Kev txwv ntawm physics thiab kev sim lub cev

Ib puas xyoo dhau los, qhov xwm txheej hauv physics yog qhov txawv ntawm niaj hnub no. Nyob rau hauv txhais tes ntawm cov kws tshawb fawb yog cov txiaj ntsig ntawm kev sim ua pov thawj uas tau rov ua dua ntau zaus, uas, txawm li cas los xij, feem ntau tsis tuaj yeem piav qhia siv cov kev xav ntawm lub cev uas twb muaj lawm. Kev paub meej ua ntej kev xav. Theorists yuav tsum tau mus ua hauj lwm.

Tam sim no, qhov sib npaug yog leaning rau theorists uas nws cov qauv txawv heev ntawm qhov pom los ntawm kev ua tau zoo xws li txoj hlua txoj hlua. Thiab nws zoo nkaus li tias muaj ntau thiab ntau qhov teeb meem tsis daws teeb meem hauv physics (1).

1. Qhov tseem ceeb tshaj plaws niaj hnub tiam sis thiab cov teeb meem hauv physics - kev pom

Tus naas ej Polish physicist, prof. Andrzej Staruszkiewicz thaum lub sij hawm "Limits of Knowledge in Physics" debate thaum Lub Rau Hli 2010 ntawm Ignatianum Academy hauv Krakow tau hais tias: "Kev paub txog kev paub tau loj hlob ntau dhau xyoo dhau los, tab sis thaj chaw ntawm kev tsis paub tau loj hlob ntau dua. (…) Qhov kev tshawb pom ntawm kev sib txheeb dav dav thiab quantum mechanics yog qhov ua tiav ntawm tib neeg txoj kev xav, piv rau Newton, tab sis lawv ua rau cov lus nug ntawm kev sib raug zoo ntawm ob lub qauv, ib lo lus nug uas nws qhov ntsuas ntawm qhov nyuaj tsuas yog poob siab. Hauv qhov xwm txheej no, cov lus nug tshwm sim: peb puas tuaj yeem ua qhov no? Puas yog peb qhov kev txiav txim siab thiab lub siab xav mus rau hauv qab ntawm qhov tseeb yuav ua tau raws li cov kev nyuaj uas peb ntsib?”

Kev sim stalemate

Tau ob peb lub hlis tam sim no, lub ntiaj teb ntawm physics tau ua haujlwm ntau dua li niaj zaus nrog kev sib cav ntau dua. Nyob rau hauv phau ntawv journal Nature, George Ellis thiab Joseph Silk tau luam tawm ib tsab xov xwm hauv kev tiv thaiv kev ncaj ncees ntawm physics, thuam cov neeg uas tab tom npaj yuav ncua kev sim mus sim qhov tseeb cosmological theories mus txog qhov tsis muaj qhov "tag kis". Lawv yuav tsum yog tus cwj pwm los ntawm "tsim elegance" thiab piav qhia tus nqi. "Qhov no rhuav tshem cov kev lig kev cai uas muaj hnub nyoog ntau pua xyoo uas kev paub txog kev paub txog kev paub txog kev paub txog qhov tseeb," cov kws tshawb fawb thunder. Qhov tseeb qhia tau meej meej tias "kev sim ua tsis tiav" hauv cov physics niaj hnub no.

Cov kev xav tshiab kawg txog qhov xwm txheej thiab cov qauv ntawm lub ntiaj teb thiab lub Ntiaj Teb, raws li txoj cai, tsis tuaj yeem txheeb xyuas los ntawm kev sim muaj rau noob neej.

Los ntawm kev tshawb pom Higgs boson, cov kws tshawb fawb tau "ua tiav" Tus Qauv Qauv. Txawm li cas los xij, lub ntiaj teb ntawm physics tsis txaus siab. Peb paub txog tag nrho cov quarks thiab lepton, tab sis peb tsis muaj lub tswv yim yuav ua li cas los daws qhov no nrog Einstein txoj kev xav ntawm lub ntiajteb txawj nqus. Peb tsis paub yuav ua li cas muab quantum mechanics nrog lub ntiajteb txawj nqus los tsim ib txoj kev xav ntawm quantum gravity. Peb kuj tsis paub tias Big Bang yog dab tsi (los yog nws tshwm sim tiag tiag!) (2).

Tam sim no, cia peb hu nws classical physicists, cov kauj ruam tom ntej tom qab Standard Model yog supersymmetry, uas kwv yees hais tias txhua lub hauv paus particle paub rau peb muaj "tus khub".

Qhov no muab ob npaug rau tag nrho cov tsev thaiv ntawm qhov teeb meem, tab sis txoj kev xav haum zoo kawg nkaus rau hauv cov lej sib npaug thiab, qhov tseem ceeb, muaj lub sijhawm los daws qhov tsis paub meej ntawm cosmic tsaus teeb meem. Nws tseem tsuas yog tos rau cov txiaj ntsig ntawm kev sim ntawm Loj Hadron Collider, uas yuav lees paub qhov muaj nyob ntawm supersymmetric hais.

Txawm li cas los xij, tsis muaj qhov kev tshawb pom no tseem tsis tau hnov ​​​​los ntawm Geneva. Tau kawg, qhov no tsuas yog qhov pib ntawm qhov tshiab ntawm LHC, nrog rau ob zaug qhov cuam tshuam lub zog (tom qab kev kho thiab hloov kho tsis ntev los no). Hauv ob peb lub hlis, lawv tuaj yeem tua champagne corks hauv kev ua koob tsheej ntawm supersymmetry. Txawm li cas los xij, yog tias qhov no tsis tshwm sim, ntau tus kws kho mob ntseeg tias cov kev xav ntawm supersymmetric yuav tsum tau maj mam tshem tawm, nrog rau cov superstring, uas yog raws li supersymmetry. Vim li cas yog tias Loj Collider tsis lees paub cov kev xav no, yog li cas?

Txawm li cas los xij, muaj qee tus kws tshawb fawb tsis xav li ntawd. Vim hais tias txoj kev xav ntawm supersymmetry yog heev "zoo nkauj yuav tsis ncaj ncees lawm."

Yog li ntawd, lawv npaj siab rov ntsuam xyuas lawv qhov sib npaug txhawm rau ua pov thawj tias cov khoom loj ntawm cov khoom siv supersymmetric tsuas yog sab nraud ntawm LHC. Cov theorists yog heev. Lawv cov qauv yog qhov zoo ntawm kev piav qhia qhov tshwm sim uas tuaj yeem ntsuas thiab txheeb xyuas qhov kev sim. Yog li ntawd ib tug yuav nug yog vim li cas peb yuav tsum tsis suav nrog txoj kev loj hlob ntawm cov theories uas peb (tsis tau) paub empirically. Qhov no puas yog qhov tsim nyog thiab kev tshawb fawb?

ntug los ntawm tsis muaj dab tsi

Lub ntuj sciences, tshwj xeeb tshaj yog physics, yog raws li naturalism, uas yog, nyob rau hauv kev ntseeg hais tias peb muaj peev xwm piav qhia txhua yam siv lub zog ntawm xwm. Lub luag haujlwm ntawm kev tshawb fawb raug txo kom txiav txim siab txog kev sib raug zoo ntawm ntau qhov ntau uas piav txog qhov tshwm sim lossis qee cov qauv uas muaj nyob hauv qhov xwm txheej. Physics tsis cuam tshuam nrog cov teeb meem uas tsis tuaj yeem piav qhia txog lej, uas tsis tuaj yeem rov ua dua. Qhov no yog, ntawm lwm yam, yog vim li cas rau nws txoj kev vam meej. Cov lus piav qhia lej siv los ua qauv ntawm cov xwm txheej ntuj tau ua pov thawj tias ua tau zoo heev. Kev ua tiav ntawm natural science tau ua rau lawv cov kev xav dav dav. Cov kev taw qhia xws li cov tswv yim tswv yim lossis cov khoom siv tshawb fawb tau tsim, uas tau hloov pauv cov txiaj ntsig ntawm kev tshawb fawb ntuj, tau txais ua ntej kawg ntawm lub xyoo pua XNUMX, mus rau hauv lub teb ntawm lub tswv yim.

Nws zoo li peb tuaj yeem paub tag nrho lub ntiaj teb, tias muaj kev txiav txim siab tiav hauv qhov xwm txheej, vim tias peb tuaj yeem txiav txim siab seb lub ntiaj teb yuav txav li cas hauv ntau lab xyoo, lossis lawv tsiv li cas ntau lab xyoo dhau los. Cov kev ua tiav no tau ua rau muaj kev txaus siab uas ua rau tib neeg lub siab. Rau ib qho kev txiav txim siab, methodological naturalism txhawb txoj kev loj hlob ntawm natural science txawm niaj hnub no. Txawm li cas los xij, muaj qee cov ntsiab lus txiav tawm uas zoo li qhia tau hais tias muaj kev txwv ntawm cov txheej txheem naturalistic.

Yog hais tias lub ntiaj teb no txwv nyob rau hauv ntim thiab sawv "tawm ntawm tsis muaj dab tsi" (3), tsis ua txhaum txoj cai ntawm kev txuag lub zog, piv txwv li, raws li ib tug fluctuation, ces yuav tsum tsis muaj kev hloov nyob rau hauv nws. Lub sijhawm no, peb tab tom saib lawv. Sim daws qhov teeb meem no los ntawm lub hauv paus ntawm quantum physics, peb tuaj txog qhov xaus tias tsuas yog tus neeg saib xyuas lub siab tiag tiag tuaj yeem muaj peev xwm ntawm lub neej ntawm lub ntiaj teb no. Qhov no yog vim li cas peb xav tias vim li cas qhov tshwj xeeb uas peb nyob hauv tau tsim los ntawm ntau lub ntiaj teb sib txawv. Yog li peb tuaj txog qhov xaus tias tsuas yog thaum tib neeg tshwm sim hauv ntiaj teb ua lub ntiaj teb - raws li peb saib - tiag tiag "ua" ...

Kev ntsuas cuam tshuam li cas rau cov xwm txheej uas tshwm sim ib txhiab xyoo dhau los?

4. Wheeler qhov kev sim - kev pom

Ib tug ntawm cov niaj hnub physicists, John Archibald Wheeler, tau npaj ib qhov chaw version ntawm lub nto moo ob slit xyaum ua tej yam. Nyob rau hauv nws lub hlwb tsim, lub teeb los ntawm ib tug quasar, ib billion lub teeb xyoo deb ntawm peb, taug kev raws ob opposite sab ntawm lub galaxy (4). Yog tias cov neeg soj ntsuam saib txhua txoj hauv kev sib cais, lawv yuav pom photons. Yog ob leeg ib zaug, lawv yuav pom nthwv dej. Yog li kev ua raws li kev soj ntsuam hloov qhov xwm txheej ntawm lub teeb uas tawm ntawm quasar ib txhiab xyoo dhau los!

Rau Wheeler, qhov saum toj no ua pov thawj tias lub ntiaj teb tsis tuaj yeem muaj nyob hauv lub cev, yam tsawg kawg ntawm qhov kev nkag siab uas peb tau nkag siab txog "lub cev lub cev." Nws tsis tuaj yeem tshwm sim yav dhau los, txog thaum ... peb tau ntsuas. Yog li, peb qhov tam sim no dimension cuam tshuam rau yav dhau los. Nrog rau peb qhov kev soj ntsuam, kev tshawb nrhiav thiab kev ntsuas, peb tsim cov xwm txheej yav dhau los, tob hauv lub sijhawm, mus txog ... qhov pib ntawm lub Ntiaj Teb!

Neil Turk ntawm lub koom haum Perimeter hauv Waterloo, Canada, tau hais nyob rau lub Xya Hli qhov teeb meem ntawm New Scientist tias "peb tsis tuaj yeem nkag siab qhov peb pom. Txoj kev tshawb xav yuav ntau thiab ntau nyuaj thiab sophisticated. Peb muab peb tus kheej pov rau hauv qhov teeb meem nrog kev ua tiav, qhov loj me thiab qhov sib luag, txawm tias muaj lub ntsej muag, tab sis peb tsis tuaj yeem piav qhia qhov tseeb yooj yim. " Ntau tus kws tshawb fawb pom tseeb tau ntxhov siab los ntawm qhov tseeb tias niaj hnub theorists txoj kev xav ntawm lub hlwb, xws li cov kev xav saum toj no lossis superstring txoj kev xav, tsis muaj dab tsi cuam tshuam nrog cov kev sim tam sim no tau ua nyob rau hauv lub chaw soj nstuam, thiab tsis muaj txoj hauv kev los sim lawv sim.

Hauv ntiaj teb quantum, koj yuav tsum saib dav dua

Raws li Nobel laureate Richard Feynman ib zaug hais, tsis muaj leej twg nkag siab txog lub ntiaj teb quantum. Tsis zoo li lub ntiaj teb qub Newtonian zoo, nyob rau hauv uas kev sib cuam tshuam ntawm ob lub cev nrog qee qhov loj yog xam los ntawm kev sib npaug, hauv quantum mechanics peb muaj qhov sib npaug los ntawm qhov lawv tsis ua raws li ntau, tab sis yog qhov tshwm sim ntawm tus cwj pwm coj txawv txawv hauv kev sim. Cov khoom ntawm quantum physics tsis tas yuav cuam tshuam nrog txhua yam "lub cev", thiab lawv tus cwj pwm yog ib qho ntawm qhov chaw paub daws teeb meem ntau qhov chaw hu ua Hilbert space.

Kev hloov pauv tshwm sim muaj, piav qhia los ntawm Schrödinger kab zauv, tab sis vim li cas tsis paub meej. Qhov no puas tuaj yeem hloov tau? Puas yog nws tseem tuaj yeem muab cov kev cai quantum los ntawm cov hauv paus ntsiab lus ntawm physics, ib yam li ntau ntau txoj cai thiab cov hauv paus ntsiab lus, piv txwv li cov hais txog kev txav ntawm lub cev hauv qhov chaw sab nraud, tau muab los ntawm Newton cov ntsiab lus? Cov kws tshawb fawb los ntawm University of Pavia hauv ltalis, Giacomo Mauro D'Ariano, Giulio Chiribella thiab Paolo Perinotti, sib cav tias txawm tias quantum phenomena uas qhia meej txog kev tsis txaus siab tuaj yeem raug ntes hauv kev sim ntsuas. Txhua yam koj xav tau yog qhov kev xav zoo - Tej zaum qhov kev nkag siab yuam kev ntawm quantum cuam tshuam yog vim qhov tsis txaus saib ntawm lawv. Raws li cov kws tshawb fawb tau hais tseg hauv New Scientist, cov kev sim muaj txiaj ntsig thiab ntsuas tau hauv quantum mechanics yuav tsum ua tau raws li ntau yam xwm txheej. Nov yog:

• kev ua txhaum - cov xwm txheej yav tom ntej tsis tuaj yeem cuam tshuam cov xwm txheej yav dhau los;
• paub qhov txawv - peb yuav tsum muaj peev xwm cais cov xeev ntawm ib leeg raws li nyias;
• muaj pes tsawg leeg - yog tias peb paub txhua theem ntawm cov txheej txheem, peb paub tag nrho cov txheej txheem;
• compression - muaj txoj hauv kev los hloov cov ntaub ntawv tseem ceeb ntawm lub nti yam tsis tas yuav hloov tag nrho cov nti;
• tomography - yog tias peb muaj ib qho system uas muaj ntau qhov chaw, cov txheeb cais ntawm kev ntsuas ntawm qhov chaw txaus los txheeb xyuas lub xeev ntawm tag nrho cov kab ke.

Cov neeg Italians xav nthuav lawv cov hauv paus ntsiab lus ntawm kev ua kom huv si, kev xav dav dav, thiab ua qhov kev sim muaj txiaj ntsig kom suav nrog kev hloov pauv tsis zoo ntawm cov xwm txheej thermodynamic thiab lub hauv paus ntsiab lus ntawm kev loj hlob entropy, uas tsis ua rau cov kws tshawb fawb pom zoo. Tej zaum ntawm no, ib yam nkaus, kev soj ntsuam thiab kev ntsuas tau cuam tshuam los ntawm cov khoom qub ntawm qhov kev xav uas nqaim dhau los ua kom nkag siab tag nrho cov kab ke. "Qhov tseeb ntawm quantum txoj kev xav yog qhov nrov nrov, hloov tsis tau rov qab tuaj yeem hloov pauv tau los ntawm kev ntxiv cov qauv tshiab rau cov lus piav qhia," hais tias tus kws tshawb fawb Italian Giulio Ciribella hauv kev xam phaj nrog New Scientist.

Hmoov tsis zoo, hais cov neeg tsis ntseeg, "kev ua kom huv" ntawm kev sim thiab kev ntsuas dav dav tuaj yeem ua rau ntau lub ntiaj teb kev xav, uas cov txiaj ntsig tau ua tau thiab qhov twg cov kws tshawb fawb xav tias lawv ntsuas qhov tseeb ntawm cov xwm txheej, tsuas yog "xaiv" ib qho kev txuas ntxiv los ntsuas lawv.

5. Lub sij hawm txhais tes hauv daim ntawv teev tes

Tsis muaj sijhawm?

Lub tswv yim ntawm lub npe hu ua Arrows ntawm lub sij hawm (5) tau qhia nyob rau hauv 1927 los ntawm British astrophysicist Arthur Eddington. Cov xub no qhia txog lub sijhawm, uas ib txwm ntws mus rau hauv ib qho kev taw qhia, piv txwv li los ntawm yav dhau los mus rau yav tom ntej, thiab cov txheej txheem no tsis tuaj yeem thim rov qab. Stephen Hawking, hauv nws Lub Sij Hawm Luv Luv, tau sau tias kev tsis sib haum xeeb nce nrog lub sijhawm vim tias peb ntsuas lub sijhawm nyob rau hauv cov kev taw qhia uas qhov teeb meem nce. Qhov no txhais tau hais tias peb muaj kev xaiv - piv txwv li, thawj zaug saib cov iav tawg tawg rau hauv pem teb, tom qab ntawd lub sijhawm thaum lub iav ntog rau hauv pem teb, tom qab ntawd iav hauv huab cua, thiab thaum kawg ntawm tes. tus neeg tuav nws. Tsis muaj txoj cai lij choj hais tias "kev puas siab puas ntsws ntawm lub sijhawm" yuav tsum mus rau tib qho kev taw qhia raws li lub xub ntiag ntawm qhov ntsuas kub, thiab qhov entropy ntawm lub system nce. Txawm li cas los xij, ntau tus kws tshawb fawb ntseeg tias qhov no yog li ntawd vim tias muaj zog hloov pauv tshwm sim hauv tib neeg lub hlwb, zoo ib yam li cov uas peb saib hauv qhov xwm txheej. Lub hlwb muaj lub zog los ua, saib xyuas thiab yog vim li cas, vim hais tias tib neeg "lub cav" hlawv roj-khoom noj khoom haus thiab, zoo li nyob rau hauv lub combustion engine, cov txheej txheem no irreversible.

Txawm li cas los xij, muaj cov xwm txheej thaum, thaum tuav tib txoj kev taw qhia ntawm lub siab lub ntsws ntawm lub sijhawm, entropy ob qho tib si nce thiab txo qis hauv cov tshuab sib txawv. Piv txwv li, thaum txuag cov ntaub ntawv hauv lub computer nco. Lub cim xeeb modules hauv lub tshuab mus los ntawm kev txiav txim siab mus rau sau rau disk. Yog li, lub entropy nyob rau hauv lub computer txo. Txawm li cas los xij, txhua tus kws kho mob yuav qhia rau koj tias los ntawm qhov pom ntawm lub ntiaj teb tag nrho, nws loj hlob vim tias kev sau ntawv rau lub disk xav tau lub zog, thiab lub zog no tau ploj mus rau hauv daim ntawv ntawm cov cua sov tsim los ntawm lub tshuab. Qhov no yog li cas me ntsis "kev puas siab puas ntsws" tsis kam rau cov cai tsim ntawm physics tshwm. Nws yog ib qho nyuaj rau peb xav txog tias dab tsi tawm nrog lub suab nrov ntawm tus kiv cua yog qhov tseem ceeb tshaj li kev sau ib qho hauj lwm lossis lwm yam txiaj ntsig hauv kev nco. Yuav ua li cas yog tias ib tug neeg sau rau hauv lawv lub PC ib qho kev sib cav uas yuav cuam tshuam cov physics niaj hnub no, kev sib koom ua ke ntawm kev quab yuam, lossis Txoj Cai ntawm Txhua Yam? Nws yuav nyuaj rau peb lees txais lub tswv yim tias, txawm li cas los xij, kev tsis sib haum xeeb hauv ntiaj teb tau nce ntxiv.

Rov qab rau xyoo 1967, qhov sib npaug ntawm Wheeler-DeWitt tau tshwm sim, uas nws ua raws li lub sijhawm ntawd tsis muaj nyob. Nws yog ib qho kev sim ua lej sib txuas cov tswv yim ntawm quantum mechanics thiab general relativity, ib kauj ruam mus rau txoj kev xav ntawm quantum gravity, i.e. txoj kev xav ntawm txhua yam xav tau los ntawm txhua tus kws tshawb fawb. Nws tsis yog txog xyoo 1983 uas cov kws tshawb fawb Don Page thiab William Wutters tau piav qhia tias lub sijhawm teeb meem tuaj yeem cuam tshuam los ntawm kev siv lub tswv yim ntawm quantum entanglement. Raws li lawv lub tswv yim, tsuas yog cov khoom ntawm ib qho uas twb tau teev tseg lawm tuaj yeem ntsuas tau. Los ntawm kev xav txog lej, qhov kev pom zoo no txhais tau hais tias lub moos tsis ua haujlwm nyob rau hauv kev sib cais los ntawm lub cev thiab pib tsuas yog thaum nws entangled nrog ib tug tej ntug. Txawm li cas los xij, yog tias ib tus neeg saib peb los ntawm lwm lub ntiaj teb, lawv yuav pom peb li cov khoom zoo li qub, thiab tsuas yog lawv tuaj txog rau peb yuav ua rau quantum entanglement thiab ua rau peb xav tias lub sijhawm dhau mus.

Qhov kev xav no tau tsim lub hauv paus ntawm kev ua haujlwm ntawm cov kws tshawb fawb los ntawm lub koom haum tshawb fawb hauv Turin, Ltalis. Physicist Marco Genovese txiav txim siab los tsim ib tug qauv uas coj mus rau hauv tus account qhov tshwj xeeb ntawm quantum entanglement. Nws muaj peev xwm rov tsim tau lub cev muaj zog qhia qhov tseeb ntawm qhov laj thawj no. Ib tug qauv ntawm lub ntiaj teb no tau tsim, muaj ob lub photons.

Ib khub yog taw qhia - vertically polarized, thiab lwm qhov horizontally. Lawv lub xeev quantum thiab yog li ntawd lawv cov polarization yog tom qab kuaj pom los ntawm cov cuab yeej ntsuas. Nws hloov tawm hais tias kom txog rau thaum ib qho kev soj ntsuam tau ua rau thaum kawg txiav txim siab tus ncej ntawm kev siv, photons yog nyob rau hauv classical quantum superposition, i.e. lawv tau taw qhia ob qho tib si vertically thiab horizontally. Qhov no txhais tau hais tias tus neeg soj ntsuam nyeem lub moos kuaj pom quantum entanglement cuam tshuam rau lub Ntiaj Teb uas nws dhau los ua ib feem. Cov neeg soj ntsuam zoo li no tuaj yeem pom qhov polarization ntawm kev ua tiav photons raws li quantum probability.

Lub tswv yim no yog qhov txaus ntshai heev vim nws piav qhia ntau yam teeb meem, tab sis nws ib txwm ua rau qhov xav tau rau "tus neeg saib xyuas" uas yuav ua siab tshaj txhua qhov kev txiav txim siab thiab yuav tswj tau txhua yam.

6. Ntau yam - pom kev

Qhov peb soj ntsuam thiab qhov peb pom tau tias yog "lub sijhawm" yog qhov tseeb ntawm cov khoom ntawm kev ntsuas thoob ntiaj teb kev hloov pauv hauv ntiaj teb ib puag ncig peb. Raws li peb delve tob rau hauv lub ntiaj teb no ntawm atoms, protons thiab photons, peb paub hais tias lub tswvyim ntawm lub sij hawm yuav tsawg thiab tsawg tseem ceeb. Raws li cov kws tshawb fawb, lub moos uas nrog peb txhua hnub, los ntawm qhov pom ntawm lub cev, tsis ntsuas nws txoj kev, tab sis pab peb npaj peb lub neej. Rau cov neeg siv los ntawm Newtonian lub tswv yim ntawm universal thiab tag nrho-encompassing lub sij hawm, cov tswv yim no yog shocking. Tab sis tsis yog cov kws tshawb fawb nkaus xwb tsis lees txais lawv. Tus kws tshaj lij theoretical physicist Lee Smolin, yav dhau los tau hais los ntawm peb tias yog ib tus tau yeej ntawm Nobel nqi zog xyoo no, ntseeg tias lub sijhawm muaj thiab muaj tiag. Ib zaug - zoo li ntau tus kws tshawb fawb physicists - nws tau sib cav tias lub sijhawm yog qhov kev xav tsis zoo.

Tam sim no, hauv nws phau ntawv Reborn Time, nws siv qhov kev xav sib txawv ntawm physics thiab thuam txoj kev xav txoj hlua nrov hauv zej zog kev tshawb fawb. Raws li nws hais, ntau yam tsis muaj nyob (6) vim peb nyob hauv tib lub ntiaj teb thiab tib lub sijhawm. Nws ntseeg tias lub sijhawm yog qhov tseem ceeb tshaj plaws thiab peb qhov kev paub ntawm qhov tseeb ntawm lub sijhawm tam sim no tsis yog qhov kev xav tsis thoob, tab sis tus yuam sij rau kev nkag siab qhov tseem ceeb ntawm kev muaj tiag.

Entropy xoom

Sandu Popescu, Tony Short, Noah Linden (7) thiab Andreas Lub caij ntuj no tau piav qhia txog lawv qhov kev tshawb pom hauv 2009 hauv phau ntawv Journal Physical Review E, uas qhia tias cov khoom ua tiav qhov sib npaug, piv txwv li lub xeev ntawm kev faib tawm ntawm lub zog, los ntawm kev nkag mus rau cov xeev ntawm quantum entanglement nrog lawv. ib puag ncig. Hauv 2012, Tony Short tau ua pov thawj tias kev sib koom ua ke ua rau lub sijhawm tsis sib haum xeeb. Thaum ib yam khoom cuam tshuam nrog ib puag ncig, xws li thaum cov khoom hauv khob kas fes tsoo nrog huab cua, cov ntaub ntawv hais txog lawv cov khoom "tawm" sab nraud thiab ua "ploj" thoob plaws ib puag ncig. Kev poob ntawm cov ntaub ntawv ua rau lub xeev ntawm kas fes stagnate, txawm tias lub xeev ntawm kev huv ntawm tag nrho chav tsev tseem hloov pauv. Raws li Popescu, nws tus mob tsis hloov raws sijhawm.

7. Noah Linden, Sandu Popescu thiab Tony Short

Raws li lub xeev huv ntawm chav hloov pauv, kas fes yuav dheev tso tseg nrog huab cua thiab nkag mus rau nws lub xeev ntshiab. Txawm li cas los xij, muaj ntau lub xeev sib xyaw nrog ib puag ncig dua li muaj cov xeev ntshiab muaj rau kas fes, thiab yog li yuav luag tsis tshwm sim. Qhov kev txheeb xyuas tsis txaus ntseeg no ua rau muaj kev xav tias lub xub ntawm lub sijhawm tsis tuaj yeem rov qab los. Qhov teeb meem ntawm xub xub ntawm lub sij hawm yog qhov muag plooj los ntawm quantum mechanics, ua rau nws nyuaj rau txiav txim siab qhov xwm txheej.

Ib qho me me particle tsis muaj lub cev muaj zog thiab tsuas yog txiav txim siab los ntawm qhov tshwm sim ntawm kev nyob hauv ntau lub xeev. Piv txwv li, nyob rau lub sijhawm twg los xij, ib qho particle yuav muaj 50 feem pua ​​​​ntawm txoj kev tig mus rau lub moos thiab 50 feem pua ​​​​ntawm txoj kev tig mus rau qhov sib txawv. Lub theorem, ntxiv dag zog los ntawm kev paub ntawm physicist John Bell, hais tias qhov tseeb lub xeev ntawm cov particle tsis muaj nyob thiab tias lawv raug tso tseg kom coj los ntawm qhov tshwm sim.

Tom qab ntawd quantum uncertainty ua rau tsis meej pem. Thaum ob qhov sib cuam tshuam, lawv tsis tuaj yeem txhais tau ntawm lawv tus kheej, ntawm nws tus kheej tsim qhov tshwm sim hu ua lub xeev ntshiab. Hloov chaw, lawv dhau los ua cov khoom sib txuas ntawm qhov kev faib tawm ntau dua uas ob qho tib si piav qhia ua ke. Qhov kev faib tawm no tuaj yeem txiav txim siab, piv txwv li, seb cov khoom puas yuav tig mus rau qhov sib txawv. Lub kaw lus tag nrho yog nyob rau hauv lub xeev ntshiab, tab sis lub xeev ntawm ib tug neeg hais yog txuam nrog lwm particle.

Yog li, ob leeg tuaj yeem taug kev ntau lub teeb-xyoo sib nrug, thiab kev sib hloov ntawm txhua tus yuav nyob twj ywm sib raug zoo nrog lwm tus.

Txoj kev xav tshiab ntawm lub xub ntiag ntawm lub sij hawm piav qhia qhov no yog qhov poob ntawm cov ntaub ntawv vim yog quantum entanglement, uas xa ib khob kas fes mus rau qhov sib npaug nrog cov chav nyob ib puag ncig. Thaum kawg, chav mus txog qhov sib npaug nrog nws ib puag ncig, thiab nws, tig mus, maj mam mus txog qhov sib npaug nrog rau lwm lub ntiaj teb. Cov kws tshawb fawb qub uas tau kawm txog cov thermodynamics pom cov txheej txheem no raws li kev maj mam dissipation ntawm lub zog, nce lub entropy ntawm lub ntug.

Niaj hnub no, physicists ntseeg hais tias cov ntaub ntawv yuav ntau thiab ntau tawg, tab sis yeej tsis ploj kiag li. Txawm hais tias entropy nce hauv zos, lawv ntseeg tias tag nrho entropy ntawm lub ntiaj teb tseem nyob tsis tu ncua ntawm xoom. Txawm li cas los xij, ib qho ntawm cov xub ntawm lub sijhawm tseem tsis tau daws. Cov kws tshawb fawb sib cav hais tias tus neeg muaj peev xwm nco tau yav dhau los, tab sis tsis yog lub neej yav tom ntej, kuj tuaj yeem nkag siab tias yog qhov tsim ntawm kev sib raug zoo ntawm cov khoom sib cuam tshuam. Thaum peb nyeem cov lus ntawm ib daim ntawv, lub hlwb sib txuas lus nrog nws los ntawm photons ncav cuag lub qhov muag.

Tsuas yog txij no mus xwb peb thiaj nco tau tej lus no qhia rau peb. Popescu ntseeg tias txoj kev xav tshiab tsis piav qhia vim li cas thawj lub xeev ntawm lub ntiaj teb nyob deb ntawm qhov sib npaug, ntxiv tias qhov xwm txheej ntawm Big Bang yuav tsum tau piav qhia. Qee cov kws tshawb fawb tau qhia tsis ntseeg txog txoj hauv kev tshiab no, tab sis kev txhim kho ntawm lub tswv yim no thiab kev ua lej tshiab tam sim no pab daws cov teeb meem theoretical ntawm thermodynamics.

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Dub qhov physics zoo li qhia, raws li qee cov qauv lej qhia, tias peb lub ntiaj teb tsis yog peb-seem. Txawm hais tias peb qhov kev xav tau qhia peb, qhov tseeb nyob ib puag ncig peb tuaj yeem yog hologram - qhov projection ntawm lub dav hlau nyob deb, qhov tseeb yog ob sab. Yog tias daim duab no ntawm lub qab ntuj khwb yog qhov tseeb, qhov illusion ntawm peb-dimensional xwm ntawm qhov chaw-lub sij hawm yuav raug tshem tawm sai li sai tau raws li cov kev tshawb fawb cov cuab yeej ntawm peb pov tseg yuav txaus rhiab heev. Craig Hogan, tus xibfwb ntawm physics ntawm Fermilab uas tau siv sijhawm ntau xyoo los kawm txog cov qauv ntawm lub ntiaj teb, qhia tias qib no nyuam qhuav mus txog.

8. GEO600 Gravitational Wave Detector

Yog tias lub ntiaj teb yog hologram, tej zaum peb nyuam qhuav mus txog qhov txwv ntawm kev daws teeb meem tiag tiag. Qee cov kws tshawb fawb tau ua tiav qhov kev xav tsis thoob uas qhov chaw-lub sij hawm peb nyob hauv tsis yog qhov kawg, tab sis, zoo li cov duab digital, yog nyob rau ntawm nws theem pib feem ntau ua los ntawm qee yam "grains" lossis "pixels." Yog tias muaj, peb qhov kev muaj tiag yuav tsum muaj qee yam ntawm qhov kawg "kev daws teeb meem". Qhov no yog li cas qee cov kws tshawb fawb tau txhais "lub suab nrov" uas tshwm sim hauv cov txiaj ntsig ntawm GEO600 gravitational yoj ntes (8).

Txhawm rau ntsuas qhov kev xav tsis zoo no, Craig Hogan, tus kws tshaj lij yoj yoj yoj lub cev, nws thiab nws pab neeg tau tsim lub ntiaj teb qhov tseeb tshaj plaws interferometer, hu ua Hogan holometer, uas yog tsim los ntsuas qhov tseem ceeb tshaj plaws ntawm qhov chaw-lub sij hawm hauv txoj kev raug tshaj plaws. Qhov kev sim, codenamed Fermilab E-990, tsis yog ib qho ntawm ntau lwm tus. Qhov no yog lub hom phiaj los ua kom pom qhov quantum xwm ntawm qhov chaw nws tus kheej thiab qhov muaj ntawm cov kws tshawb fawb hu ua "holographic suab".

Lub holometer muaj ob lub interferometers tso rau ntawm ib sab. Lawv ncaj qha ib kilowatt laser beams ntawm ib lub cuab yeej uas faib lawv mus rau hauv ob kab teeb perpendicular 40 meters ntev, uas yog reflected thiab rov qab mus rau lub split point, tsim fluctuations nyob rau hauv lub brightness ntawm lub teeb beams (9). Yog hais tias lawv ua rau ib qho kev txav ntawm cov cuab yeej faib, ces qhov no yuav ua pov thawj ntawm kev vibration ntawm qhov chaw nws tus kheej.

9. Cov duab sawv cev ntawm qhov kev sim holographic

Hogan pab pawg qhov kev sib tw loj tshaj plaws yog los ua pov thawj tias cov teebmeem uas lawv tau tshawb pom tsis yog kev cuam tshuam los ntawm cov xwm txheej sab nraum qhov kev sim teeb tsa, tab sis qhov tshwm sim ntawm qhov chaw-lub sij hawm vibrations. Yog li ntawd, cov iav siv nyob rau hauv lub interferometer yuav synchronized nrog lub zaus ntawm tag nrho cov suab nrov tshaj plaws los ntawm sab nraum lub cuab yeej thiab khaws los ntawm tshwj xeeb sensors.

Anthropic ntug

Txhawm rau kom lub ntiaj teb thiab tib neeg muaj nyob hauv nws, cov cai ntawm physics yuav tsum muaj ib daim ntawv tshwj xeeb, thiab lub cev tsis tu ncua yuav tsum tau xaiv qhov tseem ceeb ... thiab lawv muaj nyob! Vim li cas?

Cia peb pib nrog qhov tseeb tias muaj plaub yam kev sib cuam tshuam hauv ntiaj teb: gravitational (poob, ntiaj chaw, galaxies), electromagnetic (atoms, hais, sib txhuam, elasticity, lub teeb), tsis muaj zog nuclear (qhov chaw ntawm lub hnub qub zog) thiab muaj zog nuclear ( khi protons thiab neutrons rau hauv atomic nuclei). Lub ntiajteb txawj nqus yog 1039 lub sij hawm tsis muaj zog tshaj electromagnetism. Yog tias nws tsis muaj zog me ntsis, cov hnub qub yuav sib zog dua lub hnub, supernovae yuav tsis tawg, cov ntsiab lus hnyav yuav tsis tsim. Yog tias nws muaj zog me ntsis, cov tsiaj loj dua cov kab mob yuav raug tsoo, thiab cov hnub qub feem ntau yuav sib tsoo, rhuav tshem cov ntiaj chaw thiab hlawv lawv tus kheej sai heev.

Qhov ceev ntawm lub ntiaj teb yog nyob ze rau qhov tseem ceeb ceev, uas yog, hauv qab no qhov teeb meem yuav sai sai dissipate yam tsis tau tsim galaxies los yog hnub qub, thiab saum toj no uas lub ntiaj teb yuav nyob ntev dhau lawm. Rau qhov tshwm sim ntawm cov xwm txheej zoo li no, qhov tseeb ntawm kev sib txuam ntawm qhov tsis sib xws ntawm Big Bang yuav tsum nyob hauv ± 10-60. Thawj qhov kev tsis sib haum xeeb ntawm cov tub ntxhais hluas Ntiaj Teb tau nyob ntawm qhov ntsuas ntawm 10-5. Yog tias lawv me dua, galaxies yuav tsis tsim. Yog tias lawv loj dua, cov qhov dub loj loj yuav tsim los ntawm galaxies.

Lub symmetry ntawm hais thiab antiparticles nyob rau hauv lub ntug yog tawg. Thiab rau txhua baryon (proton, neutron) muaj 109 photons. Yog tias muaj ntau, galaxies tsis tuaj yeem tsim. Yog tias muaj tsawg ntawm lawv, yuav tsis muaj hnub qub. Tsis tas li ntawd, tus naj npawb ntawm qhov ntev peb nyob hauv zoo li "yog". Cov qauv tsim tsis tuaj yeem tshwm sim hauv ob qhov loj me. Nrog ntau tshaj plaub (peb qhov ntev ntxiv rau lub sijhawm), qhov muaj nyob ruaj khov ntawm lub ntiaj teb orbits thiab lub zog ntawm cov electrons hauv atoms ua teeb meem.

10. Tus txiv neej ua qhov chaw nruab nrab ntawm lub qab ntuj khwb

Lub tswv yim ntawm lub hauv paus ntsiab lus anthropic tau qhia los ntawm Brandon Carter hauv 1973 ntawm lub rooj sib tham hauv Krakow mob siab rau 500th hnub tseem ceeb ntawm Copernicus yug. Hauv cov ntsiab lus dav dav, nws tuaj yeem tsim tau raws li txoj hauv kev uas lub ntiaj teb pom tau yuav tsum ua tau raws li cov xwm txheej uas nws ua tau raws li peb xav tau. Txog tam sim no, muaj ntau qhov sib txawv ntawm nws. Lub hauv paus ntsiab lus tsis muaj zog anthropic hais tias peb muaj peev xwm tsuas muaj nyob hauv ib lub qab ntuj khwb uas ua rau peb muaj peev xwm ua tau. Yog hais tias tus nqi ntawm qhov tsis sib xws, peb yuav tsis pom qhov no, vim peb yuav tsis nyob ntawd. Lub hauv paus ntsiab lus muaj zog anthropic (kev xav piav qhia) hais tias lub qab ntuj khwb yog qhov uas peb tuaj yeem muaj nyob (10).

Los ntawm qhov pom ntawm quantum physics, txhua lub ntiaj teb tuaj yeem tshwm sim yam tsis muaj laj thawj. Peb tau xaus rau hauv ib lub ntiaj teb tshwj xeeb, uas yuav tsum ua kom tiav ntau yam kev hloov maj mam rau tus neeg nyob hauv nws. Tom qab ntawd peb tab tom tham txog lub ntiaj teb anthropic. Rau cov ntseeg, piv txwv li, ib lub ntiaj teb anthropic tsim los ntawm Vajtswv yog txaus. Lub ntiaj teb kev xav materialistic tsis lees txais qhov no thiab xav tias muaj ntau lub ntiaj teb lossis tias lub ntiaj teb tam sim no tsuas yog ib theem ntawm kev hloov pauv tsis kawg ntawm ntau lub ntiaj teb.

Tus sau ntawm cov niaj hnub version ntawm lub hypothesis ntawm lub ntug raws li ib tug simulation yog tus theorist Niklas Boström. Raws li nws, qhov kev muaj tiag uas peb pom tsuas yog simulation uas peb tsis paub txog. Tus kws tshawb fawb tau hais tias yog tias nws muaj peev xwm tsim tau qhov kev simulation txhim khu kev qha ntawm tag nrho kev vam meej lossis txawm tias tag nrho lub ntiaj teb siv lub computer muaj zog txaus, thiab cov neeg simulated muaj peev xwm paub txog kev nco qab, ces nws muaj feem ntau tias kev vam meej tshaj plaws tau tsim ntau tus lej. ntawm tej simulations, thiab peb nyob rau hauv ib tug ntawm lawv nyob rau hauv ib yam dab tsi zoo li lub Matrix (11).

Ntawm no cov lus "Vajtswv" thiab "Matrix" tau hais. Ntawm no peb tuaj txog qhov txwv ntawm kev hais txog kev tshawb fawb. Ntau tus, suav nrog cov kws tshawb fawb, ntseeg tias nws yog qhov tseeb vim qhov tsis muaj txiaj ntsig ntawm kev sim physics uas kev tshawb fawb pib nkag mus rau thaj chaw uas tsis sib haum xeeb rau kev muaj tiag, tsw ntxhiab ntawm metaphysics thiab science ntawv tseeb. Nws tseem yuav tsum tau cia siab tias physics yuav kov yeej nws txoj kev kub ntxhov thiab rov nrhiav txoj hauv kev zoo siab los ua ib qho kev tshawb fawb tshawb fawb.