Отсортированно по тегу "голографический принцип", найдено 19 записей
Возможно, сила тяготения и одно из пространственных измерений возникают в результате взаимодействия частиц и полей, существующих в трехмерном мире. Всем нам хорошо знакомы три пространственных измерения: вверх-вниз, влево-вправо и вперед-назад. Четырехмерную комбинацию пространства и времени принято называть пространством-временем. Таким образом, мы живем в четырехмерной вселенной. Так ли это?
читатьВозможно, ли распространить голографический подход, уходящий корнями в термодинамику чёрных дыр на описание динамики Вселенной? Начнем с простых оценок. Сравним близость к чёрной дыре Земли, Солнца и видимой Вселенной. Рассмотрим гравитационный (шварцшильдовский) $r_g$ и физический $R$ радиусы Земли и Солнца. Для Солнца $R\simeq 7\times 10^{5}$ км, а $r_g\simeq 3$ км. Для Земли $R\simeq 6400$ км, а $r_g\simeq 0.884 $ cм.
Эти объекты совсем не похожи на чёрную дыру. Выполним аналогичную оценку для видимой части Вселенной, приняв за ее размер хаббловский радиус $R_{H}=cH^{-1}$ $$r_{g,univ}=\frac{2GM_{univ}}{c^2};$$ $$R_{H}=cH^{-1};$$ $$M_{univ}=\frac{4\pi }{3}R_H^{3}\rho;$$ $$H^2=\frac{8\pi G}{3}\rho \to \rho =\frac{3H^2}{8\pi G};$$ $$M_{univ}=\frac{4\pi }{3}R_H^3\frac{3H^2}{8\pi G}=\frac{c^2R_H}{2G};$$ $$R_H=\frac{2GM_{univ}}{c^2}=r_{g,univ}$$ Впечатляющее 'совпадение', позволяющее использовать при голографическом описании
Вселенной аргументацию термодинамики чёрных дыр. Как мы видели выше, ключевым местом голографического подхода является исключение гравитации из числа фундаментальных сил и придание ей статуса энтропийной силы.
Используя данную аналогию можно приписать поверхности хаббловского радиуса температуру Хокинга. Оценим температуру хаббловской сферы, рассматривая ее как голографический экран. Для требуемой оценки воспользуемся 'близостью' видимой Вселенной к чёрной дыре. Преобразуем эту формулу, используя первое уравнение Фридмана $$T_{BH}=\frac{\hbar c^3}{8\pi Gk_{_B}M}=\frac{1}{3}\frac{\hbar c^3}{k_{_B}}\frac{\rho }{MH^2}=\frac 13\frac{\hbar c^3}{k_{_B}}\frac 1 {VH^2}$$ Подставляя $V=\frac{4\pi }{3}R_H^3$ и учитывая, что хаббловский радиус равен $R_H=cH^{-1},$ получим для температуры хаббловской сферы $$T_{H}=\frac{\hbar H}{4\pi k_{_B}}\sim 10^{-30} K$$ Как будет показано ниже, не составляет труда получить уравнения Фридмана, описывающие динамику Вселенной из голографического принципа, не привлекая представлений о гравитации и уравнений Эйнштейна. Будет показано что они получаются аналогично уравнениям Ньютона, при условии если в качестве голографического экрана принимать хаббловский радиус.
Предложение не рассматривать гравитацию как фундаментальную силу природы имеет длинную историю. Первая идея была предложена Сахаровым в 1967 году. Эта идея получила дальнейшее развитие после открытия в 70-е годы термодинамических свойств чёрных дыр.
Геометрические особенности термодинамических величин чёрных дыр привели Якобсона к интересному вопросу: можно ли вывести уравнения Эйнштейна для гравитационного поля из термодинамики. Оказывается это действительно возможно, и ниже мы продемонстрируем, как эта возможность может быть реализована с помощью современной 'голографической техники'.
Этот обзор является продолжением
- О принципах в физике
- Голографическая принцип - первая встреча
- Термодинамика чёрных дыр
- Голографическая динамика - шагами Э. Верлинде
Черные дыры — одни из самых необыкновенных объектов, предсказываемых общей теорией относительности Эйнштейна. У них интересная история, поскольку они преподнесли теоретикам немало неожиданностей и позволили лучше понять природу пространства-времени.
Согласно теории всемирного тяготения Исаака Ньютона, если подбросить предмет, он упадет под действием земного притяжения. А можно ли запустить его с такой скоростью, чтобы он не вернулся на Землю? Можно.
Если придать ему скорость выше второй космической (около 11 $km\,c^{-1}$), тогда он покинет гравитационное поле планеты. Эта скорость выхода зависит от массы и радиуса земного шара. Если бы Земля была массивнее при ее нынешнем размере или имела бы меньший радиус, то она была бы выше.А что если плотность и масса космического тела настолько велики, что скорость выхода из его гравитационного поля выше скорости света? Такое тело будет представляться внешнему наблюдателю абсолютно черным, поскольку свет его покинуть не может.
читатьХотя теория струн была описана выше как теория квантовой гравитации, она возникла как попытка описать адроны. Струнное описание объяснило некоторые особенности спектра адронов, типа траекторий Редже, и т.д . Мы теперь знаем, что адроны описываются QCD, но нам все еще весьма трудно делать вычисления при низких энергиях из-за большой константы взаимодействия. Фактически мы ожидаем конфайнмента.
Заключительная часть перевода, уже ставшей классикой статьи
Популярную версию статьи этого же автора: Черные дыры и структура пространства-времени
Подборка статей по теории струн
Настоятельно рекомендуется также ознакомится со статьей Голографический принцип: не первая встреча - некоторые её части будут нужны в дальнейшем
читатьИз всех сил природы гравитация, очевидно, наиболее универсальна. Гравитация влияет и реагирует на все что обладает энергией, она имеет непосредственное отношение к структуре пространства-времени. Универсальная природа гравитации также раскрывается в том, что ее уравнения сходны с уравнениями термодинамики и гидродинамики. До сегодняшнего времени не найдено объяснения этого сходства.
Гравитация властвует на огромных расстояниях, но ее влияние незаметно на малых дистанциях, ее основные законы были протестированы лишь на расстояниях больших миллиметра. Гравитацию также гораздо сложнее увязать с квантовой механикой, нежели все прочие силы. Поэтому объединение, на микроскопическом уровне, гравитации с другими силами Природы, может оказаться неверным подходом. Известно, что это порождает множество проблем, приводит к загадкам и парадоксам. Струнная теория до некоторой степени решает их, но не все. Все же мы должны выяснить чему нас учит решение струнной теории.
читать
