De flesta fysiker tror att rymdtidens struktur bildas på ett okänt sätt i Planck -skalan, dvs. i en skala nära en biljondel av en biljonedel av en meter. Dock, noggranna överväganden undergräver denna förutsägelse. Det finns ganska många argument för uppkomsten av rymdtid som ett resultat av processer som äger rum på kvarknivå och deras konglomerat.

Vad är rymdtid? Det absoluta, oföränderlig händelsearena? Eller kanske är det en dynamisk skapelse, dyker upp på något sätt på en viss avståndsskala, tid eller energi. Referenser till det absoluta är inte välkomna i dagens fysik. Det är en allmän uppfattning att rymdtiden är framväxande. Det är inte klart, dock, där processen för dess uppkomst äger rum. Majoriteten av fysiker tenderar att anta att rymdtid skapas på Planck -skalan, på avstånd nära en biljondel av en biljondel av en meter (~ 10-35 m). I sin artikel i Vetenskapens grundvalar , Professor Piotr Zenczykowski från Institute of Nuclear Physics of the Polish Academy of Sciences (IFJ PAN) i Krakow systematiserar många författares observationer om bildandet av rymdtid, och hävdar att hypotesen om dess bildning i kvark- och hadronskala (eller kvarkaggregat) är ganska förnuftig av ett antal skäl.

Frågor om rymdens och tidens natur har förbryllat mänskligheten sedan åtminstone antiken. Är rum och tid åtskilda från materia, skapa en "behållare" för rörelser och händelser som inträffar med deltagande av partiklar, som Demokrit föreslog på 500 -talet f.Kr.? Eller kanske är de materiens attribut och skulle inte kunna existera utan den, som Aristoteles föreslog ett sekel senare? Trots årtusendens gång, dessa frågor har inte lösts ännu. Dessutom, båda metoderna, även om det är motsägelsefullt, är djupt rotade i den moderna fysikens pelare.

Inom kvantmekaniken, händelser äger rum på en stel arena med jämnt flödande tid. Under tiden, i den allmänna relativitetsteorin, materia deformerar elastisk rymdtid (sträcker och vrider den), och rymdtid berättar för partiklar hur de ska röra sig. Med andra ord, i en teori, skådespelarna går in på ett redan förberett stadium för att spela sina roller, medan i den andra, de skapar scenografin under föreställningen, vilket i sin tur påverkar deras beteende.

År 1899, Den tyska fysikern Max Planck märkte att med vissa kombinationer av vissa naturkonstanter, mycket grundläggande måttenheter kunde erhållas. Endast tre konstanter - ljusets hastighet c, gravitationskonstanten G och Plancks konstant h - var tillräckliga för att skapa avståndsenheter, tid och massa, lika (respektive) med 1,62 · 10 ^-35 m, 5,39 · 10 ^-44 s och 2,18 · 10 ^-5 g. Enligt dagens vanliga övertygelse, rymdtid skulle skapas på Plancks längd. Faktiskt, det finns inga materiella argument för rationaliteten i denna hypotes.

Både våra mest sofistikerade experiment och teoretiska beskrivningar når skalan av kvarkar, dvs. nivån 10 ^-18 m. Så hur vet vi det på vägen till Plancks längd - över ett dussin i rad, allt mindre storleksordningar - rymdtiden behåller sin struktur? Faktiskt, vi är inte ens säkra på om begreppet rumtid är rationellt på hadronnivå! Uppdelningar kan inte genomföras på obestämd tid, för att frågan om nästa mindre del på något stadium helt enkelt upphör att vara meningsfull. Ett perfekt exempel här är temperatur. Detta koncept fungerar mycket bra i makroskala, men när, efter efterföljande uppdelningar av materia, vi når skalan för enskilda partiklar, den förlorar sin existensberättigande.

"För närvarande, vi försöker först konstruera en kvantiserad, diskret rumtid, och sedan "fylla" det med diskreta ämnen. Dock, om rumtiden var en produkt av kvarkar och hadroner, beroendet skulle vara omvänt - materiens diskreta karaktär bör då framtvinga rumtidens diskrethet, "säger prof. Zenczykowski." Planck styrdes av matematik. Han ville skapa enheter från så få konstanter som möjligt. Men matematik är en sak, och förhållandet till den verkliga världen är en annan. Till exempel, värdet av Plancks massa verkar misstänkt. Man skulle förvänta sig att det skulle ha ett värde som är något mer karakteristiskt för kvantvärlden. Sålänge, det motsvarar ungefär en tiondel av loppans massa, vilket med all säkerhet är ett klassiskt föremål. "

Eftersom vi vill beskriva den fysiska världen, vi borde luta oss mot fysiska snarare än matematiska argument. Så när du använder Einsteins ekvationer, vi beskriver universum i stor skala, och det blir nödvändigt att införa en ytterligare gravitationskonstant, känd som den kosmologiska konstanten Lambda. Därför, samtidigt som vi bygger grundläggande enheter, om vi utökar den ursprungliga uppsättningen med tre konstanter av Lambda, när det gäller massor, vi får inte ett utan tre grundläggande värden:1,39 · 10 ^-65 g, 2,14 · 10 ⁵⁶ g, och 0,35 · 10 ^-24 g. Den första av dessa skulle kunna tolkas som ett kvantum av massa, den andra är på nivån med massan av det observerbara universum, och den tredje liknar massorna av hadroner (till exempel, massan av en neutron är 1,67 · 10 ^-24 g). Liknande, efter att ha tagit hänsyn till Lambda, en avståndsenhet på 6,37 · 10- ¹⁵ m visas, mycket nära storleken på hadroner.

"Spela spel med konstanter, dock, kan vara riskabelt, för mycket beror på vilka konstanter vi väljer. Till exempel, om rymdtiden verkligen var en produkt av kvarker och hadroner, sedan dess egenskaper, inklusive ljusets hastighet, bör också vara framväxande. Detta betyder att ljusets hastighet inte ska vara bland de grundläggande konstanterna, "säger prof. Zenczykowski.

En annan faktor till förmån för bildandet av rymdtid i kvark- och hadronskala är egenskaperna hos själva elementpartiklarna. Till exempel, Standardmodellen förklarar inte varför det finns tre generationer partiklar, varifrån deras massor kommer, eller varför det finns så kallade interna kvantnummer, som inkluderar isospin, överladdning och färg. På bilden presenterad av prof. Zenczykowski, dessa värden kan kopplas till ett visst sexdimensionellt utrymme som skapas av partiklarnas positioner och deras momenta. Det sålunda konstruerade utrymmet tillmäter samma betydelse partiklarnas (materia) positioner och deras rörelser (processer). Det visar sig att egenskaperna hos massor eller interna kvanttal då kan vara en konsekvens av de algebraiska egenskaperna hos 6-D rymden. Vad mer, dessa egenskaper skulle också förklara oförmågan att observera fria kvarker.

"Framväxten av rymdtid kan vara förknippad med förändringar i materiens organisation som sker i en skala av kvarker och hadroner i de mer primära, sexdimensionellt fasutrymme. Dock, det är inte särskilt klart vad man ska göra med den här bilden. Varje efterföljande steg skulle kräva mer än vad vi vet. Och vi känner inte ens till spelreglerna som naturen spelar med oss ​​- vi måste fortfarande gissa dem. Dock, det verkar mycket rimligt att alla konstruktioner börjar med materia, eftersom det är något fysiskt och experimentellt tillgängligt. I detta tillvägagångssätt, rymdtiden skulle bara vara vår idealisering av relationerna mellan materiaelement, "säger prof. Zenczykowski.