยวกับรูปแบบของฟังก์ชัน หลี่ประสบความสำเร็จอย่างมาก:

ปรากฎว่าด้วยความช่วยเหลือของการกระทำคุณสามารถเขียนสมการของการเคลื่อนไหวในรูปแบบที่สั้นมากราวกับว่า "บรรจุ" คุณสมบัติทั้งหมดของระบบภายในฟังก์ชัน หลี่. สิ่งนี้น่าสนใจพอสมควร อย่างไรก็ตาม การกระทำไม่ได้เป็นเพียงนามธรรมทางคณิตศาสตร์เท่านั้น แต่ยังมีความหมายทางกายภาพที่ลึกซึ้งอีกด้วย โดยทั่วไปแล้ว นักฟิสิกส์เชิงทฤษฎีสมัยใหม่ก่อนอื่นเขียนการกระทำ และจากนั้นจึงได้มาซึ่งสมการการเคลื่อนที่และสอบสวนพวกมัน ในหลายกรณี การดำเนินการสำหรับระบบสามารถสร้างขึ้นได้โดยการตั้งสมมติฐานเกี่ยวกับคุณสมบัติของระบบที่ง่ายที่สุดเท่านั้น ลองดูวิธีการนี้สามารถทำได้ด้วยตัวอย่างบางส่วน

อนุภาคสัมพัทธภาพฟรี

เมื่อไอน์สไตน์กำลังสร้างทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษ (STR) เขาตั้งสมมติฐานง่ายๆ สองสามข้อเกี่ยวกับคุณสมบัติของกาลอวกาศของเรา อย่างแรก มันเป็นเอกพันธ์และไอโซโทรปิก นั่นคือ มันไม่เปลี่ยนแปลงด้วยการกระจัดและการหมุนที่จำกัด ไม่ว่าคุณจะอยู่ที่ไหน บนโลก บนดาวพฤหัสบดี หรือในดาราจักรเมฆแมเจลแลนเล็ก กฎของฟิสิกส์ทำงานในลักษณะเดียวกัน ณ จุดเหล่านี้ นอกจากนี้ คุณจะไม่สังเกตเห็นความแตกต่างใดๆ หากคุณเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงที่สม่ำเสมอ - นี่คือหลักการสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์ ประการที่สอง ไม่มีร่างกายใดสามารถเกินความเร็วแสงได้ สิ่งนี้นำไปสู่ความจริงที่ว่ากฎปกติสำหรับการคำนวณความเร็วและเวลาที่สลับไปมาระหว่างระบบอ้างอิงที่แตกต่างกัน - การแปลงกาลิเลียน - จำเป็นต้องถูกแทนที่ด้วยการแปลงลอเรนซ์ที่ถูกต้องมากขึ้น ด้วยเหตุนี้ ปริมาณเชิงสัมพันธ์อย่างแท้จริงซึ่งเหมือนกันในทุกกรอบอ้างอิง จะไม่กลายเป็นระยะทาง แต่เป็นช่วงเวลา - เวลาที่เหมาะสมของอนุภาค ช่วงเวลา ส 1 − ส 2 ระหว่างสองจุดที่กำหนดสามารถพบได้โดยใช้สูตรต่อไปนี้ โดยที่ ค- ความเร็วของแสง:

ดังที่เราเห็นในส่วนที่แล้ว การเขียนการกระทำของอนุภาคอิสระนั้นก็เพียงพอแล้ว เพื่อที่จะหาสมการการเคลื่อนที่ของมัน มีเหตุผลที่จะถือว่าการกระทำนั้นเป็นค่าคงที่เชิงสัมพัทธภาพ นั่นคือ มันดูเหมือนกันในกรอบอ้างอิงที่แตกต่างกัน เนื่องจากกฎทางกายภาพในกฎเหล่านั้นเหมือนกัน นอกจากนี้ เราต้องการให้การเขียนการกระทำนั้นเรียบง่ายที่สุด (จะทิ้งนิพจน์ที่ซับซ้อนไว้ในภายหลัง) ค่าคงที่สัมพัทธภาพที่ง่ายที่สุดที่สามารถเชื่อมโยงกับอนุภาคจุดคือความยาวของเส้นโลก การเลือกค่าคงที่นี้เป็นการกระทำ (เพื่อให้มิติของนิพจน์ถูกต้อง เราคูณด้วยสัมประสิทธิ์: mc) และแปรผัน เราได้สมการต่อไปนี้:

พูดง่ายๆ คือ ความเร่ง 4 ระดับของอนุภาคสัมพัทธภาพอิสระต้องเท่ากับศูนย์ ความเร่ง 4 ระดับ เช่นเดียวกับความเร็ว 4 ระดับ เป็นการสรุปแนวความคิดของการเร่งความเร็วและความเร็วต่ออวกาศ-เวลาสี่มิติ เป็นผลให้อนุภาคอิสระสามารถเคลื่อนที่ไปตามเส้นตรงที่กำหนดด้วยความเร็ว 4 ค่าคงที่เท่านั้น ในขีดจำกัดของความเร็วต่ำ การเปลี่ยนแปลงในช่วงเวลาเกือบจะเกิดขึ้นพร้อมกับการเปลี่ยนแปลงของเวลา ดังนั้น สมการที่เราได้รับมาจะเข้าสู่กฎข้อที่สองของนิวตันที่ได้อธิบายไว้ข้างต้นแล้ว: mẍ= 0 ในทางกลับกัน เงื่อนไขที่ความเร่ง 4 ระดับเท่ากับศูนย์ก็ถูกเติมเต็มด้วยสำหรับอนุภาคอิสระในทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป เฉพาะในนั้น กาลอวกาศ-เวลาเริ่มโค้งแล้วและอนุภาคก็ไม่จำเป็นต้องเคลื่อนที่ ตามแนวเส้นตรงแม้ไม่มีแรงภายนอก

สนามแม่เหล็กไฟฟ้า

ดังที่คุณทราบ สนามแม่เหล็กไฟฟ้าแสดงปฏิกิริยากับวัตถุที่มีประจุไฟฟ้า โดยทั่วไป ปฏิสัมพันธ์นี้จะอธิบายโดยใช้เวกเตอร์ความแรงของสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็ก ซึ่งสัมพันธ์กันด้วยระบบสมการของแมกซ์เวลล์สี่สมการ รูปแบบสมมาตรเชิงปฏิบัติของสมการของแมกซ์เวลล์ชี้ให้เห็นว่าสนามเหล่านี้ไม่ใช่เอนทิตีอิสระ สิ่งที่ดูเหมือนสนามไฟฟ้าในกรอบอ้างอิงเดียวสามารถเปลี่ยนเป็นสนามแม่เหล็กได้หากเราสลับไปยังอีกเฟรมหนึ่ง

พิจารณาลวดที่อิเล็กตรอนวิ่งด้วยความเร็วเท่ากันและคงที่ ในกรอบอ้างอิงที่เกี่ยวข้องกับอิเล็กตรอน มีเพียงสนามไฟฟ้าคงที่ ซึ่งสามารถพบได้โดยใช้กฎของคูลอมบ์ อย่างไรก็ตาม ในกรอบอ้างอิงดั้งเดิม การเคลื่อนที่ของอิเล็กตรอนจะสร้างกระแสไฟฟ้าคงที่ ซึ่งจะทำให้เกิดสนามแม่เหล็กคงที่ (กฎของ Biot-Savart) ในเวลาเดียวกัน ตามหลักการของสัมพัทธภาพ ในกรอบอ้างอิงที่เราเลือก กฎของฟิสิกส์จะต้องตรงกัน ซึ่งหมายความว่าทั้งสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กเป็นส่วนหนึ่งของเอนทิตีเดียวที่กว้างกว่า

เทนเซอร์

ก่อนที่เราจะพูดถึงการกำหนดสูตรความแปรปรวนร่วมของอิเล็กโทรไดนามิก เราควรพูดสักสองสามคำเกี่ยวกับคณิตศาสตร์ของสัมพัทธภาพพิเศษและสัมพัทธภาพทั่วไป บทบาทที่สำคัญที่สุดในทฤษฎีเหล่านี้เล่นโดยแนวคิดของเทนเซอร์ (และในทฤษฎีสมัยใหม่อื่นๆ ด้วย ถ้าพูดตามตรง) กล่าวโดยคร่าว เทนเซอร์อันดับ ( น, ม) สามารถคิดได้ว่า ( น+ม)-เมทริกซ์มิติที่มีส่วนประกอบขึ้นอยู่กับพิกัดและเวลา นอกจากนี้ เทนเซอร์จะต้องเปลี่ยนในลักษณะที่ฉลาดบางอย่างเมื่อย้ายจากระบบอ้างอิงหนึ่งไปยังอีกระบบหนึ่ง หรือเมื่อกริดพิกัดเปลี่ยนแปลง กำหนดจำนวนดัชนีที่ขัดแย้งกันและตัวแปรร่วมได้อย่างไร ( นและ มตามลำดับ) ในเวลาเดียวกัน เทนเซอร์เองในฐานะเอนทิตีทางกายภาพ จะไม่เปลี่ยนแปลงภายใต้การเปลี่ยนแปลงดังกล่าว เช่นเดียวกับ 4-vector ซึ่งเป็นกรณีพิเศษของเทนเซอร์อันดับ 1 จะไม่เปลี่ยนแปลงภายใต้พวกมัน

ส่วนประกอบเทนเซอร์มีการกำหนดหมายเลขโดยใช้ดัชนี เพื่อความสะดวก ตัวยกและตัวห้อยจะแยกความแตกต่างเพื่อให้เห็นได้ทันทีว่าเทนเซอร์เปลี่ยนแปลงอย่างไรเมื่อเปลี่ยนพิกัดหรือระบบอ้างอิง ตัวอย่างเช่น องค์ประกอบเทนเซอร์ ตู่อันดับ (3, 0) เขียนเป็น ตู่αβγ และเทนเซอร์ ยูอันดับ (2, 1) - as ยูα β γ . ตามประเพณีที่จัดตั้งขึ้น ส่วนประกอบของเทนเซอร์สี่มิติจะมีตัวเลขเป็นตัวอักษรกรีกและสามมิติเป็นภาษาละติน อย่างไรก็ตาม นักฟิสิกส์บางคนชอบทำสิ่งที่ตรงกันข้าม (เช่น รถม้าคู่ใจ)

นอกจากนี้ เพื่อความกระชับ ไอน์สไตน์แนะนำว่าอย่าเขียนเครื่องหมายบวก "Σ" เมื่อพับนิพจน์เทนเซอร์ Convolution คือผลรวมของเทนเซอร์เหนือดัชนีที่กำหนดสองค่า และหนึ่งในนั้นต้องเป็น "ค่าบน" (ตรงกันข้าม) และอีกค่าหนึ่งจะต้อง "ต่ำกว่า" (ค่าโควาเรียนท์) ตัวอย่างเช่น ในการคำนวณการติดตามของเมทริกซ์ - เทนเซอร์อันดับ (1, 1) - คุณต้องยุบทับสองดัชนีที่มีอยู่: Tr[ อา μ ν ] = Σ อา μ μ = อาม. ม. คุณสามารถเพิ่มและลดดัชนีได้โดยใช้เมตริกซ์: ตู่ αβ γ = ตู่ αβμ g μγ .

สุดท้าย เป็นการสะดวกที่จะแนะนำตัวปลอมแปลงสมมาตรโดยสิ้นเชิง ε μνρσ - เทนเซอร์ที่เปลี่ยนเครื่องหมายสำหรับการเรียงสับเปลี่ยนของดัชนี (เช่น ε μνρσ = −ε νμρσ) และองค์ประกอบที่มี ε 1234 = +1 เรียกอีกอย่างว่าเทนเซอร์ Levi-Civita ภายใต้การหมุนของระบบพิกัด ε μνρσ ทำตัวเหมือนเทนเซอร์ปกติ แต่อยู่ภายใต้การผกผัน (การเปลี่ยนแปลงเช่น x → −x) ถูกแปลงเป็นอย่างอื่น

อันที่จริงเวกเตอร์ของสนามไฟฟ้าและสนามแม่เหล็กรวมกันเป็นโครงสร้างที่ไม่เปลี่ยนแปลงภายใต้การแปลงแบบลอเรนซ์ นั่นคือ มันไม่เปลี่ยนแปลงระหว่างการเปลี่ยนภาพระหว่างกรอบอ้างอิง (เฉื่อย) ที่แตกต่างกัน นี่คือสิ่งที่เรียกว่า เทนเซอร์สนามแม่เหล็กไฟฟ้า Fม. ทางที่ดีควรเขียนในรูปของเมทริกซ์ต่อไปนี้:

ที่นี่ส่วนประกอบของสนามไฟฟ้าแสดงด้วยตัวอักษร อีและองค์ประกอบของสนามแม่เหล็ก - โดยตัวอักษร ชม. สังเกตได้ง่ายว่าเทนเซอร์ของสนามแม่เหล็กไฟฟ้ามีลักษณะต้านสมมาตร กล่าวคือ ส่วนประกอบที่อยู่ด้านตรงข้ามของเส้นทแยงมุมมีค่าเท่ากันในค่าสัมบูรณ์และมีเครื่องหมายตรงข้ามกัน หากเราต้องการได้สมการของแมกซ์เวลล์ "จากหลักการแรก" เราต้องจดการกระทำของอิเล็กโทรไดนามิกส์ ในการทำเช่นนี้ เราต้องสร้างการรวมสเกลาร์ที่ง่ายที่สุดของออบเจกต์เทนเซอร์ที่เรามี ซึ่งเกี่ยวข้องกับคุณสมบัติของสนามหรือกาลอวกาศ

หากคุณคิดเกี่ยวกับมัน เรามีทางเลือกเพียงเล็กน้อย - เฉพาะเทนเซอร์สนามเท่านั้นที่สามารถทำหน้าที่เป็น "สิ่งก่อสร้าง" Fμν , เมตริก เทนเซอร์ gμνและเทนเซอร์ต้านสมมาตรอย่างยิ่ง ε ​​μνρσ . ในจำนวนนี้ คุณสามารถรวบรวมชุดค่าผสมของสเกลาร์ได้เพียงสองชุด และหนึ่งในนั้นคืออนุพันธ์ทั้งหมด กล่าวคือ เมื่อได้สมการออยเลอร์-ลากรองจ์มา ก็สามารถถูกละเว้นได้ - หลังจากการรวมเข้าด้วยกัน ส่วนนี้จะเปลี่ยนเป็นศูนย์ได้ง่ายๆ การเลือกชุดค่าผสมที่เหลือเป็นการกระทำและแปรผัน เราได้สมการของแมกซ์เวลล์หนึ่งคู่ - ครึ่งหนึ่งของระบบ (บรรทัดแรก) ดูเหมือนว่าเราจะพลาดสองสมการไป อย่างไรก็ตาม จริง ๆ แล้ว เราไม่จำเป็นต้องเขียนการกระทำเพื่อให้ได้สมการที่เหลือ - พวกมันติดตามโดยตรงจากการต้านสมมาตรของเทนเซอร์ Fμν (บรรทัดที่สอง):

อีกครั้ง เราได้รับสมการการเคลื่อนที่ที่ถูกต้องโดยเลือกชุดค่าผสมที่ง่ายที่สุดที่เป็นไปได้เป็นการกระทำ จริงอยู่ เนื่องจากเราไม่ได้คำนึงถึงการมีอยู่ของประจุในอวกาศของเรา เราจึงได้สมการสำหรับสนามว่าง นั่นคือสำหรับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า เมื่อเพิ่มค่าใช้จ่ายให้กับทฤษฎีจะต้องคำนึงถึงอิทธิพลของพวกเขาด้วย ทำได้โดยการรวมเวกเตอร์ 4 กระแสเข้าไปด้วย

แรงโน้มถ่วง

ชัยชนะที่แท้จริงของหลักการปฏิบัติการน้อยที่สุดในยุคนั้นคือการสร้างทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป (GR) ต้องขอบคุณเขาที่ทำให้กฎการเคลื่อนที่ได้รับมาในตอนแรก ซึ่งนักวิทยาศาสตร์ไม่สามารถหาได้จากการวิเคราะห์ข้อมูลการทดลอง หรือพวกเขาทำได้ แต่พวกเขาไม่ได้ แทนที่จะเป็นอย่างนั้น ไอน์สไตน์ (และฮิลเบิร์ต ถ้าคุณต้องการ) ได้สมการในรูปของตัวชี้วัดตามสมมติฐานเกี่ยวกับคุณสมบัติของกาลอวกาศ เริ่มจากช่วงเวลานี้ ฟิสิกส์เชิงทฤษฎีเริ่ม "แซง" ตัวทดลอง

ใน GR หน่วยเมตริกจะไม่คงที่ (เช่นใน SRT) และเริ่มขึ้นอยู่กับความหนาแน่นของพลังงานที่วางไว้ ฉันสังเกตว่าการพูดเกี่ยวกับพลังงานนั้นถูกต้องมากกว่า ไม่ใช่เกี่ยวกับมวล แม้ว่าปริมาณทั้งสองนี้จะสัมพันธ์กันด้วยความสัมพันธ์ อี = mc 2 ในกรอบอ้างอิงของตัวเอง ให้ฉันเตือนคุณว่าเมตริกกำหนดกฎโดยคำนวณระยะห่างระหว่างจุดสองจุด (พูดอย่างเคร่งครัด จุดปิดอนันต์) สิ่งสำคัญคือเมตริกจะไม่ขึ้นอยู่กับการเลือกระบบพิกัด ตัวอย่างเช่น พื้นที่สามมิติแบบเรียบสามารถอธิบายได้โดยใช้ระบบพิกัดคาร์ทีเซียนหรือระบบพิกัดทรงกลม แต่ในทั้งสองกรณี เมตริกพื้นที่จะเหมือนกัน

ในการเขียนการกระทำของแรงโน้มถ่วง เราจำเป็นต้องสร้างค่าคงที่บางอย่างจากเมตริก ซึ่งจะไม่เปลี่ยนแปลงเมื่อกริดพิกัดเปลี่ยนแปลง ค่าคงที่ที่ง่ายที่สุดคือดีเทอร์มีแนนต์เมตริก อย่างไรก็ตาม หากเราเปิดใช้งานเท่านั้น เราจะไม่ได้รับ ดิฟเฟอเรนเชียลสมการ เนื่องจากนิพจน์นี้ไม่มีอนุพันธ์ของเมตริก และถ้าสมการไม่เชิงอนุพันธ์ ก็ไม่สามารถอธิบายสถานการณ์ที่ตัววัดเปลี่ยนแปลงไปตามช่วงเวลาได้ ดังนั้น เราจำเป็นต้องเพิ่มค่าคงที่ที่ง่ายที่สุดให้กับการกระทำซึ่งประกอบด้วยอนุพันธ์ gม. ค่าคงที่ดังกล่าวเรียกว่า Ricci scalar Rซึ่งได้มาจากการบิดตัวของรีมันน์เทนเซอร์ Rμνρσ ซึ่งอธิบายความโค้งของกาลอวกาศ:

Robert Couse-Baker/flickr.com

ทฤษฎีของทุกสิ่ง

ในที่สุดก็ถึงเวลาพูดถึง "ทฤษฎีของทุกสิ่ง" นี่คือชื่อของทฤษฎีต่างๆ ที่พยายามรวมทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปและแบบจำลองมาตรฐานเข้าด้วยกัน ซึ่งเป็นทฤษฎีทางกายภาพหลักสองทฤษฎีที่รู้จักกันในขณะนี้ นักวิทยาศาสตร์พยายามไม่เพียงเพื่อเหตุผลด้านสุนทรียศาสตร์เท่านั้น (ทฤษฎีที่จำเป็นน้อยลงในการทำความเข้าใจโลกให้ดีขึ้นเท่านั้น) แต่ยังมีเหตุผลที่น่าสนใจกว่าด้วย

ทั้ง GR และ Standard Model มีข้อจำกัดในการบังคับใช้ หลังจากนั้นจะหยุดทำงาน ตัวอย่างเช่น ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปทำนายการมีอยู่ของภาวะเอกฐาน - จุดที่ความหนาแน่นของพลังงานและด้วยเหตุนี้ความโค้งของกาลอวกาศจึงมีแนวโน้มเป็นอนันต์ ไม่เพียงแต่ความไร้ขอบเขตในตัวเองไม่เป็นที่น่าพอใจ - นอกจากปัญหานี้แล้ว Standard Model ระบุว่าพลังงานไม่สามารถแปลเป็นภาษาท้องถิ่นได้ ณ จุดใดจุดหนึ่ง แต่จะต้องแผ่กระจายไปทั่วบางส่วน แม้ว่าจะมีขนาดเล็ก ดังนั้นใกล้กับภาวะเอกฐาน ผลกระทบของทั้ง GR และรุ่นมาตรฐานควรมีขนาดใหญ่ ในเวลาเดียวกัน ทฤษฏีสัมพัทธภาพทั่วไปยังไม่ได้รับการหาปริมาณ และแบบจำลองมาตรฐานสร้างขึ้นบนสมมติฐานของกาลอวกาศ-แบนราบ หากเราต้องการทำความเข้าใจว่าเกิดอะไรขึ้นรอบภาวะเอกฐาน เราจำเป็นต้องพัฒนาทฤษฎีที่รวมทฤษฎีทั้งสองนี้ไว้ด้วย

โดยคำนึงถึงความสำเร็จของหลักการของผลกระทบน้อยที่สุดในอดีต นักวิทยาศาสตร์จึงใช้ความพยายามทั้งหมดในการสร้างทฤษฎีใหม่เกี่ยวกับเรื่องนี้ จำไว้ว่าเราพิจารณาเฉพาะชุดค่าผสมที่ง่ายที่สุดเมื่อเราสร้างการกระทำสำหรับทฤษฎีต่างๆ? จากนั้นการกระทำของเราก็ประสบความสำเร็จ แต่ไม่ได้หมายความว่าการกระทำที่ง่ายที่สุดจะถูกต้องที่สุด โดยทั่วไป ธรรมชาติไม่จำเป็นต้องปรับกฎหมายเพื่อทำให้ชีวิตของเราง่ายขึ้น

ดังนั้นจึงสมเหตุสมผลที่จะรวมการดำเนินการเกี่ยวกับปริมาณที่ไม่เปลี่ยนแปลงที่ซับซ้อนและซับซ้อนต่อไปนี้ และดูว่าสิ่งนี้นำไปสู่ที่ใด ในบางวิธี สิ่งนี้คล้ายกับการประมาณค่าฟังก์ชันต่อเนื่องกันโดยใช้พหุนามที่มีดีกรีสูงกว่าที่เคย ปัญหาเดียวที่นี่คือการแก้ไขทั้งหมดดังกล่าวมาพร้อมกับสัมประสิทธิ์ที่ไม่รู้จักซึ่งไม่สามารถคำนวณได้ในทางทฤษฎี นอกจากนี้ เนื่องจากแบบจำลองมาตรฐานและสัมพัทธภาพทั่วไปยังคงทำงานได้ดี สัมประสิทธิ์เหล่านี้จึงต้องมีขนาดเล็กมาก ดังนั้นจึงยากต่อการพิจารณาจากการทดลอง เอกสารจำนวนมากที่รายงานเกี่ยวกับ "ข้อจำกัดเกี่ยวกับฟิสิกส์ใหม่" มีวัตถุประสงค์เดียวกันเพื่อกำหนดสัมประสิทธิ์ที่ลำดับที่สูงขึ้นของทฤษฎี จนถึงตอนนี้ พวกเขาสามารถหาขอบเขตบนได้เท่านั้น

นอกจากนี้ยังมีแนวทางที่นำเสนอแนวคิดใหม่ที่ไม่สำคัญ ตัวอย่างเช่น ทฤษฎีสตริงแสดงให้เห็นว่าคุณสมบัติของโลกของเราสามารถอธิบายได้โดยใช้การสั่นสะเทือนที่ไม่ใช่จุด แต่เป็นวัตถุที่ขยายออก - สตริง น่าเสียดายที่ยังไม่พบการยืนยันการทดลองของทฤษฎีสตริง ตัวอย่างเช่น เธอทำนายแรงกระตุ้นบางอย่างที่คันเร่ง แต่ไม่เคยปรากฏ

โดยทั่วไป ดูเหมือนว่านักวิทยาศาสตร์ไม่ได้เข้าใกล้การค้นพบ "ทฤษฎีของทุกสิ่ง" อาจเป็นไปได้ว่านักทฤษฎียังคงต้องคิดสิ่งใหม่ ๆ อย่างไรก็ตาม ไม่ต้องสงสัยเลยว่าสิ่งแรกที่พวกเขาทำคือเขียนการกระทำของทฤษฎีใหม่

***

หากข้อโต้แย้งทั้งหมดเหล่านี้ดูซับซ้อนสำหรับคุณ และคุณเลื่อนดูบทความโดยไม่ได้อ่าน ต่อไปนี้คือข้อมูลสรุปโดยย่อของข้อเท็จจริงที่กล่าวถึงในบทความ ประการแรก ทฤษฎีทางกายภาพสมัยใหม่ทั้งหมดไม่ทางใดก็ทางหนึ่งขึ้นอยู่กับแนวคิด การกระทำ- ปริมาณที่อธิบายว่าระบบ "ชอบ" สิ่งนี้หรือวิถีการเคลื่อนที่นั้นมากแค่ไหน ประการที่สอง สมการการเคลื่อนที่ของระบบสามารถหาได้โดยการหาวิถีการเคลื่อนที่ของการกระทำ น้อยที่สุดความหมาย. ประการที่สาม การดำเนินการสามารถสร้างได้โดยใช้สมมติฐานเบื้องต้นเพียงไม่กี่ข้อเกี่ยวกับคุณสมบัติของระบบ ตัวอย่างเช่น เกี่ยวกับความจริงที่ว่ากฎของฟิสิกส์เหมือนกันในกรอบอ้างอิงที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็วต่างกัน ประการที่สี่ ผู้สมัครบางคนสำหรับ "ทฤษฎีของทุกสิ่ง" ได้มาโดยเพียงแค่เพิ่มเงื่อนไขในการดำเนินการของแบบจำลองมาตรฐานและ GR ที่ละเมิดสมมติฐานบางประการของทฤษฎีเหล่านี้ ตัวอย่างเช่น ค่าคงที่ลอเรนซ์ หากหลังจากอ่านบทความแล้วคุณจำข้อความข้างต้นได้ก็ถือว่าดี และถ้าคุณเข้าใจว่ามันมาจากไหน - วิเศษมาก

Dmitry Trunin

ในบรรดาทฤษฎีพื้นฐานสองทฤษฎีที่อธิบายความเป็นจริงรอบตัวเรา ทฤษฎีควอนตัมดึงดูดปฏิสัมพันธ์ระหว่าง น้อยที่สุดอนุภาคของสสารในขณะที่ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปหมายถึงแรงโน้มถ่วงและ ใหญ่ที่สุดโครงสร้างทั่วทั้งจักรวาล ตั้งแต่เวลาของ Einstein นักฟิสิกส์ได้พยายามเชื่อมช่องว่างระหว่างคำสอนเหล่านี้ แต่ด้วยความสำเร็จที่หลากหลาย

วิธีหนึ่งในการกระทบยอดแรงโน้มถ่วงด้วยกลศาสตร์ควอนตัมคือการแสดงให้เห็นว่าแรงโน้มถ่วงมีพื้นฐานมาจากอนุภาคของสสารที่แบ่งแยกไม่ได้คือควอนตัม หลักการนี้สามารถเปรียบเทียบได้กับวิธีที่ควอนตาแสงเอง โฟตอน เป็นตัวแทนของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า จนถึงขณะนี้ นักวิทยาศาสตร์ยังไม่มีข้อมูลเพียงพอที่จะยืนยันสมมติฐานนี้ แต่ อองตวน ทิลลอย(แอนทอน ทิลลอย) จากสถาบันควอนตัมออปติก Max Planck ในเมือง Garching ประเทศเยอรมนี พยายามอธิบายแรงโน้มถ่วงด้วยหลักการของกลศาสตร์ควอนตัม แต่เขาทำได้อย่างไร?

โลกควอนตัม

ในทฤษฎีควอนตัม สถานะของอนุภาคอธิบายโดย ฟังก์ชันคลื่น. ตัวอย่างเช่น ช่วยให้คุณสามารถคำนวณความน่าจะเป็นในการค้นหาอนุภาค ณ จุดใดจุดหนึ่งในอวกาศ ก่อนการวัดตัวเอง ยังไม่ชัดเจนว่าอนุภาคอยู่ที่ไหน แต่ยังไม่ทราบด้วยว่ามีอยู่จริงหรือไม่ ความจริงของการวัดสร้างความเป็นจริงโดย "ทำลาย" ฟังก์ชันคลื่น แต่กลศาสตร์ควอนตัมไม่ค่อยหมายถึงการวัด ซึ่งเป็นสาเหตุที่ทำให้ฟิสิกส์นี้เป็นหนึ่งในพื้นที่ที่มีการถกเถียงกันมากที่สุด จดจำ ความขัดแย้งของชโรดิงเงอร์: คุณจะแก้ปัญหานี้ไม่ได้จนกว่าคุณจะทำการวัดโดยเปิดกล่องและค้นหาว่าแมวยังมีชีวิตอยู่หรือไม่

ทางออกหนึ่งสำหรับความขัดแย้งเหล่านี้คือสิ่งที่เรียกว่า รุ่น GRWซึ่งได้รับการพัฒนาในช่วงปลายทศวรรษ 1980 ทฤษฎีนี้รวมถึงปรากฏการณ์เช่น " การระบาด» เป็นการยุบโดยธรรมชาติของฟังก์ชันคลื่นของระบบควอนตัม ผลลัพธ์ของการใช้งานจะเหมือนกันทุกประการกับการวัดโดยไม่มีผู้สังเกต ทิลลอยดัดแปลงมันเพื่อแสดงให้เห็นว่ามันสามารถนำมาใช้กับทฤษฎีแรงโน้มถ่วงได้อย่างไร ในเวอร์ชันของเขา แฟลชที่ทำลายฟังก์ชันคลื่นและด้วยเหตุนี้จึงบังคับให้อนุภาคอยู่ในที่เดียวก็สร้างสนามโน้มถ่วงในขณะนั้นในกาลอวกาศ ยิ่งระบบควอนตัมใหญ่ขึ้น อนุภาคก็จะยิ่งมีมากขึ้น และเกิดการวาบบ่อยขึ้น ทำให้เกิดสนามโน้มถ่วงที่ผันผวน

สิ่งที่น่าสนใจที่สุดคือค่าเฉลี่ยของความผันผวนเหล่านี้เป็นสนามโน้มถ่วงเดียวกับที่ทฤษฎีแรงโน้มถ่วงของนิวตันอธิบายไว้ แนวทางในการรวมแรงโน้มถ่วงเข้ากับกลศาสตร์ควอนตัมนี้เรียกว่ากึ่งคลาสสิก: แรงโน้มถ่วงเกิดขึ้นจากกระบวนการควอนตัม แต่ยังคงเป็นแรงแบบคลาสสิก "ไม่มีเหตุผลที่แท้จริงที่จะเพิกเฉยต่อแนวทางกึ่งคลาสสิก ซึ่งแรงโน้มถ่วงเป็นแบบคลาสสิกในระดับพื้นฐาน" ทิลลอยกล่าว

ปรากฏการณ์แรงโน้มถ่วง

Klaus Hornberger แห่งมหาวิทยาลัย Duisburg-Essen ในเยอรมนี ซึ่งไม่ได้มีส่วนร่วมในการพัฒนาทฤษฎีนี้ ปฏิบัติต่อทฤษฎีนี้ด้วยความเห็นอกเห็นใจอย่างยิ่ง อย่างไรก็ตาม นักวิทยาศาสตร์ชี้ให้เห็นว่าก่อนที่แนวคิดนี้จะสร้างพื้นฐานของทฤษฎีที่รวมเป็นหนึ่งเดียวและอธิบายธรรมชาติของแง่มุมพื้นฐานทั้งหมดของโลกรอบตัวเรา จำเป็นต้องแก้ปัญหาหลายอย่าง ตัวอย่างเช่น แบบจำลองของ Tilloy สามารถใช้เพื่อหาค่าความโน้มถ่วงของนิวตันได้ แต่ความสอดคล้องของแบบจำลองกับทฤษฎีแรงโน้มถ่วงยังคงต้องได้รับการยืนยันด้วยความช่วยเหลือของคณิตศาสตร์

อย่างไรก็ตาม นักวิทยาศาสตร์เองก็เห็นด้วยว่าทฤษฎีของเขาต้องการฐานหลักฐาน ตัวอย่างเช่น เขาคาดการณ์ว่าแรงโน้มถ่วงจะทำงานแตกต่างกันไปตามขนาดของวัตถุที่เป็นปัญหา: สำหรับอะตอมและสำหรับหลุมดำมวลมหาศาล กฎอาจแตกต่างกันมาก อย่างไรก็ตาม หากการทดสอบเปิดเผยว่าแบบจำลองของทิลล์รอยสะท้อนถึงความเป็นจริง และแรงโน้มถ่วงเป็นผลมาจากความผันผวนของควอนตัม การทำเช่นนี้จะช่วยให้นักฟิสิกส์เข้าใจความเป็นจริงรอบตัวเราในระดับที่แตกต่างกันในเชิงคุณภาพ

นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ Isaac Newton ได้ตีพิมพ์หนังสือที่เขาอธิบายการเคลื่อนที่ของวัตถุและหลักการของแรงโน้มถ่วง "หลักการทางคณิตศาสตร์ของปรัชญาธรรมชาติ" ให้สิ่งต่าง ๆ ในโลกคงที่ เรื่องมีอยู่ว่าตอนอายุ 23 นิวตันไปที่สวนและเห็นแอปเปิ้ลตกลงมาจากต้นไม้ ในเวลานั้น นักฟิสิกส์รู้ว่าโลกดึงดูดวัตถุด้วยแรงโน้มถ่วง นิวตันพัฒนาแนวคิดนี้

จอห์น คอนดูอิตต์ ผู้ช่วยของนิวตันเมื่อเห็นแอปเปิ้ลร่วงลงสู่พื้น นิวตันมีความคิดว่าแรงโน้มถ่วง "ไม่ได้จำกัดอยู่แค่ระยะห่างจากพื้นโลก แต่ขยายออกไปไกลเกินกว่าที่ปกติจะเชื่อ" ตาม Conduitt นิวตันถามคำถาม: ทำไมไม่แม้แต่ดวงจันทร์?

ด้วยแรงบันดาลใจจากความเข้าใจของเขา นิวตันจึงพัฒนากฎความโน้มถ่วงสากล ซึ่งทำงานได้ดีพอๆ กันกับแอปเปิลบนโลกและดาวเคราะห์ที่โคจรรอบดวงอาทิตย์ วัตถุทั้งหมดเหล่านี้ แม้จะมีความแตกต่างกัน ให้ปฏิบัติตามกฎหมายเดียวกัน

“ผู้คนคิดว่าเขาอธิบายทุกอย่างที่จำเป็นต่อการอธิบาย” แบร์โรว์กล่าว “ความสำเร็จของเขายอดเยี่ยมมาก”

ปัญหาคือนิวตันรู้ว่างานของเขามีช่องโหว่

ตัวอย่างเช่น แรงโน้มถ่วงไม่ได้อธิบายว่าวัตถุขนาดเล็กจับกันอย่างไร เนื่องจากแรงนี้ไม่ได้ยิ่งใหญ่ขนาดนั้น นอกจากนี้ แม้ว่านิวตันจะสามารถอธิบายสิ่งที่เกิดขึ้นได้ แต่เขาไม่สามารถอธิบายวิธีการทำงานของมันได้ ทฤษฎีไม่สมบูรณ์

มีปัญหาใหญ่กว่า แม้ว่ากฎของนิวตันจะอธิบายปรากฏการณ์ที่พบบ่อยที่สุดในจักรวาล แต่ในบางกรณี วัตถุก็ละเมิดกฎของเขา สถานการณ์เหล่านี้เกิดขึ้นได้ยากและมักเกี่ยวข้องกับความเร็วสูงหรือแรงโน้มถ่วงที่เพิ่มขึ้น แต่ก็เกิดขึ้น

สถานการณ์หนึ่งคือวงโคจรของดาวพุธ ซึ่งเป็นดาวเคราะห์ที่อยู่ใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุด เช่นเดียวกับดาวเคราะห์ดวงอื่น ดาวพุธโคจรรอบดวงอาทิตย์ กฎของนิวตันสามารถนำมาใช้ในการคำนวณการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์ได้ แต่ดาวพุธไม่ต้องการเล่นตามกฎ น่าแปลกที่วงโคจรของมันไม่มีศูนย์กลาง เป็นที่ชัดเจนว่ากฎสากลแห่งแรงโน้มถ่วงสากลนั้นไม่เป็นสากลและไม่ใช่กฎเลย

กว่าสองศตวรรษต่อมา อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ มาช่วยด้วยทฤษฎีสัมพัทธภาพของเขา แนวคิดของไอน์สไตน์ ซึ่งในปี 2558 ได้ให้ความเข้าใจลึกซึ้งยิ่งขึ้นเกี่ยวกับแรงโน้มถ่วง

ทฤษฎีสัมพัทธภาพ

แนวคิดหลักคือพื้นที่และเวลาซึ่งดูเหมือนจะเป็นคนละสิ่งกัน แท้จริงแล้วเกี่ยวพันกัน พื้นที่มีสามมิติ: ความยาว ความกว้าง และความสูง. เวลาเป็นมิติที่สี่ ทั้งสี่เชื่อมต่อกันในรูปแบบของเซลล์อวกาศขนาดยักษ์ หากคุณเคยได้ยินคำว่า "ความต่อเนื่องของกาล-อวกาศ" นั่นแหละคือความหมายทั้งหมด

ความคิดที่ยิ่งใหญ่ของไอน์สไตน์คือวัตถุหนักเช่นดาวเคราะห์หรือวัตถุที่เคลื่อนที่เร็วสามารถบิดเบี้ยวกาลอวกาศได้ คล้ายกับแทรมโพลีนที่รัดแน่น: ถ้าคุณใส่ของหนักๆ ลงบนผ้า ก็จะเกิดการจุ่ม วัตถุอื่นๆ จะกลิ้งลงมาตามทางลาดเข้าหาวัตถุในหุบเขา ดังนั้น ตามคำกล่าวของไอน์สไตน์ แรงโน้มถ่วงดึงดูดวัตถุ

ความคิดนั้นแปลกในสาระสำคัญ แต่นักฟิสิกส์เชื่อว่ามันเป็น เธอยังอธิบายวงโคจรที่แปลกประหลาดของดาวพุธด้วย ตามทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป มวลขนาดยักษ์ของดวงอาทิตย์โคจรรอบอวกาศและเวลา เนื่องจากเป็นดาวเคราะห์ที่อยู่ใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุด ดาวพุธจึงมีความโค้งมากกว่าดาวเคราะห์ดวงอื่น สมการของทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปอธิบายว่าอวกาศ-เวลาโค้งนี้ส่งผลต่อวงโคจรของดาวพุธอย่างไร และทำให้สามารถทำนายตำแหน่งของดาวเคราะห์ได้

อย่างไรก็ตาม แม้จะประสบความสำเร็จ ทฤษฏีสัมพัทธภาพไม่ใช่ทฤษฎีของทุกสิ่ง เช่นเดียวกับทฤษฎีของนิวตัน เช่นเดียวกับที่ทฤษฎีของนิวตันใช้ไม่ได้กับวัตถุขนาดใหญ่อย่างแท้จริง ทฤษฎีของไอน์สไตน์ก็ใช้ไม่ได้กับจุลภาค ทันทีที่คุณเริ่มดูอะตอมและวัตถุที่มีขนาดเล็กกว่า สสารจะเริ่มมีพฤติกรรมแปลกไปมาก

จนถึงปลายศตวรรษที่ 19 อะตอมถือเป็นหน่วยสสารที่เล็กที่สุด เกิดจากคำภาษากรีก "atomos" ซึ่งแปลว่า "แบ่งแยกไม่ได้" อะตอมตามคำจำกัดความไม่ควรแตกเป็นอนุภาคขนาดเล็ก แต่ในช่วงทศวรรษ 1870 นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบอนุภาคที่เบากว่าอะตอมถึง 2,000 เท่า จากการชั่งน้ำหนักลำแสงในหลอดสุญญากาศ พวกเขาพบอนุภาคที่เบามากโดยมีประจุเป็นลบ จึงถูกค้นพบอนุภาคย่อยของอะตอมแรก: อิเล็กตรอน ในครึ่งศตวรรษต่อมา นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบว่าอะตอมมีนิวเคลียสผสมอยู่รอบๆ นิวเคลียสนี้ประกอบด้วยอนุภาคย่อยของอะตอมสองประเภท: นิวตรอนซึ่งมีประจุเป็นกลางและโปรตอนซึ่งมีประจุบวก

แต่นั่นไม่ใช่ทั้งหมด ตั้งแต่นั้นมา นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบวิธีที่จะแบ่งสสารออกเป็นส่วนที่เล็กลงและเล็กลง ในขณะที่ยังคงปรับปรุงความเข้าใจของเราเกี่ยวกับอนุภาคพื้นฐานต่อไป ในช่วงทศวรรษ 1960 นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบอนุภาคมูลฐานหลายสิบชนิด ซึ่งรวมเป็นรายชื่อสวนสัตว์อนุภาคที่เรียกว่า

เท่าที่เราทราบ ในองค์ประกอบทั้งสามของอะตอม อนุภาคพื้นฐานเพียงอย่างเดียวคืออิเล็กตรอน นิวตรอนและโปรตอนแบ่งออกเป็นควาร์กขนาดเล็ก อนุภาคมูลฐานเหล่านี้เชื่อฟังกฎชุดที่ต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง แตกต่างจากกฎที่ต้นไม้หรือดาวเคราะห์เชื่อฟัง และกฎใหม่เหล่านี้ - ซึ่งคาดเดาได้น้อยกว่ามาก - ทำให้นักฟิสิกส์อารมณ์ไม่ดี

ในฟิสิกส์ควอนตัม อนุภาคไม่มีตำแหน่งที่แน่นอน: ตำแหน่งของอนุภาคนั้นพร่ามัวเล็กน้อย ราวกับว่าแต่ละอนุภาคมีความน่าจะเป็นที่แน่นอนในที่ใดที่หนึ่ง ซึ่งหมายความว่าโลกเป็นสถานที่ที่ไม่ได้กำหนดโดยพื้นฐาน กลศาสตร์ควอนตัมนั้นยากที่จะเข้าใจ ดังที่ Richard Feynman ผู้เชี่ยวชาญด้านกลศาสตร์ควอนตัมเคยกล่าวไว้ว่า "ฉันคิดว่าฉันสามารถพูดได้อย่างปลอดภัยว่าไม่มีใครเข้าใจกลศาสตร์ควอนตัม"

Einstein ก็กังวลเกี่ยวกับความคลุมเครือของกลศาสตร์ควอนตัมเช่นกัน แม้ว่าที่จริงแล้วเขาได้ประดิษฐ์มันขึ้นมาบางส่วน แต่ไอน์สไตน์เองก็ไม่เคยเชื่อในทฤษฎีควอนตัม แต่ในห้องของพวกเขา ทั้งใหญ่และเล็ก ทั้งกลศาสตร์ควอนตัมและกลศาสตร์ควอนตัมได้พิสูจน์สิทธิ์ในพลังที่ไม่มีการแบ่งแยก ซึ่งมีความแม่นยำอย่างยิ่ง

กลศาสตร์ควอนตัมได้อธิบายโครงสร้างและพฤติกรรมของอะตอม รวมถึงสาเหตุที่อะตอมบางส่วนมีกัมมันตภาพรังสี นอกจากนี้ยังรองรับอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ทันสมัย คุณไม่สามารถอ่านบทความนี้โดยไม่มีเธอ

ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปทำนายการมีอยู่ของหลุมดำ ดาวมวลมหาศาลเหล่านั้นที่ยุบตัวลงในตัวมันเอง แรงดึงดูดของพวกมันนั้นทรงพลังมากจนแม้แต่แสงก็ไม่สามารถหลบหนีได้

ปัญหาคือสองทฤษฎีนี้เข้ากันไม่ได้ ดังนั้นจึงไม่สามารถเป็นจริงได้ในเวลาเดียวกัน ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปบอกว่าพฤติกรรมของวัตถุสามารถทำนายได้อย่างแม่นยำ ในขณะที่กลศาสตร์ควอนตัมบอกว่าคุณสามารถรู้ได้เฉพาะความน่าจะเป็นของสิ่งที่วัตถุจะทำ ตามมาว่ามีบางสิ่งที่นักฟิสิกส์ยังไม่ได้อธิบาย หลุมดำเป็นต้น พวกมันมีขนาดใหญ่พอที่ทฤษฎีสัมพัทธภาพสามารถนำมาใช้กับพวกมันได้ แต่ยังเล็กพอที่จะใช้กลศาสตร์ควอนตัมได้ ความไม่ลงรอยกันนี้จะไม่ส่งผลต่อชีวิตประจำวันของคุณเว้นแต่คุณจะเข้าใกล้หลุมดำ แต่มันทำให้นักฟิสิกส์งงงวยมาเกือบตลอดศตวรรษที่ผ่านมา ความไม่ลงรอยกันนี้ทำให้คนเรามองหาทฤษฎีของทุกสิ่ง

ไอน์สไตน์ใช้เวลาเกือบทั้งชีวิตเพื่อค้นหาทฤษฎีดังกล่าว ไม่ได้เป็นแฟนของความบังเอิญของกลศาสตร์ควอนตัม เขาต้องการสร้างทฤษฎีที่จะรวมแรงโน้มถ่วงและฟิสิกส์ที่เหลือเข้าด้วยกันเพื่อให้ความแปลกประหลาดของควอนตัมยังคงเป็นผลรอง

เป้าหมายหลักของเขาคือการทำให้แรงโน้มถ่วงทำงานกับแม่เหล็กไฟฟ้า ในปี 1800 นักฟิสิกส์พบว่าอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้าสามารถดึงดูดหรือผลักกัน เนื่องจากโลหะบางชนิดถูกแม่เหล็กดึงดูด เห็นได้ชัดว่า หากมีแรงสองชนิดที่วัตถุสามารถกระทำต่อกันได้ แรงดึงดูดเหล่านี้สามารถดึงดูดด้วยแรงโน้มถ่วงและดึงดูดหรือขับไล่ด้วยแม่เหล็กไฟฟ้า

ไอน์สไตน์ต้องการรวมพลังทั้งสองนี้เข้าเป็น "ทฤษฎีสนามแบบรวมศูนย์" เมื่อต้องการทำเช่นนี้ เขาได้ขยายกาลอวกาศออกเป็นห้ามิติ นอกจากมิติที่ว่างสามมิติและมิติกาลครั้งหนึ่งแล้ว เขายังเพิ่มมิติที่ห้าซึ่งควรจะเล็กและโค้งมนจนเรามองไม่เห็น

มันไม่ได้ผล และไอน์สไตน์ใช้เวลา 30 ปีเพื่อค้นหาสิ่งใด เขาเสียชีวิตในปี พ.ศ. 2498 และทฤษฎีภาคสนามแบบครบวงจรของเขายังไม่ได้รับการพัฒนา แต่ในทศวรรษหน้า คู่แข่งสำคัญของทฤษฎีนี้ก็ได้เกิดขึ้น นั่นคือ ทฤษฎีสตริง

ทฤษฎีสตริง

แนวคิดเบื้องหลังทฤษฎีสตริงนั้นค่อนข้างง่าย ส่วนประกอบพื้นฐานของโลกของเรา เช่น อิเล็กตรอน ไม่ใช่อนุภาค เหล่านี้เป็นลูปเล็ก ๆ หรือ "สตริง" เพียงเพราะสตริงมีขนาดเล็กมาก จึงดูเหมือนเป็นจุด

เช่นเดียวกับสายกีตาร์ ลูปเหล่านี้อยู่ภายใต้ความตึงเครียด ซึ่งหมายความว่าสั่นที่ความถี่ต่างกันขึ้นอยู่กับขนาด การสั่นสะเทือนเหล่านี้จะกำหนดประเภทของ "อนุภาค" ที่แต่ละสตริงจะแสดง การสั่นสตริงในลักษณะเดียวจะให้อิเล็กตรอนแก่คุณ อื่น ๆ อย่างอื่น อนุภาคทั้งหมดที่ค้นพบในศตวรรษที่ 20 เป็นสตริงชนิดเดียวกัน แต่สั่นสะเทือนต่างกัน

เป็นการยากที่จะเข้าใจทันทีว่าทำไมถึงเป็นความคิดที่ดี แต่มันใช้ได้กับทุกแรงในธรรมชาติ: แรงโน้มถ่วงและแม่เหล็กไฟฟ้า บวกกับอีกสองตัวที่ค้นพบในศตวรรษที่ 20 แรงนิวเคลียร์แบบเข้มและอ่อนจะทำงานภายในนิวเคลียสเล็กๆ ของอะตอมเท่านั้น ดังนั้นจึงไม่สามารถตรวจพบได้เป็นเวลานาน พลังที่แข็งแกร่งยึดแกนกลางไว้ด้วยกัน แรงที่อ่อนแอมักจะไม่ทำอะไรเลย แต่ถ้ามันได้รับกำลังมากพอ มันจะแยกนิวเคลียสออกจากกัน ดังนั้น อะตอมบางตัวจึงมีกัมมันตภาพรังสี

ทฤษฎีใด ๆ ของทุกสิ่งจะต้องอธิบายทั้งสี่ โชคดีที่ทั้งสองกองกำลังนิวเคลียร์และแม่เหล็กไฟฟ้าได้รับการอธิบายโดยกลศาสตร์ควอนตัมอย่างสมบูรณ์ แรงแต่ละอันบรรทุกโดยอนุภาคพิเศษ แต่ไม่มีอนุภาคใดที่จะแบกแรงโน้มถ่วงได้

นักฟิสิกส์บางคนคิดว่ามันเป็น และพวกเขาเรียกมันว่า "กราวิตอน" แรงโน้มถ่วงไม่มีมวล เป็นสปินพิเศษ และเคลื่อนที่ด้วยความเร็วแสง น่าเสียดายที่ยังไม่พบพวกเขา นี่คือที่มาของทฤษฎีสตริง อธิบายสตริงที่ดูเหมือนกราวิตอนทุกประการ: มีการหมุนที่ถูกต้อง ไม่มีมวล และเคลื่อนที่ด้วยความเร็วแสง เป็นครั้งแรกในประวัติศาสตร์ที่ทฤษฎีสัมพัทธภาพและกลศาสตร์ควอนตัมได้พบจุดร่วม

ในช่วงกลางทศวรรษ 1980 นักฟิสิกส์รู้สึกทึ่งกับทฤษฎีสตริง “ในปี 1985 เราตระหนักว่าทฤษฎีสตริงสามารถแก้ปัญหามากมายที่รบกวนจิตใจผู้คนมาตลอด 50 ปีที่ผ่านมา” บาร์โรว์กล่าว แต่เธอก็มีปัญหาเช่นกัน

ประการแรก "เราไม่เข้าใจว่าทฤษฎีสตริงคืออะไรในรายละเอียดที่ถูกต้อง" ฟิลิป แคนเดลาสแห่งมหาวิทยาลัยอ็อกซ์ฟอร์ดกล่าว "เราไม่มีทางอธิบายได้ดี"

นอกจากนี้ การคาดคะเนบางส่วนยังดูแปลก ในขณะที่ทฤษฎีสนามแบบรวมศูนย์ของไอน์สไตน์อาศัยมิติที่ซ่อนอยู่เพิ่มเติม รูปแบบที่ง่ายที่สุดของทฤษฎีสตริงจำเป็นต้องมี 26 มิติ จำเป็นสำหรับการเชื่อมโยงทฤษฎีคณิตศาสตร์กับสิ่งที่เรารู้อยู่แล้วเกี่ยวกับจักรวาล

เวอร์ชันขั้นสูงที่รู้จักกันในชื่อ "ทฤษฎีสตริงยิ่งยวด" มีสิบมิติ แต่สิ่งนี้ไม่เข้ากับสามมิติที่เราสังเกตบนโลก

“สิ่งนี้สามารถจัดการได้โดยสมมติว่ามีเพียงสามมิติเท่านั้นที่ขยายในโลกของเราและมีขนาดใหญ่ขึ้น” แบร์โรว์กล่าว “คนอื่นมีอยู่แต่ยังเล็กอย่างน่าอัศจรรย์”

เนื่องจากปัญหาเหล่านี้และปัญหาอื่นๆ นักฟิสิกส์หลายคนไม่ชอบทฤษฎีสตริง และพวกเขาเสนอทฤษฎีอื่น: แรงโน้มถ่วงควอนตัมแบบวนซ้ำ

แรงโน้มถ่วงวงควอนตัม

ทฤษฎีนี้ไม่ได้มุ่งหมายที่จะรวมทุกอย่างที่อยู่ในฟิสิกส์อนุภาค แทนที่จะเป็นอย่างนั้น แรงโน้มถ่วงควอนตัมแบบวนซ้ำพยายามอนุมานทฤษฎีแรงโน้มถ่วงของควอนตัมแทน มีข้อ จำกัด มากกว่าทฤษฎีสตริง แต่ไม่ยุ่งยากเท่า แรงโน้มถ่วงของวงรอบถือว่ากาลอวกาศถูกแบ่งออกเป็นชิ้นเล็ก ๆ จากระยะไกล ดูเหมือนว่าแผ่นนี้เรียบ แต่เมื่อตรวจสอบอย่างละเอียดแล้ว คุณจะเห็นจุดจำนวนหนึ่งเชื่อมต่อกันด้วยเส้นหรือลูป เส้นใยเล็กๆ เหล่านี้ที่สานเข้าด้วยกันเป็นคำอธิบายเกี่ยวกับแรงโน้มถ่วง แนวคิดนี้เข้าใจยากพอๆ กับทฤษฎีสตริง และมีปัญหาคล้ายกัน: ไม่มีหลักฐานการทดลอง

ทำไมทฤษฎีเหล่านี้ยังคงถูกกล่าวถึง? บางทีเราก็ไม่รู้จักพอ หากพบปรากฏการณ์ใหญ่ที่เราไม่เคยเห็นมาก่อน เราสามารถพยายามทำความเข้าใจภาพรวม แล้วเราจะเติมส่วนที่ขาดหายไปของปริศนาในภายหลัง

“การคิดว่าเราได้ค้นพบทุกอย่างแล้วเป็นเรื่องที่น่าดึงดูดใจ” แบร์โรว์กล่าว - แต่มันคงจะแปลกมากถ้าภายในปี 2015 เราได้ทำการสังเกตที่จำเป็นทั้งหมดเพื่อให้ได้ทฤษฎีของทุกสิ่ง ทำไมจึงควรเป็นเช่นนั้น?

มีปัญหาอื่น ทฤษฎีเหล่านี้ทดสอบได้ยาก ส่วนใหญ่เป็นเพราะคณิตศาสตร์ที่โหดร้าย แคนเดลาสพยายามหาวิธีทดสอบทฤษฎีสตริงมาหลายปีแล้ว แต่ก็ไม่สามารถทำได้

"อุปสรรคสำคัญต่อความก้าวหน้าของทฤษฎีสตริงยังคงเป็นการขาดการพัฒนาทางคณิตศาสตร์ ซึ่งควรควบคู่ไปกับการวิจัยทางกายภาพ" แบร์โรว์กล่าว "ยังอยู่ในช่วงเริ่มต้น ยังมีอะไรให้สำรวจอีกมาก"

ด้วยเหตุนี้ ทฤษฎีสตริงจึงยังคงมีแนวโน้มที่ดี “หลายปีที่ผ่านมา ผู้คนพยายามรวมแรงโน้มถ่วงเข้ากับส่วนอื่นๆ ของฟิสิกส์” แคนเดลาสกล่าว - เรามีทฤษฎีที่อธิบายแม่เหล็กไฟฟ้าและแรงอื่นๆ ได้ดี แต่ไม่ใช่แรงโน้มถ่วง ด้วยทฤษฎีสตริง เรากำลังพยายามรวมมันเข้าด้วยกัน"

ปัญหาที่แท้จริงคือทฤษฎีของทุกสิ่งอาจไม่สามารถระบุได้

เมื่อทฤษฎีสตริงได้รับความนิยมในช่วงทศวรรษ 1980 จริงๆ แล้วมีห้าเวอร์ชันของทฤษฎีนี้ “ผู้คนเริ่มกังวล” แบร์โรว์กล่าว “ถ้านี่คือทฤษฎีของทุกสิ่ง ทำไมถึงมีห้า?” ในทศวรรษหน้า นักฟิสิกส์ค้นพบว่าทฤษฎีเหล่านี้สามารถเปลี่ยนจากทฤษฎีหนึ่งไปสู่อีกทฤษฎีหนึ่งได้ พวกเขาเป็นเพียงวิธีการที่แตกต่างกันในการเห็นสิ่งเดียวกัน ผลลัพธ์คือทฤษฎี M ที่เสนอในปี 1995 นี่เป็นทฤษฎีสตริงรุ่นลึก รวมถึงเวอร์ชันก่อนหน้าทั้งหมด อย่างน้อยเราก็กลับมาสู่ทฤษฎีเอกภาพ ทฤษฎี M ต้องการเพียง 11 มิติเท่านั้น ซึ่งดีกว่า 26 อย่างมาก อย่างไรก็ตาม ทฤษฎี M ไม่ได้เสนอทฤษฎีที่เป็นหนึ่งเดียวของทุกสิ่ง เธอเสนอพวกเขาเป็นพันล้าน โดยรวมแล้ว M-theory เสนอทฤษฎี 10^500 ให้กับเรา ซึ่งทั้งหมดจะมีความสอดคล้องทางตรรกะและสามารถอธิบายจักรวาลได้

มันดูแย่กว่าไร้ประโยชน์ แต่นักฟิสิกส์หลายคนเชื่อว่ามันชี้ให้เห็นความจริงที่ลึกซึ้งกว่า บางทีจักรวาลของเราอาจเป็นหนึ่งในหลาย ๆ จักรวาล ซึ่งแต่ละจักรวาลได้รับการอธิบายโดยทฤษฎี M เวอร์ชันหนึ่งล้านล้าน และคอลเล็กชั่นจักรวาลขนาดมหึมานี้เรียกว่า ""

ในช่วงเริ่มต้น ลิขสิทธิ์เป็นเหมือน "ฟองสบู่ขนาดใหญ่ที่มีรูปทรงและขนาดต่างๆ" แบร์โรว์กล่าว แต่ละฟองก็ขยายตัวและกลายเป็นจักรวาล

"เราอยู่ในฟองสบู่ก้อนหนึ่ง" แบร์โรว์กล่าว เมื่อฟองอากาศขยายตัว ฟองอื่นๆ ก็ก่อตัวขึ้นภายในพวกมัน นั่นคือจักรวาลใหม่ “ในกระบวนการนี้ ภูมิศาสตร์ของจักรวาลดังกล่าวมีความซับซ้อนอย่างมาก”

กฎทางกายภาพเดียวกันนี้มีผลในทุกจักรวาลของฟองสบู่ เพราะในจักรวาลของเราทุกอย่างมีพฤติกรรมเหมือนกัน แต่จักรวาลอื่นอาจมีกฎอื่น สิ่งนี้นำไปสู่ข้อสรุปที่แปลกประหลาด หากทฤษฎีสตริงเป็นวิธีที่ดีที่สุดในการรวมทฤษฎีสัมพัทธภาพและกลศาสตร์ควอนตัมเข้าด้วยกัน ทั้งคู่ก็จะไม่ใช่ทฤษฎีของทุกสิ่งในเวลาเดียวกัน

ในอีกด้านหนึ่ง ทฤษฎีสตริงสามารถให้คำอธิบายที่สมบูรณ์แบบเกี่ยวกับจักรวาลของเราได้ แต่มันจะนำไปสู่จักรวาลอื่น ๆ นับล้านอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ การเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่ในความคิดคือการที่เราหยุดรอทฤษฎีที่เป็นหนึ่งเดียวของทุกสิ่ง อาจมีทฤษฎีมากมายเกี่ยวกับทุกสิ่ง ซึ่งแต่ละทฤษฎีจะเป็นความจริงในแบบของตัวเอง

ข้อความนี้นำเสนอผลลัพธ์ใหม่ในด้านประสาทวิทยาและการแก้ปัญหาทางฟิสิกส์ที่ยังแก้ไม่ตก มันไม่ได้จัดการกับคำถามเกี่ยวกับอภิปรัชญาและอยู่บนพื้นฐานของข้อมูลที่ตรวจสอบได้ทางวิทยาศาสตร์ แต่กล่าวถึงหัวข้อทางปรัชญาที่เกี่ยวข้องกับชีวิต ความตาย และที่มาของจักรวาล
เมื่อพิจารณาจากการแบ่งชั้นและความสมบูรณ์ของข้อมูล อาจจำเป็นต้องอ่านหลายๆ ครั้งเพื่อให้เข้าใจ แม้จะพยายามแล้วก็ตาม ในการทำให้แนวคิดทางวิทยาศาสตร์ที่ซับซ้อนง่ายขึ้น



บทที่ 1
พระเจ้าอยู่ในเซลล์ประสาท







สมองของมนุษย์เป็นเครือข่ายของเซลล์ประสาทประมาณหนึ่งแสนล้านเซลล์ ความรู้สึกต่าง ๆ ก่อให้เกิดการเชื่อมต่อทางประสาทที่สร้างอารมณ์ที่แตกต่างกัน ขึ้นอยู่กับการกระตุ้นของเซลล์ประสาท การเชื่อมต่อบางอย่างจะแข็งแกร่งขึ้นและมีประสิทธิภาพมากขึ้น ในขณะที่ส่วนอื่นๆ ก็อ่อนแอลง มันถูกเรียกว่าความยืดหยุ่นของระบบประสาท

นักเรียนดนตรีสร้างการเชื่อมต่อทางประสาทที่แน่นแฟ้นระหว่างซีกโลกทั้งสองของสมองเพื่อพัฒนาความคิดสร้างสรรค์ทางดนตรี ความสามารถหรือทักษะเกือบทุกอย่างสามารถพัฒนาได้ด้วยการฝึกอบรม

Rudiger Gamm คิดว่าตัวเองเป็นนักเรียนที่สิ้นหวังและไม่สามารถรับมือกับคณิตศาสตร์ระดับประถมศึกษาได้ เขาเริ่มพัฒนาความสามารถของเขาและกลายเป็นเครื่องคิดเลขของมนุษย์ ซึ่งสามารถคำนวณได้ซับซ้อนมาก เหตุผลและความมั่นคงทางอารมณ์ทำงานในลักษณะเดียวกัน การเชื่อมต่อของเส้นประสาทสามารถเสริมสร้างความเข้มแข็งได้

เมื่อคุณทำบางสิ่ง คุณกำลังเปลี่ยนสมองเพื่อให้ได้ผลลัพธ์ที่ดีขึ้น เนื่องจากเป็นกลไกหลักและพื้นฐานของสมอง การตระหนักรู้ในตนเองจึงสามารถเสริมสร้างประสบการณ์ชีวิตของเราได้อย่างมาก



ประสาทวิทยาศาสตร์สังคม



เซลล์ประสาทพิเศษและสารสื่อประสาทเช่น norepinephrine กระตุ้นกลไกการป้องกันเมื่อเรารู้สึกว่าความคิดของเราจำเป็นต้องได้รับการปกป้องจากอิทธิพลภายนอก หากความคิดเห็นของใครบางคนแตกต่างจากเรา สารเคมีชนิดเดียวกันจะเข้าสู่สมองที่ช่วยให้เราอยู่รอดในสถานการณ์อันตรายได้








ในสภาพการป้องกันนี้ moreส่วนดึกดำบรรพ์ของสมอง ขัดขวางการคิดอย่างมีเหตุผลและระบบลิมบิก สามารถปิดกั้นความจำในการทำงานของเรา ทำให้เกิด "ข้อจำกัดทางความคิด" ทางร่างกาย

นี้สามารถเห็นได้เมื่อกลั่นแกล้งหรือเมื่อเล่นโป๊กเกอร์หรือเมื่อมีคนดื้อรั้นในการโต้เถียง

ไม่ว่าความคิดนั้นจะมีค่าเพียงใด ในสภาวะนี้ สมองก็ไม่สามารถประมวลผลได้ ในระดับประสาท เขารับรู้ว่ามันเป็นภัยคุกคาม แม้ว่าความคิดเห็นหรือข้อเท็จจริงที่ไม่เป็นอันตรายที่เราอาจเห็นด้วยเป็นอย่างอื่น

แต่เมื่อเราแสดงออกและความคิดเห็นของเราได้รับการชื่นชม ระดับของสารป้องกันในสมองจะลดลง และการถ่ายโอนโดปามีนจะกระตุ้นเซลล์ประสาท และเรารู้สึกถึงความแข็งแกร่งและความมั่นใจของเรา ความเชื่อของเราส่งผลต่อเคมีในร่างกายของเราอย่างมาก นี่คือสิ่งที่ผลของยาหลอกขึ้นอยู่กับ ความนับถือตนเองและความมั่นใจในตนเองเชื่อมโยงกับสารสื่อประสาทเซโรโทนิน

การขาดสารอาหารอย่างรุนแรงมักนำไปสู่ภาวะซึมเศร้า พฤติกรรมทำลายตนเอง และแม้กระทั่งการฆ่าตัวตาย เมื่อสังคมชื่นชมเรา มันจะเพิ่มระดับของโดปามีนและเซโรโทนินในสมองและช่วยให้เราปลดปล่อยการตรึงอารมณ์และเพิ่มระดับความตระหนักในตนเอง



กระจกเซลล์ประสาทและจิตสำนึก



จิตวิทยาสังคมมักกล่าวถึงความต้องการขั้นพื้นฐานของมนุษย์ในการ "หาที่ของตัวเอง" และเรียกมันว่า "อิทธิพลทางสังคมเชิงบรรทัดฐาน" เมื่อเราโตขึ้น เข็มทิศคุณธรรมและจริยธรรมของเราเกือบจะหล่อหลอมโดยสภาพแวดล้อมภายนอกของเรา ดังนั้น การกระทำของเราจึงมักขึ้นอยู่กับวิธีที่สังคมประเมินเรา








แต่การค้นพบใหม่ในด้านประสาทวิทยาทำให้เราเข้าใจวัฒนธรรมและบุคลิกลักษณะได้ชัดเจนขึ้น การวิจัยทางระบบประสาทใหม่ได้ยืนยันการมีอยู่ของเซลล์ประสาทกระจกสะท้อนความเห็นอกเห็นใจ

เมื่อเราประสบกับอารมณ์หรือการกระทำ เซลล์ประสาทบางเซลล์จะเริ่มทำงาน แต่เมื่อเราเห็นคนอื่นทำหรือจินตนาการถึงมัน เซลล์ประสาทเดียวกันจำนวนมากจะยิงเหมือนกับว่าเราทำเอง เซลล์ประสาทที่เห็นอกเห็นใจเหล่านี้เชื่อมโยงเรากับคนอื่นและทำให้เรารู้สึกในสิ่งที่คนอื่นรู้สึก

เนื่องจากเซลล์ประสาทเดียวกันเหล่านี้ตอบสนองต่อจินตนาการของเรา เราจึงได้รับการตอบรับทางอารมณ์จากเซลล์ประสาทในลักษณะเดียวกับจากบุคคลอื่น ระบบนี้ทำให้เรามีโอกาสวิปัสสนา

เซลล์ประสาทกระจกไม่แบ่งแยกตนเองและผู้อื่น ดังนั้นเราจึงขึ้นอยู่กับการประเมินของผู้อื่นและความปรารถนาที่จะปฏิบัติตาม

เราอยู่ภายใต้ความเป็นคู่อย่างต่อเนื่องระหว่างวิธีที่เราเห็นตัวเราและวิธีที่ผู้อื่นรับรู้เรา มันสามารถรบกวนความเป็นปัจเจกและความนับถือตนเองของเรา






การสแกนสมองแสดงให้เห็นว่าเราประสบกับอารมณ์เชิงลบเหล่านี้ก่อนที่เราจะรู้ตัวเสียอีก แต่เมื่อเรามีสติสัมปชัญญะแล้ว เราก็เปลี่ยนอารมณ์ที่ผิดได้เพราะเราควบคุมความคิดที่เป็นต้นเหตุได้

นี่เป็นผลทางประสาทเคมีที่เกิดจากการที่ความทรงจำจางหายไป และวิธีที่พวกมันฟื้นจากการสังเคราะห์โปรตีน

การใคร่ครวญส่งผลกระทบอย่างมากต่อการทำงานของสมอง โดยกระตุ้นส่วนต่างๆ ของระบบประสาทในการควบคุมตนเองที่ช่วยให้เราควบคุมความรู้สึกของตนเองได้อย่างชัดเจน เมื่อใดก็ตามที่เราทำสิ่งนี้ ความมีเหตุผลและความมั่นคงทางอารมณ์ของเราจะดีขึ้น หากปราศจากการควบคุมตนเอง ความคิดและการกระทำส่วนใหญ่ของเราก็หุนหันพลันแล่น และความจริงที่ว่าเราตอบสนองแบบสุ่มและไม่ได้เลือกอย่างมีสติ

สัญชาตญาณทำให้เรารำคาญ






เพื่อกำจัดสิ่งนี้ สมองพยายามที่จะปรับพฤติกรรมของเราและเขียนความทรงจำทางกายภาพใหม่ผ่านการรวมหน่วยความจำใหม่ ทำให้เราเชื่อว่าเราควบคุมการกระทำของเราได้ สิ่งนี้เรียกว่าการหาเหตุผลเข้าข้างตนเองแบบย้อนหลัง ซึ่งทำให้อารมณ์เชิงลบส่วนใหญ่ของเราไม่ได้รับการแก้ไข และสามารถลุกเป็นไฟได้ทุกเมื่อ พวกมันกินความรู้สึกไม่สบายภายในในขณะที่สมองยังคงปรับพฤติกรรมที่ไม่ลงตัวของเรา พฤติกรรมที่ซับซ้อนและเกือบจะเป็นโรคจิตเภทของจิตใต้สำนึกนี้เป็นการทำงานของระบบกระจายขนานขนานใหญ่ในสมองของเรา



สติไม่มีศูนย์กลางที่แน่นอน ความสามัคคีที่เห็นได้ชัดเกิดจากการที่แต่ละวงจรถูกเปิดใช้งานและปรากฏขึ้นในช่วงเวลาหนึ่ง ประสบการณ์ของเราเปลี่ยนแปลงการเชื่อมต่อของระบบประสาทอย่างต่อเนื่อง ร่างกายเปลี่ยนระบบคู่ขนานของจิตสำนึกของเรา การแทรกแซงโดยตรงในสิ่งนี้อาจมีเอฟเฟกต์เหนือจริงซึ่งทำให้เกิดคำถามว่าจิตสำนึกคืออะไรและอยู่ที่ไหน



หากซีกซ้ายของสมองแยกออกจากซีกขวาเช่นในกรณีของผู้ป่วยที่สมองแตกคุณจะรักษาความสามารถในการพูดและคิดด้วยความช่วยเหลือของซีกซ้ายในขณะที่ความสามารถทางปัญญาของ ซีกขวาจะถูกจำกัดอย่างรุนแรง ซีกซ้ายจะไม่ได้รับความทุกข์ทรมานจากการขาดสิทธิ แม้ว่าสิ่งนี้จะเปลี่ยนการรับรู้ของคุณอย่างจริงจัง

ตัวอย่างเช่น คุณจะไม่สามารถอธิบายด้านขวาของใบหน้าของใครบางคนได้ แต่คุณจะสังเกตเห็น คุณจะไม่เห็นว่ามันเป็นปัญหา และคุณจะไม่รู้ตัวด้วยซ้ำว่ามีบางอย่างเปลี่ยนไป เนื่องจากสิ่งนี้ไม่เพียงส่งผลต่อการรับรู้ของคุณในโลกแห่งความเป็นจริงเท่านั้น แต่ยังส่งผลต่อภาพในจิตใจของคุณด้วย นี่จึงไม่ใช่แค่ปัญหาของการรับรู้เท่านั้น แต่ยังเป็นการเปลี่ยนแปลงขั้นพื้นฐานในจิตสำนึกอีกด้วย



พระเจ้าอยู่ในเซลล์ประสาท



เซลล์ประสาทแต่ละเซลล์มีแรงดันไฟฟ้าที่เปลี่ยนแปลงเมื่อไอออน

เข้าหรือออกจากเซลล์ เมื่อแรงดันไฟฟ้าถึงระดับหนึ่ง เซลล์ประสาทจะส่งสัญญาณไฟฟ้าไปยังเซลล์อื่น ซึ่งกระบวนการนี้จะทำซ้ำ

เมื่อเซลล์ประสาทจำนวนมากส่งสัญญาณพร้อมกัน เราสามารถวัดมันเป็นคลื่นได้

คลื่นสมองมีส่วนรับผิดชอบต่อเกือบทุกอย่างที่เกิดขึ้นในสมองของเรา รวมถึงความจำ ความสนใจ และแม้กระทั่งความฉลาด

การสั่นของความถี่ต่างๆ ถูกจัดประเภทเป็นคลื่นอัลฟา เบต้า และแกมมา คลื่นแต่ละประเภทมีความเกี่ยวข้องกับงานที่แตกต่างกัน คลื่นช่วยให้เซลล์สมองปรับความถี่ที่เหมาะสมสำหรับงานโดยไม่สนใจสัญญาณภายนอก

เหมือนกับวิทยุที่จูนเข้าหาสถานีวิทยุ การถ่ายโอนข้อมูลระหว่างเซลล์ประสาทจะเหมาะสมที่สุดเมื่อมีการซิงโครไนซ์กิจกรรม

นั่นเป็นเหตุผลที่เราประสบกับความไม่สอดคล้องกันของความรู้ความเข้าใจ - การระคายเคืองที่เกิดจากสองแนวคิดที่เข้ากันไม่ได้ Will คือความปรารถนาที่จะลดความไม่ลงรอยกันระหว่างวงจรประสาทที่แอ็คทีฟแต่ละวงจร



วิวัฒนาการสามารถมองได้ว่าเป็นกระบวนการเดียวกับที่ธรรมชาติพยายามจะปรับตัว นั่นคือ "สะท้อน" กับสิ่งแวดล้อม ดังนั้นเธอจึงพัฒนาไปสู่ระดับที่เธอได้รับความตระหนักรู้และเริ่มคิดถึงการดำรงอยู่ของเธอเอง

เมื่อบุคคลต้องเผชิญกับความขัดแย้งของการดิ้นรนเพื่อเป้าหมายและคิดว่าการดำรงอยู่นั้นไร้ความหมาย ความไม่ลงรอยกันทางปัญญาก็เกิดขึ้น






ดังนั้นหลายคนจึงหันไปหาจิตวิญญาณและศาสนาปฏิเสธวิทยาศาสตร์ซึ่งไม่สามารถตอบคำถามอัตถิภาวนิยม: ฉันเป็นใคร? และฉันเพื่ออะไร



ฉัน...



“เซลล์ประสาทในกระจกไม่แบ่งแยกตนเองและผู้อื่น „

ซีกซ้ายส่วนใหญ่รับผิดชอบในการสร้างระบบความเชื่อที่สอดคล้องกันซึ่งรักษาความรู้สึกต่อเนื่องในชีวิตของเรา

ประสบการณ์ใหม่จะถูกนำไปเปรียบเทียบกับระบบความเชื่อที่มีอยู่ และหากมันไม่เข้ากับระบบ มันก็จะปฏิเสธง่ายๆ ความสมดุลนั้นเล่นโดยซีกขวาของสมองซึ่งมีบทบาทตรงกันข้าม



ในขณะที่ซีกซ้ายพยายามรักษารูปแบบ แต่ซีกขวาอย่างต่อเนื่อง

ถามถึงสภาพที่เป็นอยู่ หากความคลาดเคลื่อนมากเกินไป ซีกโลกขวาบังคับให้เราพิจารณาโลกทัศน์ของเราใหม่ แต่ถ้าความเชื่อของเราแรงเกินไป สมองซีกขวาก็ไม่สามารถเอาชนะการปฏิเสธของเราได้ สิ่งนี้สามารถสร้างความยากลำบากอย่างมากในการสะท้อนผู้อื่น

เมื่อการเชื่อมต่อของประสาทที่กำหนดความเชื่อของเราไม่ได้พัฒนาหรือเคลื่อนไหว จิตสำนึกของเรา ซึ่งเป็นความสามัคคีของวงจรที่ทำงานอยู่ทั้งหมดจะเต็มไปด้วยกิจกรรมของเซลล์ประสาทในกระจก เช่นเดียวกับเมื่อเราหิว จิตสำนึกของเราจะเต็มไปด้วยกระบวนการของเซลล์ประสาทที่เกี่ยวข้องกับโภชนาการ



นี่ไม่ใช่ผลลัพธ์ของ "ฉัน" ส่วนกลางที่ออกคำสั่งไปยังส่วนต่างๆ ของสมอง

ทุกส่วนของสมองสามารถทำงานหรือไม่ทำงานและมีปฏิสัมพันธ์โดยไม่มีนิวเคลียสส่วนกลาง เช่นเดียวกับพิกเซลบนหน้าจอสามารถสร้างภาพที่จดจำได้ กลุ่มของการโต้ตอบทางประสาทสามารถแสดงออกถึงความรู้สึกตัวได้

ในช่วงเวลาใดเราเป็นภาพที่แตกต่างกัน เมื่อเราสะท้อนผู้อื่น เมื่อเราหิว เมื่อเราดูหนังเรื่องนี้ ทุกวินาทีเรากลายเป็นคนละคน ผ่านรัฐต่างๆ

เมื่อเรามองตัวเองผ่านเซลล์ประสาทกระจก เราสร้างแนวคิดเรื่องปัจเจกบุคคล

แต่เมื่อเราทำเช่นนี้ด้วยความเข้าใจทางวิทยาศาสตร์ เราจะเห็นบางสิ่งที่แตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง






ปฏิสัมพันธ์ของระบบประสาทที่สร้างจิตสำนึกของเรานั้นขยายไปไกลกว่าเซลล์ประสาทของเรา เราเป็นผลจากปฏิกิริยาทางไฟฟ้าเคมีระหว่างซีกโลกของสมองและประสาทสัมผัสของเรา โดยเชื่อมโยงเซลล์ประสาทของเรากับเซลล์ประสาทอื่นๆ ในสภาพแวดล้อมของเรา ไม่มีอะไรภายนอก นี่ไม่ใช่ปรัชญาสมมุติ แต่เป็นคุณสมบัติพื้นฐานของเซลล์ประสาทกระจกที่ช่วยให้เราเข้าใจตนเองผ่านผู้อื่น



การพิจารณากิจกรรมทางประสาทนี้เป็นของตนเอง หากไม่รวมสภาพแวดล้อมจะเป็นสิ่งที่ผิด วิวัฒนาการยังสะท้อนถึงด้านของเราของ superorganism ซึ่งการอยู่รอดของเราในฐานะไพรเมตขึ้นอยู่กับความสามารถโดยรวม

เมื่อเวลาผ่านไป บริเวณนีโอคอร์ติคัลได้พัฒนาขึ้นเพื่อให้สามารถขยับและปราบปรามแรงกระตุ้นทางอารมณ์เพื่อประโยชน์ของกลุ่มโดยสัญชาตญาณ ยีนของเราเริ่มพัฒนาพฤติกรรมทางสังคมร่วมกันในโครงสร้างของ superorganism ดังนั้นจึงละทิ้งแนวคิดเรื่อง "การอยู่รอดของผู้ที่เหมาะสมที่สุด"



สมองทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพสูงสุดเมื่อไม่มีความไม่ลงรอยกันระหว่างส่วนที่ก้าวหน้าของสมองกับส่วนที่แก่กว่าและในขั้นต้น สิ่งที่เราเรียกว่า "แนวโน้มเห็นแก่ตัว" เป็นเพียงการตีความพฤติกรรมเห็นแก่ตัวที่จำกัด เมื่อรับรู้ลักษณะของบุคคลผ่านกระบวนทัศน์ที่ไม่ถูกต้องของความเป็นปัจเจก ...

… แทนที่จะเป็นมุมมองทางวิทยาศาสตร์ว่าเราเป็นใคร ภาพลักษณ์ที่เปลี่ยนแปลงไปในทันทีทันใด

ทั้งหมดเดียวโดยไม่มีศูนย์



ผลทางจิตวิทยาของระบบความเชื่อนี้คือความตระหนักในตนเองโดยไม่อ้างอิงถึง "ฉัน" ในจินตภาพ ซึ่งนำไปสู่ความชัดเจนทางจิตที่เพิ่มขึ้น การรับรู้ทางสังคม การควบคุมตนเอง และสิ่งที่มักเรียกว่า "อยู่ที่นี่และตอนนี้"






มีความเห็นว่าเราต้องการประวัติศาสตร์ มุมมองตามลำดับเวลาของชีวิตเรา เพื่อสร้างคุณค่าทางศีลธรรม

แต่ความเข้าใจในปัจจุบันของเราเกี่ยวกับธรรมชาติของการเห็นอกเห็นใจและสังคมของสมองแสดงให้เห็นว่ามุมมองทางวิทยาศาสตร์ล้วนๆ โดยไม่ต้องอ้างอิงถึงความเป็นปัจเจกบุคคลและ "ประวัติศาสตร์" ให้ระบบแนวคิดที่ถูกต้อง สร้างสรรค์ และมีจริยธรรมมากกว่าค่านิยมที่แตกต่างกัน



นี่เป็นเหตุผลเพราะแนวโน้มปกติของเราในการนิยามตัวเราว่าเป็นค่าคงที่ส่วนบุคคลในจินตนาการทำให้สมองเกิดความผิดปกติทางการรับรู้ เช่น การสร้างแบบแผนที่ล่วงล้ำและความจำเป็นในการกำหนดความคาดหวัง






ความปรารถนาที่จะจำแนกเป็นหัวใจของปฏิสัมพันธ์ทุกรูปแบบของเรา แต่โดยการจำแนกอัตตาเป็นภายในและสิ่งแวดล้อมเป็นภายนอก เราจำกัดกระบวนการทางประสาทเคมีของเราเองและประสบกับความรู้สึกขาดการเชื่อมต่อที่ชัดเจน

การเติบโตส่วนบุคคลและผลข้างเคียง เช่น ความสุขและความพึงพอใจ จะถูกกระตุ้นเมื่อเราไม่ได้ตายตัวในปฏิสัมพันธ์ของเรา



เราอาจมีมุมมองที่แตกต่างกันและไม่เห็นด้วยกับกันและกัน แต่ปฏิสัมพันธ์ที่ยอมรับเราในขณะที่เราไม่มีวิจารณญาณกลายเป็นตัวเร่งปฏิกิริยาทางประสาทวิทยาที่กระตุ้นสมอง

ยอมรับผู้อื่นและยอมรับระบบความเชื่อที่พิสูจน์ได้โดยมีเหตุผลโดยไม่มีความไม่ลงรอยกันทางปัญญา

การกระตุ้นการทำงานของระบบประสาทและการมีปฏิสัมพันธ์ทำให้ไม่จำเป็นต้องมีสิ่งรบกวนสมาธิและความบันเทิง และสร้างวงจรของพฤติกรรมเชิงสร้างสรรค์ในสภาพแวดล้อมของเรา นักสังคมวิทยาได้ค้นพบว่าปรากฏการณ์ต่างๆ เช่น การสูบบุหรี่และการกินมากเกินไป อารมณ์และความคิดมีการกระจายในสังคมในลักษณะเดียวกับที่สัญญาณไฟฟ้าของเซลล์ประสาทถูกส่งผ่านเมื่อมีการซิงโครไนซ์กิจกรรม






เราเป็นเครือข่ายระดับโลกของปฏิกิริยาทางประสาทเคมี วัฏจักรของความซาบซึ้งและการยอมรับที่พัฒนาขึ้นเองซึ่งคงอยู่โดยการตัดสินใจในแต่ละวันคือปฏิกิริยาลูกโซ่ที่กำหนดความสามารถโดยรวมของเราในการเอาชนะความแตกแยกที่ชัดเจนและมองชีวิตในโครงสร้างที่เป็นสากล

บทที่ 2
โครงสร้างสากล



ในระหว่างการวิจัยของ Chiren ฉันได้ทบทวนผลลัพธ์ปัจจุบันของเขาอย่างง่าย ๆ แต่ครอบคลุม

นี่เป็นหนึ่งในการตีความของงานความสามัคคีฟิสิกส์ควอนตัมและทฤษฎีสัมพัทธภาพ

หัวข้อนี้ซับซ้อนและอาจเข้าใจยาก นอกจากนี้ยังมีข้อสรุปเชิงปรัชญาบางประการที่จะกล่าวถึงในบทส่งท้าย



ตลอดศตวรรษที่ผ่านมา มีความสำเร็จที่น่าทึ่งมากมายที่นำไปสู่การเปลี่ยนแปลงในระบบวิทยาศาสตร์ของการทำความเข้าใจโลกทฤษฎีสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์ แสดงให้เห็นว่าเวลาและพื้นที่เป็นผ้าผืนเดียว อา Niels Bohr เปิดเผยองค์ประกอบพื้นฐานของสสาร ต้องขอบคุณฟิสิกส์ควอนตัม ซึ่งเป็นสนามที่มีอยู่เพียงเป็น "คำอธิบายทางกายภาพที่เป็นนามธรรม" เท่านั้น








หลังจากนั้น หลุยส์ เดอ บรอกลี พบว่าสสารทั้งหมด ไม่ใช่แค่โฟตอนและอิเล็กตรอน มีควอนตัมความเป็นคู่ของอนุภาคคลื่น . สิ่งเหล่านี้นำไปสู่การเกิดขึ้นของโรงเรียนแห่งความคิดใหม่เกี่ยวกับธรรมชาติของความเป็นจริงตลอดจนทฤษฎีทางอภิปรัชญาและวิทยาศาสตร์เทียมที่เป็นที่นิยม

ตัวอย่างเช่น จิตใจของมนุษย์สามารถควบคุมจักรวาลผ่านการคิดเชิงบวก ทฤษฎีเหล่านี้น่าสนใจ แต่ไม่สามารถตรวจสอบได้และอาจขัดขวางความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์



กฎสัมพัทธภาพพิเศษและทั่วไปของไอน์สไตน์ถูกนำมาใช้ในเทคโนโลยีสมัยใหม่ เช่น ดาวเทียม GPS ซึ่งความแม่นยำในการคำนวณสามารถเบี่ยงเบนได้มากกว่า 10 กม. ต่อวัน ถ้าคุณไม่คำนึงถึงผลกระทบ เช่น การขยายเวลา นั่นคือ สำหรับนาฬิกาเคลื่อนที่ เวลาจะผ่านไปช้ากว่านาฬิกาที่อยู่กับที่








ผลกระทบอื่นๆ ของทฤษฎีสัมพัทธภาพคือการหดตัวของความยาวของวัตถุที่เคลื่อนที่และสัมพัทธภาพความพร้อมกัน ซึ่งทำให้ไม่สามารถพูดด้วยความมั่นใจว่าสองเหตุการณ์เกิดขึ้นพร้อมกันหากแยกออกจากกันในอวกาศ

ไม่มีอะไรเคลื่อนที่เร็วกว่าความเร็วแสง ซึ่งหมายความว่าหากหลอดยาว 10 วินาทีแสงถูกผลักไปข้างหน้า 10 วินาทีจะผ่านไปก่อนที่การกระทำจะเกิดขึ้นในอีกด้านหนึ่ง หากไม่มีช่วงเวลา 10 วินาที ไปป์จะไม่มีอยู่อย่างครบถ้วน

ประเด็นนี้ไม่ได้อยู่ในข้อจำกัดของการสังเกตของเรา แต่เป็นผลโดยตรงของทฤษฎีสัมพัทธภาพซึ่งเวลาและพื้นที่เชื่อมต่อถึงกัน และสิ่งหนึ่งที่ไม่สามารถดำรงอยู่ได้หากไม่มีอีกประเด็นหนึ่ง

ฟิสิกส์ควอนตัมให้คำอธิบายทางคณิตศาสตร์ในหลายประเด็นเกี่ยวกับความเป็นคู่ของอนุภาคคลื่นและปฏิสัมพันธ์ของพลังงานและสสาร มันแตกต่างจากฟิสิกส์คลาสสิกในระดับอะตอมและระดับย่อยเป็นหลัก สูตรทางคณิตศาสตร์เหล่านี้เป็นนามธรรมและการหักเงินมักไม่เป็นไปตามสัญชาตญาณ



ควอนตัมเป็นหน่วยที่เล็กที่สุดของเอนทิตีทางกายภาพที่เกี่ยวข้องกับปฏิสัมพันธ์อนุภาคมูลฐาน เป็นองค์ประกอบพื้นฐานของจักรวาล เหล่านี้คืออนุภาคที่ประกอบขึ้นเป็นอนุภาคอื่นๆ ทั้งหมด ในฟิสิกส์คลาสสิก เราสามารถแบ่งวัตถุออกเป็นส่วนเล็กๆ ได้เสมอ ในฟิสิกส์ควอนตัม สิ่งนี้เป็นไปไม่ได้

ดังนั้น โลกควอนตัมจึงเป็นชุดของปรากฏการณ์พิเศษที่อธิบายไม่ได้ตามกฎคลาสสิก ตัวอย่างเช่นควอนตัมพัวพัน, โฟโตอิเล็กทริกเอฟเฟกต์ , คอมป์ตันกระเจิงและอีกมากมาย








โลกควอนตัมมีการตีความที่ไม่ธรรมดามากมาย การตีความที่เป็นที่รู้จักกันอย่างแพร่หลายในโคเปนเฮเกนและการตีความหลายโลก ในปัจจุบัน การตีความทางเลือกเช่น "จักรวาลโฮโลแกรม" กำลังได้รับแรงผลักดัน



สมการ de Broglie



แม้ว่าฟิสิกส์ควอนตัมและกฎสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์มีความสำคัญเท่าเทียมกันต่อความเข้าใจทางวิทยาศาสตร์ของจักรวาล แต่ก็ยังมีปัญหาทางวิทยาศาสตร์มากมายที่ยังไม่ได้แก้ไขและยังไม่มีทฤษฎีที่รวมกันเป็นหนึ่ง

คำถามบางข้อในปัจจุบันคือ: เหตุใดจึงมีสสารที่สังเกตได้ในจักรวาลมากกว่าปฏิสสาร แกนเวลามีลักษณะอย่างไร? มวลมีที่มาจากอะไร?

เงื่อนงำที่สำคัญที่สุดประการหนึ่งสำหรับปัญหาเหล่านี้คือสมการของเดอ บรอกลี ซึ่งเขาได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์

สูตรนี้แสดงว่าสสารทั้งหมดมีลักษณะเป็นคู่ของคลื่น corpuscular นั่นคือ ในบางกรณีมันมีลักษณะเหมือนคลื่น และในบางกรณี - เหมือนอนุภาค สูตรนี้รวมสมการของไอน์สไตน์ E = mc^2 เข้ากับธรรมชาติของพลังงานควอนตัม



หลักฐานการทดลองรวมถึงการรบกวนของโมเลกุล C60 ฟูลเลอรีนในการทดลองกรีดคู่ ความจริงที่ว่าจิตสำนึกของเราประกอบด้วยอนุภาคควอนตัมเป็นเรื่องของทฤษฎีลึกลับมากมาย



และในขณะที่ความสัมพันธ์ระหว่างกลศาสตร์ควอนตัมกับจิตสำนึกนั้นแทบจะไม่มีมนต์ขลังเท่าที่ภาพยนตร์ลึกลับและหนังสืออ้างว่ามีนัย แต่ความหมายก็ค่อนข้างร้ายแรง

เนื่องจากสมการของ de Broglie ใช้ได้กับทุกเรื่อง เราจึงสามารถพูดได้ว่า C = hf โดยที่ C คือสติ h คือค่าคงที่ของพลังค์ และ f คือความถี่ "C" รับผิดชอบสิ่งที่เรารับรู้ว่าเป็น "ตอนนี้" ควอนตัม นั่นคือ , หน่วยขั้นต่ำของการโต้ตอบ

ผลรวมของช่วงเวลา "C" ทั้งหมดจนถึงช่วงเวลาปัจจุบันคือสิ่งที่กำหนดวิสัยทัศน์ของเราในชีวิต นี่ไม่ใช่คำกล่าวเชิงปรัชญาหรือเชิงทฤษฎี แต่เป็นผลโดยตรงของธรรมชาติควอนตัมของสสารและพลังงานทั้งหมด

สูตรนี้แสดงว่าชีวิตและความตายเป็นผลรวมเชิงนามธรรม "C"

ผลที่ตามมาอีกประการของสมการเดอบรอกลีคืออัตราการสั่นของสสารหรือพลังงานและพฤติกรรมของมันเป็นคลื่นหรืออนุภาคขึ้นอยู่กับความถี่ของกรอบอ้างอิง

ความถี่เพิ่มขึ้นเนื่องจากความเร็วสัมพันธ์กับผู้อื่นและนำไปสู่ปรากฏการณ์ต่างๆ เช่น การขยายเวลา

เหตุผลก็คือการรับรู้ของเวลาไม่เปลี่ยนแปลงเมื่อเทียบกับกรอบอ้างอิง โดยที่พื้นที่และเวลาเป็นคุณสมบัติของควอนตั้ม และไม่ใช่ในทางกลับกัน



ปฏิสสารและเวลาที่ไม่ถูกรบกวน



Hadron Collider ขนาดใหญ่ สวิตเซอร์แลนด์

ปฏิปักษ์เกิดขึ้นทุกที่ในจักรวาลที่มีการชนกันของพลังงานสูงระหว่างอนุภาค กระบวนการนี้ถูกจำลองแบบเทียมในเครื่องเร่งอนุภาค

ในขณะเดียวกันกับสสาร ปฏิสสารก็ถูกสร้างขึ้นเช่นกัน ดังนั้น การไม่มีปฏิสสารในจักรวาลจึงยังคงเป็นปัญหาที่ใหญ่ที่สุดปัญหาหนึ่งที่ยังไม่ได้แก้ไขในวิชาฟิสิกส์

โดยการดักจับอนุภาคปฏิปักษ์ในสนามแม่เหล็กไฟฟ้า เราสามารถสำรวจคุณสมบัติของพวกมันได้ สถานะควอนตัมของอนุภาคและปฏิปักษ์ใช้แทนกันได้ หากมีการใช้ตัวดำเนินการผันค่า ©, parity (P) และ time reversal (T)

นั่นคือถ้านักฟิสิกส์ซึ่งประกอบด้วยปฏิสสารจะทำการทดลองในห้องปฏิบัติการจากปฏิสสารโดยใช้สารประกอบทางเคมีและสารที่ประกอบด้วยปฏิสสาร เขาจะได้ผลลัพธ์ที่เหมือนกันทุกประการกับคู่ขนาน "ของจริง" ของเขา แต่ถ้ารวมกัน จะเกิดการปลดปล่อยพลังงานมหาศาลตามสัดส่วนของมวลของพวกมัน

เมื่อเร็ว ๆ นี้ Fermi Labs ค้นพบว่าควอนตาเช่นมีซอนย้ายจากสสารเป็นปฏิสสารและกลับมาอีกครั้งในอัตราสามล้านล้านครั้งต่อวินาที

เมื่อพิจารณาจักรวาลในกรอบอ้างอิงควอนตัม "C" จำเป็นต้องคำนึงถึงผลการทดลองทั้งหมดที่ใช้ได้กับควอนตัมด้วย รวมถึงสสารและปฏิสสารถูกสร้างขึ้นในตัวเร่งอนุภาคอย่างไร และเมสันเปลี่ยนสถานะจากสถานะหนึ่งไปอีกสถานะหนึ่งได้อย่างไร



สำหรับ C สิ่งนี้มีความหมายที่ร้ายแรง จากมุมมองของควอนตัม ทุกๆ ช่วงเวลาของ "C" มีแอนติ-C สิ่งนี้อธิบายการขาดสมมาตร เช่น ปฏิสสารในจักรวาล และยังเกี่ยวข้องกับการเลือกอิมิตเตอร์และตัวดูดซับตามอำเภอใจในทฤษฎีการดูดกลืนของ Wheeler-Feynman

เวลาที่ไม่ถูกรบกวน T ในหลักการความไม่แน่นอนคือเวลาหรือวัฏจักรที่จำเป็นสำหรับการมีอยู่ของควอนตัม

เช่นเดียวกับในกรณีของ mesons ขอบเขตของการรับรู้เวลาส่วนตัวของเรา นั่นคือช่วงของช่วงเวลาปัจจุบันคือการเปลี่ยนจาก "C" เป็น "anti-C" ช่วงเวลาแห่งการทำลายตนเองและการตีความ "C" นี้อยู่ในกรอบของแกนนามธรรมของเวลา



ถ้าเรากำหนดปฏิสัมพันธ์และพิจารณาคุณสมบัติพื้นฐานของความเป็นคู่ของอนุภาคคลื่นของควอนตัม การโต้ตอบทั้งหมดประกอบด้วยการรบกวนและการสะท้อน

แต่เนื่องจากสิ่งนี้ไม่เพียงพอที่จะอธิบายแรงพื้นฐาน จึงต้องใช้แบบจำลองที่แตกต่างกัน ซึ่งรวมถึงแบบจำลองมาตรฐาน ซึ่งทำหน้าที่เป็นสื่อกลางระหว่างพลวัตของอนุภาคย่อยของอะตอมที่รู้จักผ่านตัวพาแรง และสัมพัทธภาพทั่วไป ซึ่งอธิบายปรากฏการณ์มหภาค เช่น การโคจรของดาวเคราะห์ที่ตามวงรีในอวกาศและวงรีในกาลอวกาศ แต่แบบจำลองของไอน์สไตน์ใช้ไม่ได้ในระดับควอนตัม และแบบจำลองมาตรฐานต้องการตัวพาแรงเพิ่มเติมเพื่ออธิบายที่มาของมวล รวมสองแบบจำลองหรือทฤษฎีของทุกสิ่ง

เป็นหัวข้อของการศึกษาจำนวนมากที่ยังไม่ประสบความสำเร็จ



ทฤษฎีของทุกสิ่ง



กลศาสตร์ควอนตัมเป็นคำอธิบายทางคณิตศาสตร์ล้วนๆ ซึ่งผลเชิงปฏิบัติมักขัดแย้งกับสัญชาตญาณ แนวคิดคลาสสิก เช่น ความยาว เวลา มวล และพลังงาน สามารถอธิบายได้ในทำนองเดียวกัน

จากสมการ de Broglie เราสามารถแทนที่แนวคิดเหล่านี้ด้วยเวกเตอร์นามธรรมได้ แนวทางความน่าจะเป็นนี้กับแนวคิดหลักที่มีอยู่ในฟิสิกส์ทำให้สามารถรวมกลศาสตร์ควอนตัมกับทฤษฎีสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์ได้



สมการของ De Broglie แสดงให้เห็นว่ากรอบอ้างอิงทั้งหมดเป็นควอนตัม รวมทั้งสสารและพลังงานทั้งหมด เครื่องเร่งอนุภาคได้แสดงให้เห็นว่าสสารและปฏิสสารถูกสร้างขึ้นในเวลาเดียวกันเสมอ

ความขัดแย้งของความเป็นจริงที่เกิดขึ้นจากองค์ประกอบนามธรรมที่ตัดกันออกไปสามารถอธิบายได้โดยใช้ควอนตาเป็นกรอบอ้างอิง

พูดง่ายๆ ก็คือ เราต้องมองสิ่งต่าง ๆ ด้วยสายตาของโฟตอน กรอบอ้างอิงนั้นเป็นควอนตัมเสมอ และเป็นตัวกำหนดว่ากาลอวกาศ-เวลาถูกหาปริมาณอย่างไร

เมื่อระบบ "เพิ่มขึ้น" หรือ "ลดลง" สิ่งเดียวกันก็เกิดขึ้นกับกาลอวกาศ ในกลศาสตร์ควอนตัม นี่คือการอธิบายทางคณิตศาสตร์ว่าเป็นแอมพลิจูดความน่าจะเป็นของฟังก์ชันคลื่น และในทฤษฎีของไอน์สไตน์ เป็นการขยายเวลาและการหดตัวของความยาว

สำหรับกรอบอ้างอิงควอนตัม มวลและพลังงานสามารถกำหนดได้เฉพาะความน่าจะเป็นเชิงนามธรรมหรือเฉพาะเจาะจงมากขึ้นและสร้างรากฐานทางคณิตศาสตร์ เป็นเวกเตอร์ที่มีอยู่เมื่อเราสมมติแกนเวลาเท่านั้น พวกเขาสามารถกำหนดเป็นการรบกวนหรือการสั่นพ้องด้วยกรอบอ้างอิงที่กำหนดความสามัคคีขั้นต่ำหรือค่าคงที่กาลอวกาศ "c" เทียบเท่ากับค่าคงที่ของพลังค์ในกลศาสตร์ควอนตัม

การทดลองแสดงให้เห็นว่าการเปลี่ยนสสารเป็นพลังงานผ่านปฏิสสารทำให้เกิดรังสีแกมมาที่มีโมเมนตัมตรงกันข้าม สิ่งที่ดูเหมือนจะเป็นการเปลี่ยนแปลงคือความสัมพันธ์ระหว่างเวกเตอร์ตรงข้าม ซึ่งตีความว่าเป็นระยะทางและเวลา สสารและปฏิสสาร มวลและพลังงาน หรือการรบกวนและการสะท้อนภายในแกนเวลาที่เป็นนามธรรม "C"

ผลรวมของเวกเตอร์ตรงข้ามจะเป็นศูนย์เสมอ นี่คือสิ่งที่ทำให้เกิดกฎสมมาตรหรือการอนุรักษ์ในฟิสิกส์ หรือเหตุใดที่เวลาและพื้นที่ "c" ที่มีความเร็ว "c" จึงเป็นศูนย์เนื่องจากการหดตัวของความยาวและการขยายเวลา ผลที่ตามมาคือหลักการความไม่แน่นอนของไฮเซนเบิร์ก ซึ่งระบุว่าคุณสมบัติทางกายภาพบางคู่ เช่น ตำแหน่งและโมเมนตัม ไม่สามารถทราบได้พร้อมกันด้วยความแม่นยำสูง



ในแง่หนึ่ง อนุภาคแต่ละตัวเป็นสนามของตัวมันเอง สิ่งนี้ไม่ได้อธิบายความรู้สึกต่อเนื่องของเรา โดยที่ "C" ทำลายตัวเองภายในขอบเขตที่กำหนด แต่เมื่อเวกเตอร์เหล่านี้ถูกเพิ่มหรือเร่งแบบทวีคูณรอบและภายในแกนเวลา อัลกอริธึมทางคณิตศาสตร์พื้นฐานที่อธิบายแรงพื้นฐานสามารถก่อให้เกิดความเป็นจริงต่อเนื่องได้

จากองค์ประกอบที่เป็นนามธรรม

ดังนั้น สมการของการเคลื่อนที่แบบฮาร์มอนิกจึงถูกนำมาใช้ในหลายพื้นที่ของฟิสิกส์ที่เกี่ยวข้องกับปรากฏการณ์ที่เป็นคาบ เช่น กลศาสตร์ควอนตัมและอิเล็กโทรไดนามิก ดังนั้นหลักการสมมูลของไอน์สไตน์ ซึ่งได้มาจากแบบจำลองกาล-อวกาศ ระบุว่าไม่มีความแตกต่างระหว่างแรงโน้มถ่วงและความเร่ง

เนื่องจากแรงโน้มถ่วงเป็นแรงเมื่อพิจารณาในกรอบอ้างอิงที่สั่นเท่านั้น

สิ่งนี้แสดงให้เห็นโดยรูปก้นหอยลอการิทึม ซึ่งลดขนาดเป็นเกลียวเฮลิคัลในกรอบอ้างอิง ทำให้วัตถุหมุนและเคลื่อนที่เป็นวงโคจร ตัวอย่างเช่น แอปเปิลที่กำลังเติบโตสองลูกในกรอบอ้างอิงที่กำลังเติบโตนั้นดูเหมือนกำลังดึงดูดกันและกัน ในขณะที่ขนาดดูเหมือนจะเท่ากัน

ตรงกันข้ามเกิดขึ้นกับการรบกวน พูดง่ายๆ ก็คือ การเพิ่มขึ้นหรือลดขนาดของวัตถุเมื่อเราเข้าใกล้หรือเคลื่อนตัวออกไปนั้น ถูกกำหนดโดยการเปลี่ยนแปลงในกรอบอ้างอิง เช่น วิทยุที่ปรับคลื่นเป็นคลื่นต่างๆ เพื่อรับสถานีวิทยุ



สิ่งนี้ใช้กับแรงโน้มถ่วงด้วย ในความเป็นจริง โดยไม่คำนึงถึงกรอบอ้างอิงใด ๆ ก็ไม่มีแรงพื้นฐาน ปฏิสัมพันธ์ทั้งหมดในความต่อเนื่องทางนามธรรมของเราสามารถอธิบายได้ทางคณิตศาสตร์ในแง่ของการรบกวนและการสั่นพ้อง หากคำนึงถึงหน่วยหรือควอนตัมขั้นต่ำที่เปลี่ยนแปลงตลอดเวลาและมีการสั่นไหว

การพิสูจน์จากการทดลองมีเอฟเฟกต์ที่มองไม่เห็นในแบบจำลองมาตรฐาน ซึ่งเราจะเห็นการกระทำของกองกำลังแต่ไม่เห็นการเคลื่อนตัวของแรง



การซ้อนทับควอนตัม



ความต่อเนื่องของความเป็นจริงไม่ต้องการให้ควอนตัมมีลำดับในเวลา ควอนตัมไม่ใช่เรื่องของแนวคิดใดๆ เกี่ยวกับอวกาศและเวลา และสามารถครอบครองสถานะควอนตัมที่เป็นไปได้ทั้งหมดพร้อมกันได้ สิ่งนี้เรียกว่าการทับซ้อนของควอนตัมและแสดงให้เห็นตัวอย่างเช่นในการทดลองแบบ double slit หรือ quantum teleportation ซึ่งอิเล็กตรอนทุกตัวในจักรวาลสามารถเป็นอิเล็กตรอนตัวเดียวกันได้ ข้อกำหนดเพียงอย่างเดียวสำหรับแกนเวลาเชิงนามธรรมและความต่อเนื่องของความเป็นจริงที่สอดคล้องกันคืออัลกอริธึมสำหรับการอธิบายแบบจำลองหรือลำดับนามธรรมของเวกเตอร์

เนื่องจากความต่อเนื่องนี้กำหนดความสามารถของเราในการตระหนักรู้ในตนเอง มันจึงอยู่ภายใต้ผลทางคณิตศาสตร์ของมัน - กฎพื้นฐานของฟิสิกส์

ปฏิสัมพันธ์เป็นเพียงการตีความแบบจำลองนามธรรม นั่นคือเหตุผลที่กลศาสตร์ควอนตัมให้คำอธิบายทางคณิตศาสตร์เท่านั้น มันสามารถอธิบายรูปแบบภายในความน่าจะเป็นอนันต์เท่านั้น

เมื่อความน่าจะเป็นแสดงเป็น "C" ข้อมูลที่จำเป็นในการอธิบายช่วงเวลาปัจจุบัน หรือช่วงความน่าจะเป็น "C" จะรวมแกนเวลาด้วย ธรรมชาติของแกนเวลาเป็นหนึ่งในคำถามที่ยิ่งใหญ่ที่สุดที่ยังไม่ได้แก้ในวิชาฟิสิกส์ ซึ่งนำไปสู่การตีความใหม่ๆ ที่ได้รับความนิยมมากมาย

ตัวอย่างเช่น หลักการโฮโลแกรม - ส่วนหนึ่งของแรงโน้มถ่วงควอนตัมและทฤษฎีสตริง - แสดงให้เห็นว่าทั้งจักรวาลสามารถถูกมองว่าเป็นเพียงโครงสร้างข้อมูลสองมิติ



เวลา



ตามธรรมเนียมแล้ว เราเชื่อมโยงแนวคิดของแกนเวลากับลำดับเหตุการณ์ที่เราประสบผ่านลำดับของความทรงจำระยะสั้นและระยะยาว เราสามารถมีได้เพียงความทรงจำในอดีต ไม่ใช่อนาคต และเราคิดเสมอว่าสิ่งนี้สะท้อนถึงกาลเวลา

นักวิทยาศาสตร์เริ่มสงสัยตรรกะนี้เฉพาะเมื่อการค้นพบในกลศาสตร์ควอนตัมแสดงให้เห็นว่าปรากฏการณ์บางอย่างไม่เกี่ยวข้องกับแนวคิดเรื่องเวลาของเรา และแนวคิดเรื่องเวลาของเราเป็นเพียงการรับรู้ถึงการเปลี่ยนแปลงของพารามิเตอร์ที่สังเกตได้

สิ่งนี้ยังสะท้อนให้เห็นในการขยายเวลาและการหดตัวของความยาว ซึ่งเป็นหนึ่งในเหตุผลที่ไอน์สไตน์กำหนดให้เวลาและพื้นที่เป็นโครงสร้างเดียว

ในความหมายที่แท้จริง แนวคิดเรื่องเวลาไม่ต่างจากแนวคิดเรื่องระยะทาง

วินาทีมีค่าเท่ากับวินาทีแสง แต่ไม่เกิดร่วมกัน พูดง่ายๆ ก็คือ เนื่องจากระยะทางและเวลาเป็นสิ่งที่ตรงกันข้าม กาลเวลาจึงสามารถตีความได้ว่าเป็นระยะทางที่เดินทางด้วยเข็มนาฬิกา เมื่อมันเคลื่อนไปในทิศทางตรงกันข้ามกับเวลา

ขณะเคลื่อนที่ไปข้างหน้าในระยะไกล แท้จริงแล้วเคลื่อนที่ถอยหลังในเวลาที่เรียกว่าเวลา นั่นคือเหตุผลที่ทุกหน่วยประสบการณ์ขั้นต่ำถูกซึมซับเข้าสู่นิรันดรทันที

การตีความนี้ช่วยขจัดความไม่ลงรอยกันระหว่างการยุบฟังก์ชันคลื่นและการถอดรหัสควอนตัม แนวคิดเช่น "ชีวิต" และ "ความตาย" เป็นโครงสร้างทางปัญญาล้วนๆ และเหตุผลทางศาสนาใดๆ เกี่ยวกับชีวิตหลังความตายที่เกิดขึ้นในโลกที่ไม่อยู่ภายใต้กฎทางคณิตศาสตร์ของความเป็นจริงนี้ก็เป็นเรื่องสมมติขึ้นเช่นกัน



ผลที่ตามมาที่สำคัญอีกประการหนึ่งคือทฤษฎีบิ๊กแบงซึ่งจักรวาลมีต้นกำเนิดมาจากจุดหนึ่งนั้นเป็นความเข้าใจผิด มุมมองดั้งเดิมของกาลอวกาศซึ่งอวกาศเป็นสามมิติและเวลามีบทบาทเป็นมิติที่สี่นั้นผิด หากเราต้องการศึกษาที่มาของเอกภพ เราต้องมองไปข้างหน้า เนื่องจากเวกเตอร์เวลา "C" อยู่ตรงข้ามกับเวกเตอร์ระยะห่างที่เรารับรู้ถึงจักรวาลที่กำลังขยายตัว แม้ว่าแผนที่ชั่วคราวของจักรวาลนี้จะให้แต่แนวคิดที่เป็นนามธรรมโดยไม่คำนึงถึงพื้นฐานควอนตัม



หลักฐานการทดลองรวมถึงการเร่งการขยายตัวของเอกภพตลอดจนการวัดหลุมดำผกผันหรือถดถอย และปัญหามากมายที่เกี่ยวข้องกับ

กับทฤษฎีบิ๊กแบง เช่น ปัญหาขอบฟ้า



ผลทางระบบประสาท



การอนุมานเหล่านี้อาจก่อให้เกิดคำถามเกี่ยวกับเจตจำนงเสรี เนื่องจากดูเหมือนว่าในการรับรู้เวลาของเรา การกระทำต้องมาก่อนแล้วจึงตระหนัก

งานวิจัยส่วนใหญ่ที่ให้ความกระจ่างเกี่ยวกับคำถามนี้แสดงให้เห็นว่าการกระทำนั้นเกิดขึ้นจริงก่อนที่จะเกิดขึ้นจริง แต่มุมมองที่กำหนดขึ้นเองนั้นอาศัยความเข้าใจผิดเรื่องเวลา ดังที่แสดงโดยคำอธิบายทางคณิตศาสตร์ของความน่าจะเป็นในกลศาสตร์ควอนตัม



การตีความเหล่านี้จะมีความสำคัญสำหรับการวิจัยทางระบบประสาทในอนาคต เนื่องจากแสดงให้เห็นว่าวงจรประสาทใดๆ เป็นเวกเตอร์ที่กำหนดความไม่สอดคล้องกันของความรู้ความเข้าใจและการรบกวนหรือการสั่นพ้องใน "C" ความสามารถในการเข้าใจและเปลี่ยนแปลงเวกเตอร์เหล่านี้อย่างมีสติ ซึ่งได้รับมาเป็นเวลากว่าพันล้านปีของวิวัฒนาการ เป็นการยืนยันว่าระบบความเชื่อของเรามีความสำคัญต่อการขยายการรับรู้ของเราอย่างไร และสิ่งเหล่านี้ส่งผลต่อความจำในการทำงานของเราอย่างไร ซึ่งมีหน้าที่รับผิดชอบในความสามารถของเราในการเชื่อมต่อ และสำหรับ กระบวนการทางประสาทที่สร้างความหมาย นอกจากนี้ยังอธิบายว่าจิตสำนึกประดิษฐ์จะต้องใช้เครือข่าย

โปรเซสเซอร์อิสระ แทนที่จะเป็นลำดับเชิงเส้นของอัลกอริธึมที่ซับซ้อน



การตีความที่จำกัด



Athene Unified Theory เป็นวิธีแก้ปัญหาที่รวมควอนตัมฟิสิกส์และสัมพัทธภาพ แม้ว่ามันจะตอบคำถามมากมายในวิชาฟิสิกส์ที่แสดงไว้ที่นี่ แต่นี่เป็นการตีความที่จำกัดของฉันเกี่ยวกับเดือนแรกของการวิจัยของเขา

ไม่ว่าผลลัพธ์จะเป็นอย่างไร เป็นที่แน่ชัดว่าเราได้เข้าสู่ยุคที่วิทยาศาสตร์เปิดกว้างสำหรับทุกคน และถ้าเราให้อินเทอร์เน็ตเข้าถึงได้และเป็นกลาง เราก็สามารถทดสอบความถูกต้องของความคิดของเรา พัฒนาจินตนาการของเราด้วยการสร้างความสัมพันธ์ใหม่ และเราสามารถพัฒนาความเข้าใจต่อไปได้

จักรวาลและจิตใจ



บทส่งท้าย



ในกลศาสตร์ควอนตัม เราได้เรียนรู้ที่จะใช้แนวทางที่แตกต่างออกไปสู่ความเป็นจริง และมองทุกอย่างเป็นความน่าจะเป็นมากกว่าความแน่นอน ในทางคณิตศาสตร์ ทุกอย่างเป็นไปได้

ทั้งในทางวิทยาศาสตร์และในชีวิตประจำวัน ความสามารถในการคำนวณหรือเดาความน่าจะเป็นนั้นพิจารณาจากความสามารถทางปัญญาของเราในการจดจำรูปแบบต่างๆ

ยิ่งเราเปิดเผยมากเท่าไร เราก็จะมองเห็นรูปแบบเหล่านี้ได้ชัดเจนขึ้นและอิงจากการกระทำของเราด้วยความน่าจะเป็นที่สมเหตุสมผล

เนื่องจากโดยธรรมชาติของซีกซ้ายของเราที่จะปฏิเสธความคิดที่ไม่เข้ากับมุมมองปัจจุบันของเรา ยิ่งเรายึดติดกับความเชื่อมากเท่าไหร่ เราก็ยิ่งมีตัวเลือกน้อยลงสำหรับตัวเราเองด้วยสติเท่านั้น แต่ด้วยการควบคุมกระบวนการนี้ เราจะขยายความตระหนักในตนเองและเพิ่มเจตจำนงเสรีของเรา

พวกเขากล่าวว่าปัญญามาพร้อมกับอายุ แต่ด้วยความเปิดกว้างและความสงสัย - หลักการทางวิทยาศาสตร์ที่สำคัญ - เราไม่จำเป็นต้องมีการลองผิดลองถูกเป็นเวลาหลายทศวรรษเพื่อตัดสินว่าความเชื่อใดของเราที่อาจผิด

คำถามไม่ใช่ว่าความเชื่อของเราจริงหรือไม่ แต่ความผูกพันทางอารมณ์ของเรากับพวกเขาจะทำดีหรือเป็นอันตราย



ทางเลือกที่เสรีไม่มีอยู่จริงตราบใดที่เรามีอารมณ์ผูกพันกับระบบความเชื่อ เมื่อเรามีความตระหนักในตนเองมากพอที่จะเข้าใจสิ่งนี้ เราก็สามารถทำงานร่วมกันเพื่อทำความเข้าใจความน่าจะเป็นของสิ่งที่จะเป็นประโยชน์ต่อเรามากที่สุด

“การพัฒนากลศาสตร์ควอนตัมทำให้มุมมองทางวิทยาศาสตร์แบบคลาสสิกของเราถูกวิพากษ์วิจารณ์อย่างที่ไม่เคยเกิดขึ้นมาก่อน ความตระหนักในตนเองและความเต็มใจที่จะแก้ไขสมมติฐานของเรา ซึ่งได้รับการทดสอบอย่างต่อเนื่องโดยวิทยาศาสตร์และมนุษยชาติ จะเป็นตัวกำหนดขอบเขตที่เราบรรลุความเข้าใจอย่างลึกซึ้งในจิตใจและจักรวาล

ฟิสิกส์เป็นศาสตร์ที่ลึกลับที่สุดในบรรดาศาสตร์ทั้งหมด ฟิสิกส์ทำให้เราเข้าใจโลกรอบตัวเรา กฎฟิสิกส์มีความสมบูรณ์และใช้ได้กับทุกคนโดยไม่มีข้อยกเว้น โดยไม่คำนึงถึงบุคคลและสถานะทางสังคม

บทความนี้มีไว้สำหรับผู้ที่มีอายุมากกว่า 18 ปี

คุณอายุเกิน 18 แล้วหรือยัง

การค้นพบขั้นพื้นฐานในฟิสิกส์ควอนตัม

ไอแซก นิวตัน, นิโคลา เทสลา, อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ และคนอื่นๆ อีกมากเป็นแนวทางที่ดีของมนุษยชาติในโลกมหัศจรรย์ของฟิสิกส์ ซึ่งเหมือนกับผู้เผยพระวจนะ ได้เปิดเผยความลับที่ยิ่งใหญ่ที่สุดของจักรวาลแก่มนุษยชาติและความสามารถในการควบคุมปรากฏการณ์ทางกายภาพ หัวที่สดใสของพวกเขาตัดผ่านความมืดของความเขลาของคนส่วนใหญ่ที่ไร้เหตุผล และเฉกเช่นดาวนำทาง แสดงให้เห็นหนทางสู่มนุษยชาติในความมืดมิดของราตรีกาล หนึ่งในตัวนำเหล่านี้ในโลกของฟิสิกส์คือ Max Planck บิดาแห่งฟิสิกส์ควอนตัม

Max Planck ไม่ได้เป็นเพียงผู้ก่อตั้งฟิสิกส์ควอนตัมเท่านั้น แต่ยังเป็นผู้แต่งทฤษฎีควอนตัมที่มีชื่อเสียงระดับโลกอีกด้วย ทฤษฎีควอนตัมเป็นองค์ประกอบที่สำคัญที่สุดของฟิสิกส์ควอนตัม ทฤษฎีนี้อธิบายการเคลื่อนไหว พฤติกรรม และปฏิสัมพันธ์ของอนุภาคขนาดเล็กอย่างง่ายๆ ผู้ก่อตั้งฟิสิกส์ควอนตัมยังนำผลงานทางวิทยาศาสตร์อื่น ๆ อีกมากมายมาให้เราซึ่งได้กลายเป็นรากฐานที่สำคัญของฟิสิกส์สมัยใหม่:

• ทฤษฎีการแผ่รังสีความร้อน
• ทฤษฎีสัมพัทธภาพพิเศษ
• การวิจัยด้านอุณหพลศาสตร์
• การวิจัยในสาขาทัศนศาสตร์

ทฤษฎีฟิสิกส์ควอนตัมเกี่ยวกับพฤติกรรมและปฏิสัมพันธ์ของอนุภาคขนาดเล็กกลายเป็นพื้นฐานสำหรับฟิสิกส์ของสสารควบแน่น ฟิสิกส์อนุภาคมูลฐาน และฟิสิกส์พลังงานสูง ทฤษฎีควอนตัมอธิบายแก่เราถึงแก่นแท้ของปรากฏการณ์มากมายในโลกของเรา ตั้งแต่การทำงานของคอมพิวเตอร์อิเล็กทรอนิกส์ไปจนถึงโครงสร้างและพฤติกรรมของเทห์ฟากฟ้า Max Planck ผู้สร้างทฤษฎีนี้ ด้วยการค้นพบของเขาทำให้เราเข้าใจแก่นแท้ของหลายสิ่งหลายอย่างในระดับอนุภาคมูลฐาน แต่การสร้างทฤษฎีนี้อยู่ไกลจากข้อดีเพียงอย่างเดียวของนักวิทยาศาสตร์ เขาเป็นคนแรกที่ค้นพบกฎพื้นฐานของจักรวาล นั่นคือกฎแห่งการอนุรักษ์พลังงาน การมีส่วนร่วมทางวิทยาศาสตร์ของ Max Planck นั้นยากที่จะประเมินค่าสูงไป กล่าวโดยสรุป การค้นพบของเขานั้นประเมินค่าไม่ได้ในด้านฟิสิกส์ เคมี ประวัติศาสตร์ วิธีการ และปรัชญา

ทฤษฎีสนามควอนตัม

โดยสังเขป ทฤษฎีสนามควอนตัมเป็นทฤษฎีคำอธิบายของอนุภาคขนาดเล็ก เช่นเดียวกับพฤติกรรมในอวกาศ ปฏิสัมพันธ์ระหว่างกัน และการเปลี่ยนแปลงร่วมกัน ทฤษฎีนี้ศึกษาพฤติกรรมของระบบควอนตัมภายในระดับอิสระที่เรียกว่า ชื่อที่สวยงามและโรแมนติกนี้ไม่ได้บอกอะไรพวกเราหลายคน สำหรับหุ่นจำลอง ระดับความเป็นอิสระคือจำนวนพิกัดอิสระที่จำเป็นในการระบุการเคลื่อนที่ของระบบกลไก พูดง่ายๆ คือ องศาอิสระเป็นลักษณะของการเคลื่อนไหว การค้นพบที่น่าสนใจในด้านปฏิสัมพันธ์ของอนุภาคมูลฐานถูกสร้างขึ้นโดย Steven Weinberg เขาค้นพบกระแสที่เรียกว่าเป็นกลาง - หลักการปฏิสัมพันธ์ระหว่างควาร์กและเลปตอนซึ่งเขาได้รับรางวัลโนเบลในปี 2522

ทฤษฎีควอนตัมของแมกซ์พลังค์

ในยุคศตวรรษที่สิบแปด นักฟิสิกส์ชาวเยอรมัน มักซ์ พลังค์ ได้ทำการศึกษาการแผ่รังสีความร้อนและในที่สุดก็ได้รับสูตรสำหรับการกระจายพลังงาน สมมติฐานควอนตัมที่เกิดขึ้นในระหว่างการศึกษาเหล่านี้เป็นจุดเริ่มต้นของฟิสิกส์ควอนตัมเช่นเดียวกับทฤษฎีสนามควอนตัมที่ค้นพบในปี 1900 ทฤษฎีควอนตัมของพลังค์คือในระหว่างการแผ่รังสีความร้อน พลังงานที่ผลิตได้จะถูกปล่อยออกมาและดูดซับไม่ต่อเนื่องแต่เป็นตอน ๆ แบบควอนตัม ปี 1900 ต้องขอบคุณการค้นพบนี้ของ Max Planck จึงเป็นปีเกิดของกลศาสตร์ควอนตัม นอกจากนี้ยังควรกล่าวถึงสูตรของพลังค์ โดยสรุปสาระสำคัญมีดังนี้ - ขึ้นอยู่กับอัตราส่วนของอุณหภูมิร่างกายและการแผ่รังสี

ทฤษฎีควอนตัมกลศาสตร์ของโครงสร้างของอะตอม

ทฤษฎีทางกลควอนตัมของโครงสร้างของอะตอมเป็นหนึ่งในทฤษฎีพื้นฐานของแนวคิดในฟิสิกส์ควอนตัม และแน่นอนในฟิสิกส์โดยทั่วไป ทฤษฎีนี้ช่วยให้เราเข้าใจโครงสร้างของทุกสิ่งที่เป็นวัตถุและเปิดม่านของความลับเหนือสิ่งที่ประกอบด้วยจริง และข้อสรุปจากทฤษฎีนี้เป็นสิ่งที่คาดไม่ถึงมาก พิจารณาโครงสร้างของอะตอมโดยสังเขป อะตอมทำมาจากอะไร? อะตอมประกอบด้วยนิวเคลียสและเมฆอิเล็กตรอน พื้นฐานของอะตอมซึ่งเป็นนิวเคลียสของมันมีมวลเกือบทั้งหมดของอะตอมเอง - มากกว่า 99 เปอร์เซ็นต์ นิวเคลียสมีประจุเป็นบวกเสมอ และเป็นตัวกำหนดองค์ประกอบทางเคมีที่อะตอมเป็นส่วนหนึ่ง สิ่งที่น่าสนใจที่สุดเกี่ยวกับนิวเคลียสของอะตอมก็คือมันประกอบด้วยมวลเกือบทั้งหมดของอะตอม แต่ในขณะเดียวกันก็มีปริมาตรเพียงหนึ่งหมื่นเท่านั้น อะไรต่อจากนี้? และผลสรุปก็คาดไม่ถึงมาก ซึ่งหมายความว่าสสารหนาแน่นในอะตอมมีเพียงหนึ่งหมื่นเท่านั้น แล้วอย่างอื่นล่ะ? ทุกสิ่งทุกอย่างในอะตอมคือเมฆอิเล็กตรอน

เมฆอิเล็กตรอนนั้นไม่คงที่และที่จริงแล้วไม่ใช่สสารที่เป็นวัตถุ เมฆอิเล็กตรอนเป็นเพียงความน่าจะเป็นที่อิเล็กตรอนจะปรากฎในอะตอม นั่นคือ นิวเคลียสมีเพียงหนึ่งในหมื่นในอะตอม และทุกสิ่งทุกอย่างเป็นความว่างเปล่า และถ้าเราพิจารณาว่าวัตถุทั้งหมดรอบตัวเรา ตั้งแต่ฝุ่นละอองไปจนถึงเทห์ฟากฟ้า ดาวเคราะห์ และดาวฤกษ์ ประกอบด้วยอะตอม ปรากฎว่าวัตถุทุกอย่างจริงๆ แล้วมีความว่างเปล่ามากกว่า 99 เปอร์เซ็นต์ ทฤษฏีนี้ดูไม่น่าเชื่อเลย และอย่างน้อยผู้เขียนก็เป็นคนประสาทหลอน เพราะสิ่งต่าง ๆ ที่มีอยู่รอบตัวมีความคงเส้นคงวา มีน้ำหนัก และสามารถสัมผัสได้ จะประกอบด้วยความว่างเปล่าได้อย่างไร? มีข้อผิดพลาดเกิดขึ้นในทฤษฎีโครงสร้างของสสารนี้หรือไม่? แต่ไม่มีข้อผิดพลาดที่นี่

วัตถุทั้งหมดปรากฏหนาแน่นเพียงเพราะปฏิสัมพันธ์ระหว่างอะตอม สิ่งต่าง ๆ มีความคงตัวที่เป็นของแข็งและหนาแน่นเนื่องจากแรงดึงดูดหรือแรงผลักระหว่างอะตอมเท่านั้น สิ่งนี้ทำให้มั่นใจได้ถึงความหนาแน่นและความแข็งของผลึกตาข่ายของสารเคมี ซึ่งวัสดุทุกอย่างประกอบด้วย แต่จุดที่น่าสนใจ ตัวอย่างเช่น เมื่อสภาพอุณหภูมิของสิ่งแวดล้อมเปลี่ยนแปลง พันธะระหว่างอะตอม กล่าวคือ ความดึงดูดและการขับไล่ของพวกมัน สามารถอ่อนตัวลงได้ ซึ่งทำให้ผลึกขัดแตะอ่อนตัวลงและกระทั่งถึงขั้นการทำลายล้าง อธิบายการเปลี่ยนแปลงคุณสมบัติทางกายภาพของสารเมื่อถูกความร้อน ตัวอย่างเช่น เมื่อถูกความร้อน เหล็กจะกลายเป็นของเหลวและสามารถขึ้นรูปเป็นรูปทรงใดก็ได้ และเมื่อน้ำแข็งละลาย การสลายตัวของผลึกขัดแตะจะนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงสถานะของสสาร และเปลี่ยนจากของแข็งเป็นของเหลว เหล่านี้เป็นตัวอย่างที่ชัดเจนของการอ่อนตัวของพันธะระหว่างอะตอม และเป็นผลให้อ่อนตัวลงหรือถูกทำลายของโครงผลึกคริสตัล และปล่อยให้สารกลายเป็นอสัณฐาน และสาเหตุของการแปรสภาพลึกลับเช่นนี้ก็เพราะว่าสสารประกอบด้วยสสารหนาแน่นเพียงหนึ่งหมื่นเท่านั้น และสิ่งอื่นที่เหลือล้วนแต่เป็นความว่างเปล่า

และสารต่างๆ ดูเหมือนจะเป็นของแข็งเพียงเพราะพันธะที่แข็งแกร่งระหว่างอะตอม โดยที่ความอ่อนลงของสาร สารจะเปลี่ยนไป ดังนั้น ทฤษฎีควอนตัมของโครงสร้างของอะตอมทำให้เรามองโลกรอบตัวเราแตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง

ผู้ก่อตั้งทฤษฎีอะตอม Niels Bohr เสนอแนวคิดที่น่าสนใจว่าอิเล็กตรอนในอะตอมไม่แผ่พลังงานออกมาอย่างต่อเนื่อง แต่เฉพาะในช่วงเวลาของการเปลี่ยนแปลงระหว่างวิถีการเคลื่อนที่ของพวกมัน ทฤษฎีของบอร์ช่วยอธิบายกระบวนการภายในอะตอมหลายอย่าง และยังทำให้เกิดความก้าวหน้าในด้านวิทยาศาสตร์เคมี โดยอธิบายขอบเขตของตารางที่สร้างโดยเมนเดเลเยฟ ตามองค์ประกอบสุดท้ายที่สามารถดำรงอยู่ในเวลาและพื้นที่มีหมายเลขลำดับที่หนึ่งร้อยสามสิบเจ็ด และองค์ประกอบที่เริ่มต้นจากหนึ่งร้อยสามสิบแปดไม่สามารถมีอยู่ได้ เนื่องจากการมีอยู่ขององค์ประกอบนั้นขัดแย้งกับทฤษฎีสัมพัทธภาพ นอกจากนี้ ทฤษฎีของบอร์ยังอธิบายธรรมชาติของปรากฏการณ์ทางกายภาพเช่นสเปกตรัมอะตอม

เหล่านี้เป็นสเปกตรัมปฏิสัมพันธ์ของอะตอมอิสระที่เกิดขึ้นเมื่อพลังงานถูกปล่อยออกมาระหว่างกัน ปรากฏการณ์ดังกล่าวเป็นเรื่องปกติของก๊าซ ไอระเหย และสารในสถานะพลาสมา ดังนั้น ทฤษฎีควอนตัมจึงทำให้เกิดการปฏิวัติในโลกของฟิสิกส์ และช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถก้าวหน้าได้ไม่เพียงแค่ในสาขาวิทยาศาสตร์นี้เท่านั้น แต่ยังรวมถึงในสาขาวิทยาศาสตร์ที่เกี่ยวข้องอีกมากมาย เช่น เคมี อุณหพลศาสตร์ ทัศนศาสตร์ และปรัชญา และยังช่วยให้มนุษยชาติสามารถเจาะความลับของธรรมชาติของสิ่งต่างๆได้

ยังมีอีกหลายอย่างที่มนุษย์ต้องทำในจิตสำนึกของมันเพื่อที่จะได้ตระหนักถึงธรรมชาติของอะตอม เพื่อทำความเข้าใจหลักการของพฤติกรรมและปฏิสัมพันธ์ของพวกมัน เมื่อเข้าใจอย่างนี้แล้ว เราก็จะสามารถเข้าใจธรรมชาติของโลกรอบตัวเราได้ เพราะทุกสิ่งที่อยู่รอบตัวเรา เริ่มจากอนุภาคฝุ่นและลงท้ายด้วยดวงอาทิตย์เอง และเราเอง - ทุกสิ่งประกอบด้วยอะตอมซึ่งมีลักษณะลึกลับ และอัศจรรย์และเต็มไปด้วยความลับมากมาย