Как шкала Лямбда заменит единицы Планка и разрешит вакуумную катастрофу?
- 15.02.2025 16:02
Эволюция естественных единиц сыграла ключевую роль в формировании нашего понимания физики. От ранних попыток Стоуни в 19 веке, объединивших заряд электрона с ньютоновской гравитацией, до уточнения Планка с использованием квантовой механики и теории относительности естественные масштабы вели нас к объединению сил. Но получилось ли это сделать? Давайте размышлять вместе.
Джордж Джонстон Стони известен тем, что ввел термин электрон в качестве фундаментальной единицы количества электричества и создал первую систему естественных единиц. Ну а Планк намеревался определить естественную шкалу мер для теоретической физики, которая была бы полностью свободна от самой произвольности человеческих или антропных шкал. Он предполагал, что любая константа должна из чего-то да исходить и пересчитал все единицы посредством выражения через скорость света, от которой отталкивался.
В современной физике шкала Планка порождает плотность энергии вакуума. Это тот показатель, который каким-то образом должен описывать расширение Вселенной.
Ну а в общей теории относительности энергия вакуума высчитывается с использованием космологической постоянной. Помните эту великолепную единицу, которая раз десять менялась и то появлялась, то пропадала?
Λ - космологическая постоянная Эйнштейна. Мы знаем, что предположение Планка отличается от предсказания теорией относительности на коэффициент
Огромное расхождение между ними приводит к тому, что известно как вакуумная катастрофа или проблема космологической постоянной. Они отличаются очень сильно ~ 10¹²³. Такое больше значение говорит, что где-то ошибка и возвращает нас к проработке идей Эйнштейна.
Более того, эта величина является новым безразмерным числом в природе. Коэффициент имеет все атрибуты постоянной тонкой структуры электромагнетизма. Этот показатель на самом деле является космологической постоянной в ее безразмерной форме, определяемой также как гравитационная постоянная тонкой структуры, именно потому, что он также состоит из четырех констант природы.
Именно это уже долгие годы пытаются обнаружить учёные, но пока не то, чтобы появлялся результат. Да и от космологической постоянной кажется давно отказались.
Однако воскрешение космологической постоянной с 1998 года и ее влияние на ускоренное расширение Вселенной открывает дверь революционной идее: существованию новой естественной квантовой шкалы Лямбда.
В отличие от шкалы Планка, которая подчеркивает наименьшие возможные длины и наибольшие энергии, шкала Лямбда напрямую связана с наибольшими масштабами Вселенной и предполагает, что гораздо меньшая плотность энергии является естественной, решая вакуумную катастрофу или проблему скорости света одним махом.
Альберт Эйнштейн ввел космологическую постоянную в уравнения теории относительности. Физически она представляет собой отталкивающую гравитационную силу, возникающую из квантового вакуума и виртуальных частиц, которые его составляют. Шкала Планка не оправдывает ожиданий, предсказывая плотность энергии вакуума в 10¹²³ раз больше наблюдаемой, что приводит к одному из величайших кризисов в теоретической физике.
На этом фоне шкала Лямбда не только обеспечивает правильную плотность энергии, но и меняет наше понимание естественности и проблемы иерархии, предполагая Вселенную, которая не требует планковской тонкой настройки.
Подтверждение ускоренного расширения вселенной с 1998 года предполагает, что Λ нельзя отбросить, это, по-видимому, единственное, что движет расширением.
Можно сказать, что включение Λ в фундаментальную физику приводит к новой революционной квантовой шкале, которая решает некоторые ключевые теоретические проблемы в физике.
Включив космологическую постоянную в естественные единицы, шкала лямбда устраняет расхождение между предсказанными и наблюдаемыми плотностями энергии вакуума — несоответствие в 120 порядков величины в рамках Планка.
В отличие от шкалы Планка, которая подразумевает разрыв пространства-времени на уровне 10⁻³⁵ м, шкала Лямбда предполагает гладкий пространственно-временной континуум с квантово-гравитационной шкалой длины ~10⁻⁵ м, что больше соответствует космическим наблюдениям, таким как барионные акустические колебания и дальний инфракрасный диапазон.
Может ли шкала Лямбда, а не шкала Планка, быть истинной точкой отсчета природы?
Этот сдвиг парадигмы бросает вызов давним предположениям о квантовой гравитации, наименьших измеримых масштабах и даже о дискретной или непрерывной природе пространства-времени.
Так или иначе, смена приоритетов открывает интересные перспективы. По сути мы решаем сразу несколько базовых проблем и странно оставлять столь важные наработки без внимания.
---
⚡ Обязательно подпишитесь на Telegram проекта и читайте эксклюзивные статьи! Обновления каждый день!
