Paano Kung Ang Kosmos ay Isang Napakalaking Bubble ng Sabon?

Buod

Ang grabitasyon ay palaging naroon bilang isang tahimik, hindi nakikitang kasama na hindi kailanman nagbabayad ng upa at basta-basta inaakit ang lahat. Pero ano kung hindi ito ang katotohanan? Ano kung ito ay isang resulta lamang – isang ilusyon – tulad ng huling piraso ng pizza na tila nawala na lang bigla?

Sa artikulong ito, sinusuri natin ang hypotetikal (o marahil ay baliw) na ideya na ang grabitasyon ay talagang isang pagpapahayag ng surface tension – ang pwersa na nagbubuklod sa mga bula, patak ng tubig, at lahat ng ating mga pangarap tungkol sa pagiging astronaut. Sa daan, babalikan natin ang pisika, maglalaro tayo ng spacetime, mali-interpret ang ilang analogies, at walang hiya nating iaaral ang mga particle na parang tao. Tara na!

Talaan ng Nilalaman

  1. Panimula: Ang Grabitasyon ba ay isang Panlilinlang?

    Advertising

  2. Ano ang Surface Tension at Bakit Nagdidikit ang Tubig?

  3. Ang Pisika ng Surface Tension at Spacetime

  4. Grapitasyon: Ang Tapat na Aso ng Uniberso

  5. Ang Modelo ng Grabitasyon sa Surface Tension

  6. Mga Katibayan at Eksperimento sa Pag-iisip

  7. Mga Problema, Kritisismo, at Galit na mga Pisiko

  8. Ang Holographic Principle at ang Emergent Gravity

  9. Isang Metapora na Sobrang Layo? Kung Paano Nagiging Konspirasyon ang Mga Analohiya

  10. Konklusyon: Nakatira Ba Tayo sa Isang Napakalaking Patak?

1. Panimula: Ang Grabitasyon ba ay isang Panlilinlang?

Grapitasyon: Sinabi ni Newton na ito ay isang pwersa, sinabi ni Einstein na ito ay ang pagbaluktot ng spacetime, at sinasabi ng iyong pusa na ito ay kung paano nagiging tadhana ang sahig. Ngunit posible bang mali tayo sa lahat?

Posible bang hindi ito fundamental, kundi emergent? Posible bang – tulad ng brunch – ito ay isang surface phenomenon lamang na lumilitaw kapag tama mong pinagsama-sama ang mga bagay?

Oo. Siguro. Malamang hindi. Pero magkunwari tayo.

2. Ano ang Surface Tension at Bakit Nagdidikit ang Tubig?

Simulan natin. Ang surface tension ay isang pwersa na nabubuo dahil sa mga interaksyon ng molekula sa hangganan sa pagitan ng likido at hangin. Ang mga molekula sa loob ng likido ay tinutulak at hinihila nang pantay-pantay sa lahat ng direksyon. Pero sa surface? Parang may social anxiety – walang naglalabas ng kamay.

Resulta? Nabubuo ang isang uri ng elastikong "balat" sa surface ng likido. Kaya't kumukulo ang tubig. Kaya’t kayang tumakbo ang mga insekto sa ibabaw ng tubig. At kaya naman umaawit ang iyong bote ng shampoo kapag mali mo itong pinindot.

Ang matematika sa likod nito ay kinasasangkutan ng intermolecular forces at pagliit ng surface area, pero ang tunay na pananaw ay:

3. Ang Pisika ng Surface Tension at Spacetime

Ngayon, ipagpalagay natin na ang uniberso ay isang napakalaking likido. At ang spacetime ay ang surface nito. Parang nakakatawa? Magaling, nag-iisip ka na tulad ng isang theoretical physicist.

May mga tunay na teorya – tulad ng AdS/CFT correspondence – na nagmumungkahi na ang uniberso ay maaaring holographic, ibig sabihin, lahat ng nararanasan natin sa 3D ay talagang ipinroproyekta mula sa isang 2D surface. Para bang ang pinaka-kakaibang IMAX cinema sa buong mundo.

Posible bang ang grabitasyon – ang ating matalik na kaibigan – ay isa lamang uri ng surface tension sa kontekstong ito? Isang pwersa na nagmumula sa tendensya ng spacetime na liitin ang surface energy?

Parang ang spacetime mismo ay isang higpit na membrane, at hindi binabaluktot ng anumang misteryosong pwersa ang materya dito kundi sa pamamagitan ng pagbabago ng lokal na distribusyon ng surface energy. Katulad lamang ng paglalagay mo ng bowling ball sa isang trampoline. Maliban na ang trampoline ay invisible, at ang bowling ball ay gawa sa quarks.

4. Grapitasyon: Ang Tapat na Aso ng Uniberso

Ang grapitasyon ay hindi binibigyan ng sapat na pagkilala. Nakakakuha ng lahat ng mga flashy lights at kumikinang na bagay ang electromagnetism. Pinapanatili ng strong at weak nuclear forces ang atomic nuclei at nagiging sanhi ng radioactive decay. Pero ang gravity? Inaakit lang nito.

Inaakit nito ang mga galaxy, mga bituin, at ikaw pagkatapos ng iyong workout. At hindi tulad ng iyong Wi-Fi, palaging naka-on ito.

Ngunit ano kung ang "pag-aakit" na ito ay resulta lamang ng pagbaluktot na dulot ng surface-like tension? Kung naglalagay ka ng maraming bagay sa spacetime, maaari mo bang basta baluktutin ang cosmic surface at hayaan ang ibang mga bagay na “dumulas” dito tulad ng mga langgam sa isang slanted frisbee?

Isipin ang sikat na rubber sheet model ni Einstein – pero magdagdag ka ngayon ng tubig. Naghanda ka na ng spacetime soup.

5. Ang Modelo ng Grabitasyon sa Surface Tension

Bumuo tayo ng ating fantasy theory. Narito ang pitch:

Sa madaling salita: ang grabitasyon ay wala nang iba kundi cosmic capillarity. “Umakakyat” ang maliliit na bagay sa mga energy curve ng mas malalaking masa, tulad ng tubig na gumagapang nang hindi gustong-gusto sa isang papel.

Sumasang-ayon pa ito sa kung paano humihina ang gravitational fields habang lumalayo. Tulad din ng surface tension forces.

Nakakatulong din itong ipaliwanag ang mga black hole! Kapag nagtitipon ang labis na materya, pinapalawak nito ang surface tension hanggang sa limitasyon nito – isang crack o “sinkhole” ay nabubuo sa spacetime film.

6. Mga Ebidensya at Eksperimento sa Pag-iisip

A) Soap Bubble Earth

Isipin na ang Earth ay isang bubble ng sabon, at naglalagay ka ng marble dito. Bahagyang binabaluktot ng marble ang surface, at lumulubog ang ibang mga marble sa paligid nito. Ito ang gravity, baby.

Palitan ngayon ang marble ng planeta at ang soap film ng spacetime. BOOM: Surface tension analogous to General Relativity Theory. Parang ganun.

B) The Cosmic Coffee Cup

Ibuhos ang gatas sa kape. Obserbahan kung paano ito dumadaloy patungo sa mas siksik, mas mayaman sa enerhiyang mga rehiyon. Ngayon, isipin na ang kape ay spacetime at ang gatas ay … okay, bumabagsak ang metapora. Pero mukhang cool, di ba?

7. Mga Problema, Kritisismo, at Nagagalit na mga Physicist

Sa puntong ito, ipaalam sa amin na magiging hindi komportable ang tunay na mga physicist sa ideyang ito.

Narito ang ilang problema:

Bukod pa rito, ang matematika ay talagang nakakabaliw kapag sinusubukang i-modelo ang spacetime bilang isang bubble ng sabon. Maliban kung nasiyahan ka sa tensor calculus habang umiiyak.

Pero hindi natin gustong sirain ang kasiyahan.

8. Ang Holographic Principle at Emergent Gravity

Dito nagsisimula ang tunay na pagkabaliw. Iminungkahi ng ilang physicist – tulad ni Erik Verlinde – na ang gravity ay hindi fundamental, ngunit lumilitaw mula sa entropy gradients.

Batayang prinsipyo: Ang masa ay nakakaimpluwensya sa dami ng impormasyon na maaaring i-encode sa surface ng isang spacetime region. Samakatuwid, ang gravity ay resulta ng pagtatangkang i-maximize ng mga system ang entropy nito, tulad ng iyong desk sa dulo ng linggo.

Sa pananaw na ito, hindi malayo ang gravity bilang surface tension. Isa itong metapora na may entropic teeth. Gusto ng spacetime na maging makinis. At ang masa ay isa lamang lokal na tiklop sa blanket ng realidad.

Well, iyan ay medyo kaaya-aya, di ba?

9. Isang Metaphor na Malayo? Kapag Naging Conspiracy Theories ang mga Analogy

Dito nakasalalay ang panganib: Hindi lahat ng analogy ay scalable. Ang katotohanan lamang na parang surface tension ang gravity ay hindi nangangahulugang ito ay surface tension.

Katulad din ito ng pagsasabing ang aso ay isang microwave dahil pareho silang umuungal kapag pinindot mo ang kanilang mga knob.

Gayunpaman, ang pag-explore ng mga ideyang ito ay nagpapalawak sa ating intuwisyon. Binubuksan nito ang mga kakaibang pinto. At kung minsan, kailangan ng pisika ang isang bagay na kakaiba.

Tanungin lang si Schrödinger's cat. O baka hindi. Maaari itong patay. O baka hindi.

10. Konklusyon: Nakatira Ba Tayo sa Isang Napakalaking Patak?

Maging tapat tayo: marahil ay hindi natin malalaman kung ano talaga ang gravity. Ito ba ay isang puwersa? Isang kurbada? Isang phenomenon ng surface tension? Isang bug sa matrix?

Ang alam natin ay ang paggalugad ng mga ideyang ito ay nagpapanatili sa buhay ang pisika. Ipinapaalala nito sa atin na hindi lamang tungkol sa katotohanan ang agham – ito ay tungkol sa laro, pagkamangha, at kung minsan ay pag-sigaw ng “Ano kaya kung gawa sa gelatin ang uniberso?” sa ganap na hatinggabi.

Kaya’t sa susunod na bumagsak ang toast mo at nakadikit ang butter side nito pababa, huwag sisihin ang gravity. Ngumiti lang at bulong:

“Ah yes … surface tension strikes again.”

COPYRIGHT ToNEKi Media UG (limited liability)

AUTHOR:  THOMAS JAN POSCHADEL

References

Abstact