Potongan energi – bukan gelombang atau partikel – dapat menjadi bahan penyusun dasar alam semesta

Oleh

Matematika baru telah menunjukkan bahwa garis energi dapat digunakan untuk menggambarkan alam semesta.

Subjek membuat alam semesta, tapi apa yang membuat semuanya? Bagi mereka yang memikirkannya, pertanyaan ini sudah lama rumit, terutama bagi fisikawan. Merefleksikan tren terbaru dalam fisika, rekan saya Jeffrey Eisen dan saya telah menjelaskan cara berpikir yang diperbarui tentang subjek tersebut. Kami menyarankan bahwa materi tidak terdiri dari partikel atau gelombang, seperti yang telah dipikirkan dahulu kala, tetapi – yang lebih mendasar – materi terdiri dari potongan-potongan energi.

Lima elemen

Di zaman kuno, lima elemen dianggap sebagai blok bangunan realitas.

Lima banding satu

Orang Yunani kuno memiliki lima blok bangunan – dari bawah ke atas: tanah, air, udara, api, dan eter. Arthur menjelaskan materi tersebut dengan mengisi langit dan perputaran bintang-bintang, seperti yang diamati dari sudut angkasa bumi. Ini adalah elemen dasar pertama yang darinya seseorang dapat membangun dunia. Ide mereka tentang elemen fisik tidak berubah secara dramatis selama hampir 2.000 tahun.

Sir Isaac Newton

Prestasi untuk pengembangan teori partikel Sir Isaac Newton ton Kredit: Christopher Terrell, CC BY-ND

Kemudian sekitar 300 tahun yang lalu Sir Isaac Newton memperkenalkan gagasan bahwa semua benda ada di titik yang disebut partikel. Seratus lima puluh tahun kemudian, James Clark Maxwell memperkenalkan gelombang elektromagnetik – bentuk magnet, listrik, dan cahaya yang melekat dan sering tidak terlihat. Partikel tersebut bertindak sebagai blok bangunan untuk mekanika dan sebagai gelombang elektromagnetisme – dan orang-orang menetapkan partikel dan gelombang sebagai dua blok pembangun materi. Bersama-sama, partikel dan gelombang menjadi bahan penyusun semua jenis materi.

Ini adalah peningkatan besar atas lima elemen Yunani kuno, tetapi cacat. Dalam serangkaian tes terkenal yang dikenal sebagai tes celah ganda, cahaya terkadang bertindak sebagai partikel dan di waktu lain bertindak sebagai gelombang. Teori gelombang dan partikel serta matematika memungkinkan para ilmuwan untuk membuat prediksi yang sangat akurat tentang alam semesta, aturan-aturan itu dibagi menjadi skala terbesar dan terkecil.

Einstein mengusulkan solusi untuk teori relativitas umumnya. Dengan menggunakan alat matematika yang tersedia baginya pada saat itu, Einstein mampu menjelaskan dengan lebih baik beberapa fenomena fisik dan memecahkan paradoks lama tentang inersia dan gravitasi. Tetapi alih-alih memperbaiki partikel atau gelombang, mereka menjauh saat mereka mengusulkan peningkatan ruang dan waktu.

Dengan menggunakan alat matematika baru, saya dan kolega saya mendemonstrasikan teori baru yang dapat menggambarkan alam semesta secara akurat. Alih-alih mendasarkan teori pada ruang dan waktu, kami telah mempertimbangkan bahwa mungkin ada blok bangunan yang lebih fundamental daripada partikel dan gelombang. Para ilmuwan telah memahami bahwa partikel dan gelombang adalah kebalikan dari keberadaan: partikel adalah sumber materi yang ada di mana-mana kecuali titik-titik yang membentuk gelombang dan rekan kerja saya dan saya pikir masuk akal untuk memiliki hubungan yang mendasarinya di antara mereka.

Bahan penyusun materi

Bahan penyusun baru dapat memodelkan yang terbesar dan terkecil – dari bintang hingga cahaya hingga kredit: Christopher Terrell, CC BY-ND

Potongan aliran dan energi

Teori kami dimulai dengan ide dasar baru – bahwa energi selalu “mengalir” dalam ruang dan waktu.

Pikirkan energi yang diciptakan oleh kombinasi garis-garis yang mengisi suatu area ruang dan waktu, mengalir di area itu dan tidak pernah dimulai, tidak pernah berakhir, dan tidak pernah saling bersilangan.

Bekerja dari konsep alam semesta garis energi yang mengalir, kami telah mencari satu blok bangunan untuk energi yang mengalir. Jika kami dapat menemukan dan mendefinisikan hal semacam itu, kami berharap dapat menggunakannya untuk memprediksi alam semesta secara akurat pada skala terbesar dan terkecil.

Ada banyak blok bangunan yang dapat dipilih secara matematis, tetapi kami mencari salah satu yang memiliki sifat partikel dan gelombang – terkondensasi sebagai partikel tetapi menyebar seperti gelombang melintasi ruang dan waktu. Jawabannya adalah balok penyusun yang terlihat seperti konsentrasi energi – seperti bintang – memiliki energi yang paling tinggi di pusatnya dan bergerak semakin jauh dari pusatnya.

Yang mengejutkan, kami menemukan bahwa hanya ada sejumlah cara yang terbatas untuk menggambarkan konsentrasi energi yang mengalir. Dari jumlah tersebut, kami hanya menemukan satu yang berfungsi sesuai dengan definisi matematika aliran kami. Kami menyebutnya bagian dari energi. Untuk Aficanado dalam matematika dan fisika, ini didefinisikan sebagai = -⍺ /r Dimana intensitas intensitas dan r Jarak adalah fungsinya.

Dengan menggunakan bagian energi sebagai bahan penyusun materi, kami kemudian membuat matematika yang diperlukan untuk memecahkan masalah fisika. Langkah terakhir adalah mengujinya.

Kembali ke Einstein, tambahkan universalitas

Lebih dari 100 tahun yang lalu, Einstein kembali ke dua masalah legendaris dalam fisika untuk memverifikasi relativitas umum: pergeseran tahunan sekecil apapun di orbit Merkurius – atau anteseden, dan cahaya melengkung kecil saat melewati Matahari.

Pencegahan Perihelion Merkurius

Relativitas umum adalah teori pertama yang secara akurat memprediksi sedikit rotasi orbit Merkurius. Kredit: Rainer Janes melalui Wikimedia Commons

Masalah-masalah ini berada dalam dua tahap akhir ukuran. Teori partikel gelombang atau materi tidak dapat memecahkannya, tetapi relativitas umum memang terjadi. Teori relativitas umum mendistorsi ruang dan waktu sedemikian rupa sehingga dapat menggeser lintasan Merkurius dan menekuk seakurat yang dapat dilihat dalam pengamatan astronomi.

Jika teori baru kita cenderung menggantikan partikel dan gelombang dengan fragmen yang lebih mendasar, maka kita harus dapat memecahkan masalah ini melalui teori kita juga.

Untuk masalah perbedaan-Merkurius, kami telah memodelkan Matahari sebagai pecahan besar yang stabil dari energi Matahari dan Merkurius sebagai fragmen energi yang kecil tetapi masih bergerak lambat. Untuk masalah kelengkungan-cahaya, matahari dimodelkan dengan cara yang sama, tetapi foton dimodelkan sebagai bagian kecil dari energi yang bergerak dengan kecepatan cahaya. Dalam kedua soal tersebut, kami telah menghitung lintasan segmen yang bergerak dan menemukan jawaban yang sama dengan jawaban yang diprediksi oleh teori relativitas umum. Kami kaget.

Pekerjaan awal kami mendemonstrasikan bagaimana blok bangunan baru dapat secara akurat memodelkan perusahaan untuk mengurangi dari jumlah yang sangat besar. Di mana partikel dan gelombang pecah, fragmen blok pembangun energi itu kuat. Karya itu bisa menjadi satu blok bangunan universal yang potensial untuk memodelkan realitas secara matematis – dan memperbarui cara orang berpikir tentang blok bangunan di alam semesta.

Oleh Larry M. Silverberg, Profesor Teknik Mesin dan Dirgantara Universitas Negeri Carolina Utara.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Topan Super Surigae menyulut Pasifik

19 April 2021 Topan super mencapai intensitas ekstrem setahun lebih banyak daripada badai era satelit mana pun. Surigae tidak akan mendarat, tetapi topan yang muncul di...

Mekanisme fotoenzim kunci yang diuraikan

Kesan artis tentang katalisis enzimatik yang diusulkan dalam mekanisme fotodekarboksilase asam lemak (Sains 2021). Kredit: Damien Sorigué Pengoperasian enzim FAP, yang berguna untuk memproduksi...

DOE Mendorong Investasi A.S. yang Agresif dalam Energy Fusion

Sinar laser energi tinggi NIF berkumpul di target di tengah kamera target. Keberhasilan mendapatkan penyalaan fusi akan menjadi langkah maju yang besar dalam...

Fisikawan menciptakan bit kuantum yang dapat mencari materi gelap

Sebuah qubit (persegi panjang kecil) dipasang pada tingkat kebiruan, yang berada di atas jari untuk menunjukkan skala. Ilmuwan di Farmland Universitas Chicago menggunakan...

Ahli paleontologi memperkirakan bahwa 2,5 miliar T. rex menjelajahi Bumi selama periode Kapur

Untuk semua mereka yang terlambatKapur Menurut sebuah studi baru, jumlah total tyrannosaurus yang pernah hidup di Bumi adalah sekitar 2,5 miliar individu, di mana...

Newsletter

Subscribe to stay updated.