2011-09-07 13:49:59

Što je prostor a što se 'krivi' u prisutnosti velike količine materije?

Što je prostor? Što se 'krivi' u prisutnosti velike količine materije? Ova pitanja vezana su za Einsteinovu teoriju gravitacije (Opća teorija relativnosti) i nisu u izravnoj vezi sa kvantnom fenomenologijom. Postoje pokušaji da se spoji teorija gravitacije i kvantna fizika - ali ni jedan takav pokušaj još uvijek nije sasvim urodio plodom.

Prostor je skup točaka nad kojima su definirana određena svojstva. Ako pitate teorijskog matematičara - ta svojstva mogu biti bilo što. S druge strane, fizičar pod pojmom "prostor" već podrazumijeva veliki broj svojstava. Npr. svojstvo da su svake dvije točke povezane preko neke treće točke, itd.

Dok matematičari dimenziju prostora definiraju na razne načine, pa postoje prostori koji imaju dimenziju 2,31 (fraktalna teorija) ili čak beskonačno - fizičari najčešće govore o prostoru čija je dimenzija (N+1) - N je broj prostornih dimenzija (u Euklidovom svijetu N=3) i jedna vremenska dimenzija.

Za razliku od matematičara, fizičar podrazumijeva da je N prirodan broj ili nula. Dimenzija prostora mogla bi se definirati kao najmanji broj parametara potreban da se locira neki događaj. U ovom slučaju, to je 3+1=4. Dakle, da bi se locirao događaj "eksplodirala je zvijezda" potrebna su 4 parametra - 3 parametra opisuju gdje je zvijezda eksplodirala (koordinate x,y,z) i jedan parametar kada je eksplodirala.

U prisutnosti materije stvara se gravitacija. Gravitacija mijenja svojstva točaka koji definiraju prostor. Najočitije se to vidi u tzv. "zakrivljenosti". Jednostavan primjer: znamo da u ravnom prostoru na koji smo navikli (Euklidov prostor) vrijede zakoni geometrije. Zbroj kutova u trokutu je 180°, vrijedi Pitagorin poučak. To je jedno od svojstava točaka koje čine ravan prostor. U prisutnosti gravitacije, ta svojstva se mijenjaju, zbroj kutova trokuta veći je od 180°, Pitagorin poučak više ne vrijedi. Način na koji to možemo vizualizirati jest da nacrtamo trokut čije stranice neće biti "pravci" nego blago zakrivljene linije. Odatle izraz da "gravitacija zakrivljuje prostor".

Ova svojstva očituju se u jako preciznim mjerenjima, na trokutima čije su stranice reda veličine udaljenosti Sunce - Zemlja. Ona su opažena, izmjerena i nema nikakve sumnje da je tomu tako. Što se tiče broja dimenzija, načelno ne postoji razlog zašto ne bismo imali više od (3+1) dimenzija. Tu činjenicu koriste ljudi koji se bave teorijom struna (strings) - njihovo je stajalište da je naš prostor dimenzija od (10+1) pa do (26+1), ali da su ostale dimenzije "premalene" pa ih ne vidimo u našim dosadašnjim eksperimentima.

 

Tekst je prenesen s portala Cudaprirode.com

 


www.skole.hr