Математическая формула помогла решить парадокс пространства-времени

Долгое время формулы расчета четырехмерного пространства описанного Эйнштейном сталкивались с серьезной проблемой: при отрицательном значении времени, плоскость существования пространства смещалась. Спустя десяток лет после обнаружения — проблема была решена.

Математическая формула помогла решить парадокс пространства-времени

Ученый из Пенсильванского университета, изучающий кристаллические структуры, разработал новую математическую формулу, которая может решить давнюю десятилетиями проблему в понимании пространства-времени, ткани Вселенной, предложенной в теориях относительности Эйнштейна.

Теория гласит, что пространство и время могут смешиваться, образуя единое целое, называемое пространством-временем, которое является четырехмерным: три пространственные оси и одна временная ось. Однако при расчетах на оси времени возникала некая точка, после которой любые расчеты "ломались".

Чтобы расчеты работали в рамках теории относительности, ученые должны поставить отрицательный знак для значений времени, которые им не нужно ставить для пространственных значений. Физики научились работать с отрицательными значениями, но это означает, что пространство-время нельзя рассматривать с помощью традиционной евклидовой геометрии, и вместо этого его следует рассматривать с помощью более сложной гиперболической геометрии.

Венкатраман Гопалан, профессор материаловедения, инженерии и физики Университета Пенсильвании, разработал двухэтапный математический подход, который позволяет размыть различия между пространством и временем, устраняя проблему отрицательного знака и служа мостом между двумя геометриями.

Математическая формула помогла решить парадокс пространства-времени

Источник: Hari Padmanabhan

Диаграмма, показывающая процесс создания перенормированного смешанного пространства-времени.

Более 100 лет предпринимались попытки уравнять пространство и время. Но на самом деле этого не произошло из-за знака минус. Это исследование снимает эту проблему, по крайней мере, в специальной теории относительности. В этой работе пространство и время действительно находятся на одном уровне. Статья, опубликованная в журнале Acta Crystallographica A, сопровождается комментарием, в котором два физика пишут, что подход Гопалана может стать ключом к объединению квантовой механики и гравитации, двух фундаментальных областей физики, которым еще предстоит быть полностью единым.

Идея Гопалана об общих релятивистских кристаллах пространства-времени и о том, как их получить, мощна и широка. Это исследование отчасти представляет новый подход к проблеме физики, которая оставалась нерешенной на протяжении десятилетий.

Помимо предоставления нового подхода к связи пространства-времени с традиционной геометрией, исследование имеет значение для разработки новых структур с экзотическими свойствами, известных как кристаллы пространства-времени.

Кристаллы содержат повторяющееся расположение атомов, и в последние годы ученые исследовали концепцию временных кристаллов, в которых состояние материала изменяется и повторяется во времени, как танец. Однако в этих формулировках время отключено от пространства. Метод, разработанный Гопаланом, позволит исследовать новый класс кристаллов пространства-времени, где пространство и время могут смешиваться.

Метод Гопалана включает смешивание двух отдельных наблюдений за одним и тем же событием. Смешивание происходит, когда два наблюдателя обмениваются координатами времени, но сохраняют свои собственные пространственные координаты. С помощью дополнительного математического шага, называемого перенормировкой, это приводит к перенормированному смешанному пространству-времени.

Допустим, вы находитесь на земле, а ваш товарищ летит на космической станции, и вы оба наблюдаете такое событие, как пролетающая комета. Ваш коллега записывае время, в которое он производил наблюдение, равно как и Вы, а затем вы сравниваете записи. Затем Вы принимаете время наблюдения вашим товарищем как свое собственное, но сохраняете свои записи о местоположении кометы. Ваш коллега, в свою очередь, принимаете ваше измерение времени как свое собственное, но сохраняете свое собственное измерение положения кометы. С математической точки зрения, после проделывания такого смешения времени, присловутый знак "минус" мешавший долгие годы исчезает.

Читайте также

ИИ открыл тайны британского мореплавания

ИИ открыл тайны британского мореплавания

Сахар в красном мясе повышает риск диабета на 63%

Сахар в красном мясе повышает риск диабета на 63%

Ежедневное употребление черники может влиять на настроение

Ежедневное употребление черники может влиять на настроение

Гигантская кувшинка Victoria colombiana видна из космоса из-за размера листьев

Гигантская кувшинка Victoria colombiana видна из космоса из-за размера листьев

Учёные обнаружили, что мозг готовится к прикосновениям и изображениям ещё до их появления

Учёные обнаружили, что мозг готовится к прикосновениям и изображениям ещё до их появления

От високосной секунды хотят отказаться уже в 2027 году из-за угрозы компьютерных сбоев

От високосной секунды хотят отказаться уже в 2027 году из-за угрозы компьютерных сбоев

Неандерталец погиб 75 000 лет назад от удара копьем

Неандерталец погиб 75 000 лет назад от удара копьем

Зрачки человека расширяются в зависимости от его мыслей

Зрачки человека расширяются в зависимости от его мыслей

Почему невозможно создать абсолютно точную карту Земли, Луны или Марса?

Почему невозможно создать абсолютно точную карту Земли, Луны или Марса?

Обзор iPhone 18 Pro Max: Apple A20 Pro, переменная диафрагма и лучшая автономность в истории серии

Обзор iPhone 18 Pro Max: Apple A20 Pro, переменная диафрагма и лучшая автономность в истории серии

Оптические иллюзии Парфенона оказались мифом

Оптические иллюзии Парфенона оказались мифом

Что происходит с физикой, когда вы прыгаете в вагоне поезда?

Что происходит с физикой, когда вы прыгаете в вагоне поезда?

Samsung может отказаться от быстрой памяти в Galaxy S27 Ultra из-за роста цен

Samsung может отказаться от быстрой памяти в Galaxy S27 Ultra из-за роста цен

Unitree представила UniUni — систему, которая позволяет управлять целой группой роботов с помощью ИИ

Unitree представила UniUni — систему, которая позволяет управлять целой группой роботов с помощью ИИ

Япония отправляет аппарат к спутникам Марса: миссия MMX должна раскрыть тайну происхождения Фобоса и Деймоса

Япония отправляет аппарат к спутникам Марса: миссия MMX должна раскрыть тайну происхождения Фобоса и Деймоса

«Черный ящик»: как устроен главный свидетель авиакатастроф и почему его нельзя заменить облаком

«Черный ящик»: как устроен главный свидетель авиакатастроф и почему его нельзя заменить облаком