The Quantum Fabric of Space-Time

στις

logo_quantaΣειρά Το Κβαντικό Υφαντό του Κόσμου

Διαδραστικο: Τι Ειναι το Διαστημα;

By Thomas Lin • April 30, 2015Quanta Magazine • απόδοση στα Ελληνικά: Περικλής Δημ. Λιβάς

Έχει περάσει ένας αιώνας από τότε που ο Albert Einstein με τις εξισώσεις του για το βαρυτικό πεδίο, έφερε την επανάσταση στον τρόπο με τον οποίο αντιλαμβανόμαστε τον χώρο, τον χρόνο και την βαρύτητα. Με την ευρύτερα γνωστή ως γενική σχετικότητα, ο Einstein όρισε την βαρύτητα ως καμπύλη στην γεωμετρία του χωρόχρονου, ανατρέποντας την κλασσική θεώρηση του Ισαάκ Νεύτωνα και ορθώς προβλέποντας, αφενός την ύπαρξη μελανών οπών και αφετέρου την ικανότητά τους να κάμπτουν το φώς. Ωστόσο, η φύση του χωρόχρονου, ουδέποτε έπαψε να αποτελεί μυστήριο: Από που προέρχεται αυτή η δομή; Πως μοιάζει η βαρύτητα στο υπο-ατομικό βασίλειο των κβάντων;

Μια σύντομη απάντηση θα ήταν το ότι δεν γνωρίζουμε, αλλά αρκετοί φυσικοί, όπως περιγράφει η Jennifer Ouellette στο άρθρο της: “How Quantum Pairs Stitch Space-Time,” υποψιάζονται την ύπαρξη βαθύτερου συσχετισμού της κβαντικής διεμπλοκής — ‘spooky action at a distance’ η ακανθώδης, για τον Einstein, τρομακτική δράση από απόσταση και της γεωμετρίας του χωρόχρονου στις μικρότερες κλίμακες.

Πως θα μπορούσε η διεμπλοκή φαινόμενο κατά το οποίο, δύο αντικείμενα τα οποία δημιουργούνται μαζί, παραμένουν συσχετισμένα ανεξαρτήτως της απόστασης που ενδέχεται να τα χωρίσεινα αρμολογεί τον δομημένο ιστό του χωρόχρονου; Μια πρόσφατη πειστική ιδέα που περιγράφει ο K.C. Cole στο άρθρο του: “Wormholes Untangle a Black Hole Paradox,” προτείνει ότι η κβαντική διεμπλοκή θα μπορούσε να δημιουργεί την »χωρική συνδεσιμότητα» που ενώνει το σύμπαν, η οποία σύμφωνα με τον Leonard Susskind, φυσικό επιστήμονα στο πανεπιστήμιο Stanford και αρχιτέκτονα της ιδέας, αν και βρίσκεται ακόμη στα σπάργανα, θα επίλυε το »παράδοξο της χαμένης πληροφορίας» προσφέροντας επίσης μια δελεαστική ερμηνεία για την κβαντική βαρύτητα.

Για να απεικονιστεί το πώς θα αναδυόταν ο χωρόχρονος από την κβαντική διεμπλοκή, το περιοδικό Quanta κάλεσε τον Owen Cornec, ειδικό στην οπτικοποίηση δεδομένων από το Πανεπιστήμιο Χάρβαρντ (John F. Kennedy School of Government), να ᾽᾽ξεφλουδίσει᾽᾽ τα στρώματα του χώρου, ωσότου αποκαλυφθεί ένα δίκτυο εμπλοκών. Από αυτό, προέκυψε η παρούσα διαδραστική παρουσίαση, η οποία συνιστά το τρίτο μέρος της σειράς, με θέμα : «Η κβαντική δομή του χωροχρόνου.»

Εξερευνώντας τον εικονικό κόσμο του Cornec, αξίζει να σημειωθεί ότι, δεν επιχειρεί να μεταδώσει το πώς η διεμπλοκή στην πραγματικότητα »συρράπτει τον χωρόχρονο» (κανείς δεν γνωρίζει, ούτε με τι ακριβώς θα μοιάζει, αλλά ακόμη κι αν ήταν γνωστό, ούτε και το πώς ακριβώς διαγράφεται η πραγματικότητα) ή να απεικονίσει ολογραφικά τις έννοιες ή τις σκουληκότρυπες που αναφέρονται στα δύο πρώτα μέρη της σειράς αυτής.

Για την δημιουργία του τρισδιάστατου περιβάλλοντος αυτής της διαδραστικής περιή-γησης, ο Cornec, υπό την καλλιτεχνική καθοδήγηση της σχεδιάστριας του Quanta, Olena Shmahalo, χρησιμοποίησε τεχνολογία WebGL.  Σύμφωνα με τον ίδιο “ο γαλαξίας μας, η γή και τα τρισδιάστατα δίκτυα, τοποθετήθηκαν σε συναπτά επίπεδα, με σκοπό να μπορεί εύκολα ο καθένας να περνάει απ᾽ευθείας από το ένα στο άλλο. Για την εστίαση, από το αστρονομικά »μεγάλο» έως το απειροφανές »μικρό», χρησιμοποιήθηκε ειδικά προσαρμοσμένη (από τον ίδιο) φωτογραφική μηχανή με λογαριθμική κλιμάκωση.

>> Διαδραστική απεικόνιση στην ιστοσελίδα του περιοδικού Quanta ή επιλέξτε την παρακάτω εικόνα

 Imagine the fabric of space-time peeled back layer by layer

_nas_wp_www_cluster-10811_quanta_wp-content_files_mf_cache_2f49f64deed536f8cc5e7a90a425511f_EntanglementThumb
Chapter 3: Quantum geometry Interactive: What is Space ?

In 1915, Albert Einstein’s field equations of gravitation revolutionized our understanding of space, time and gravity. Better known as general relativity, Einstein’s theory defined gravity as curves in the geometry of space-time, overturning Isaac Newton’s classic theory and correctly predicting the existence of black holes and gravity’s ability to bend light. But a century later, the fundamental nature of space-time remains shrouded in mystery: Where does its structure come from? What do space-time and gravity look like in the subatomic quantum realm?

The short answer is that we don’t know. But many physicists, writes Jennifer Ouellette in “How Quantum Pairs Stitch Space-Time,” have long “suspected a deep connection between quantum entanglement — the ‘spooky action at a distance’ that so vexed Albert Einstein — and space-time geometry at the smallest scales.” How might entanglement stitch together the structured fabric of space-time? One compelling recent idea, writes K.C. Cole in “Wormholes Untangle a Black Hole Paradox,” suggests that quantum entanglement “could be creating the ‘spatial connectivity’ that ‘sews space together,’ according to Leonard Susskind, a physicist at Stanford University and one of the idea’s main architects.” This idea, though still in its infancy, would solve the troublesome black hole firewall paradox and, enticingly, could help explain quantum gravity.

To illustrate how space-time might arise from quantum entanglement, Quanta Magazine invited Owen Cornec, a data visualization fellow at Harvard University’s John F. Kennedy School of Government, to imagine peeling back layers of space to find a network of entanglements. The resulting interactive presentation serves as the third installment of our series on “The Quantum Fabric of Space-Time.”

As you explore Cornec’s immersive virtual world, it’s worth noting that it does not attempt to convey how entanglement actually “sews space together” (no one knows what that would look like exactly, or even if this is how reality works), or to depict the holographic concept or the wormholes mentioned in the first two parts of this series.

In developing this interactive experience — with art guidance from Quanta designer Olena Shmahalo — Cornec said he used WebGL technology (check here if your browser supports WebGL; mobile devices and unsupported browsers will default to a screencast video) to create the three-dimensional environment. “I simply placed the Milky Way, Earth and 3-D networks in close succession so that we may easily fly through each level in a straight line,” he said, adding that he built a custom camera with logarithmic scaling to be able to quickly zoom from the astronomically large to the infinitesimally small.


Series The Quantum Fabric of Space

Chapter 1: Entagled Wormholes

By K.C. ColeApril 24, 2015Quanta Magazine

_nas_wp_www_cluster-10811_quanta_wp-content_files_mf_cache_915f3d84ec89f011f4c64ec05e66d59a_EREPR_996x560
Hannes Hummel for Quanta Magazine Quantum particles may connect through wormholes in the fabric of space-time.

A bold new idea aims to link two famously discordant descriptions of nature. In doing so, it may also reveal how space-time owes its existence to the spooky connections of quantum information.


Series The Quantum Fabric of Space

Chapter 2: Network Tapestry

By Jennifer OuelletteApril 28, 2015Quanta Magazine

Hannes Hummel for Quanta Magazine Tensor networks could connect space-time froth to quantum information.
Hannes Hummel for Quanta Magazine
Tensor networks could connect space-time froth to quantum information.

New tools may reveal how quantum information builds the structure of space.


>>for more please visit Quanta’s webpage (recommended)<<


Further information

Finding new perspectives on data with webGL visualizations
Finding new perspectives on data with webGL visualizations (click on image)
Οι μαύρες τρύπες και το παράδοξο της χαμένης πληροφορίας -Αλέξης Δεληβοριάς Ίδρυμα Ευγενίδου
Οι μαύρες τρύπες και το παράδοξο της χαμένης πληροφορίας Αλέξης Δεληβοριάς – Ίδρυμα Ευγενίδου
Advertisements

Σχολιάστε

Εισάγετε τα παρακάτω στοιχεία ή επιλέξτε ένα εικονίδιο για να συνδεθείτε:

Λογότυπο WordPress.com

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό WordPress.com. Αποσύνδεση / Αλλαγή )

Φωτογραφία Twitter

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Twitter. Αποσύνδεση / Αλλαγή )

Φωτογραφία Facebook

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Facebook. Αποσύνδεση / Αλλαγή )

Φωτογραφία Google+

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Google+. Αποσύνδεση / Αλλαγή )

Σύνδεση με %s