26-11-2007, 18:02
|
|
|
|
חבר מתאריך: 07.01.05
הודעות: 5,971
|
|
|
למאמר הפופולרי אין לי גישה
אבל המאמר ב new scientist מבוסס על המאמר הזה מתוך ה arxiv. אני הדיוט מוחלט בקוסמולוגיה, ואשמח אם יתקנו אותי בהמשך, אבל המאמר יוצא למעשה מנקודת הנחה (שנויה במחלוקת) שהיקום שלנו נמצא במצב מטאסטאבילי. בפיסיקה כל מערכת שואפת להגיע לאנרגיה המינמלית האפשרית. מצב מטאסטאבילי הוא מצב שבו האנרגיה היא מינימלית רק באופן מקומי, ולמעשה קיימת אנרגיה נמוכה יותר במקום אחר, אלא שכדי להגיע לשם צריך לעבור מחסום אנרגטי גבוה. במונחים ארציים יותר, דמיינו לעצמכם שאתם שואפים להגיע למקום הנמוך ביותר בעולם (ים המלח) ואתם נמצאים בגליל, אם תלכו דרומה תגיעו לעמק יזרעאל ותמצאו שזוהי נקודת מינימום במסע שלכם, אבל כדי להגיע למינימום הגלובאלי אתם צריכים קודם לטפס על הרי שומרון ויהודה. אם נתעלם מהאפשרות להמשיך לבקעת הירדן דרך בית שאן, עמק יזרעאל הוא מצב מטאסטאבילי, ומי שמחפש מנוחה במקומות נמוכים ישאר שם זמן רב, כי הטיפוס על הגלבוע והרי שומרון קשה. במכניקה קוואנטית, אתם לא באמת צריכים לטפס על הרי שומרון, משום שאתם יכולים לעבור דרכם (תופעת המנהור או tunneling ).
לצורך הדיון שלנו מערכת פיזיקאלית תדעך למצב של מינימום אנרגיה באופן אקספוננציאלי, ככל שהאנרגיה שלה גבוהה יותר היא תדעך מהר יותר. אבל במכניקה קוואנטית אפשר להראות שמערכת פיזיקאלית ששורדת במצב מטאסטאבילי תדעך לאט יותר (דעיכה מעריכית) למינימום הגלובאלי לעומת מערכת בעלת אנרגיה דומה שאינה במצב מטאסטאבילי. כעת לקוסמולוגיה - ההנחה במאמר היא שהיקום שלנו הוא במצב מטאסטאבילי ושהמינימום הגלובאלי הוא יקום שהתפשט לאינסוף והתקרר. מיעוט של אנרגיה אפלה ביקום שלנו מאושש את הסברה שאנחנו במצב מטאסטאבילי (מנימוקים שאיני מבין עד תום) וככל שיש פחות אנרגיה אפלה ביקום כך הדעיכה שלו איטית יותר.
בבסיס התאוריה הקוואנטית קיים המושג של סופר-פוזיציה: מערכת פיזיקאלית מתוארת על ידי פונקציה מתמטית שנקראת פונקציית גל. הפונקצייה הזאת יכולה לתאר מערכת במצב מסויים, נניח "אנחנו בעמק יזרעאל", אבל היא יכולה גם לתאר ערבוב של מצבים: "אנחנו בעמק יזרעאל וגם בים המלח". פונקציית הגל מתפתחת בזמן באופן דטרמיניסטי לפי משוואת הייזנברג (או דיראק). אבל, אם מישהו מבצע מדידה על המערכת הוא מייד מביא לקריסה של פונקציית הגל למצב המתאים לתוצאת המדידה. אם מנהלי הפורום יבדקו איפה אנחנו (כלומר ימדדו את המיקום שלנו) הם ימצאו אותנו בים המלח או בעמק יזרעאל בהסתברות מסויימת (שניתן לחשב), אבל ברגע שהם ימצאו אותנו פונקציית הגל שלנו תהיה "אנחנו בעמק יזרעאל" או "אנחנו בים המלח" ולא עוד "אנחנו בעמק יזרעאל וגם בים המלח". הקונספט הזה טומן בחובו המון צרות תאורטיות והפתרונות שלהן הם יצירתיים מאד ומעוררים שלל מחלוקות פילוסופיות ופיזיקליות. יש תאוריות שמנסחות את תורת הקוונטים אחרת ונמנעות מהקריסה המוזרה של פונקציית הגל, אבל הן מכילות מוזרויות אחרות.
אם נמצא שאנחנו בעמק יזרעאל, פונקציית הגל שלנו, כאמור, תתאר את המצב הזה ברגע המדידה, אבל מאותו רגע היא תשוב להתפתח בזמן, ובגלל תופעת המינהור, לאט לאט שוב היא תהפוך לסופר-פוזיציה: "אנחנו בעמק יזרעאל וגם בים המלח". אם נניח לה להתפתח בזמן ללא מדידות, היא לבסוף תביא אותנו לים המלח.
נחזור שוב למאמר, אם היקום שלנו הוא בסופר-פוזיציה של מצב מטאסטאבילי ומצב של דעיכה אקספוננציאלית למוות, החוקרים תוהים (במאמר המקצועי זה נאמר די במובלע והמאמר הפופולארי הבליט את זה מעבר לכל פרופורציה) האם כאשר אנחנו מודדים אנרגיה אפלה, אנחנו לא למעשה מביאים לקריסה של פונקציית הגל למצב של ריבוי אנרגיה אפלה ביקום שלנו ולכן אנחנו מקריסים למעשה את היקום למצב של דעיכה אקספוננציאלית ומקרבים את הקץ (אגב אנחנו לא צריכים להיות מודאגים בכל מקרה משום שמדובר בעשרות מיליארדי שנים במקרה הרע).
כמה הסתייגויות שחלקן מובאות במאמר:
1. השימוש במכניקה קוואנטית בקוסמולוגיה הוא ספקולטיבי למדי. פונקציית הגל של היקום היא מושג לא לחלוטין מוגדר, בעיקר כאשר מניחים שהכל החל במפץ הגדול.
2. תאוריות של גרביטציה וקוואנטים אינן מאוחדות, ולכן קשה לדעת מהם האפקטים הגרביטציוניים על כל הנושא.
3. הדעיכה האיטית יותר של מצבים מטאסטאביליים הוכחה במכניקה קוואנטית פשוטה ולא בתאורייה של שדות קוואנטיים.
4. כותבי המאמר משתמשים בקרוב WKB שהוא קרוב קלאסי ולא ברור שהוא תופש במקרה הזה. |
ראשי
צ'אט
מה זה החומר הזה?
מצב כלאיים
