Американское Рождество. Пустынные волны Флориды. Ветер.

sl_lopatnikov — 25.12.2009 .







Пишу внеочередной пост по физической тематике. Возможно, в физике намечается некая революция, покруче Эйнштейновской  ОТО. Речь идет о работе нидерландского физика, как сейчас модно говорить, «струнного теоретика».  Эрика Верлинде (Eric Verlinde).

Прежде всего, хочу обрадовать всех присутствующих: мы все, дорогие товарищи, самые натуральные голограммы!

Ой, только не подумайте, что я тут спятил с горя, посмотрев сериал «Школа». Речь идет об исключительно глубокой идее

Строго говоря, к идее Верлинде приближались давно, но несколько дней назад, идея была сформулирована  крайне просто: гравитация – не есть фундаментальное поле, а лишь «энтропийный эффект».
 
Это требует некоторых пояснений и, хотя я отствал от жизни в этой области лет на ...дцать, так как гравитацией не занимался со времен участия в семинаре Кириила Петровича Станюковича в конце 60-х, начале 70-х, мне кажется, что я могу более или менее внятно объяснить природу происходящего.

Прежде всего, для не-физиков нужно обозначить две идеи: что такое фундаментальное поле и что такое «энтропийна сила»..

Что касается первого, то фундаментальное поле – это поле связанное с той или иной элементарной частицей. До последнего времени как-то «по индукции» считалось, что гравитационное поле – это такое вот, обычное фундаментальное поле в ряду электромагнитного, электронного, слабого и т.д. Соответственно,  десятилетия, со времен  Эйнштейна предпринимались попытки построить Единую теорию поля, которая бы одним махом описывала бы  Сущее и «частные поля» были бы лишь проявлениями этого единого поля в определенных условиях подобно тому, как электрическое  и магнитные поля – проявления в разных условиях одного и того же единого электромагнитного поля.

Что касается «энтропийной силы», то она имеет другую, термидинамическую природу. А именно, из школы известно, что энергия системы может быть изменена как путем производства механичнской работы, так и путем передачи ей определенного количества тепла. Это обстоятельство описывается общеизвестным термодинамическим уравнением: dE=TdS-PdV. То есть, изменение внутренней энергии равно притоку тепловой энергии TdS минус работа, совершенная телом PdV.

Предположим теперь, что тело большое, так что при изменении  его объема площадь поверхности A практически не меняется и с изменение объема связано с перемещением границы стенки dX, а  внутренняя энергия системы при процессе остается неизменной. Тогда  приведенное равенство может быть переписано в виде: 0=TdS-(PA)dX.

Но давление умноженное на площадь – есть сила F. Поэтому можно написать: TdS=FdX. Это значит, что если энтропия меняется в связи с каким-то перемещением, то возникает сила.

Простой пример появления такой силы – это поведение макромолекул. Если взять очень длинную молекулу, то она свернется в клубок, радиус которого пропорционалем корню и числа звеньев.

Если взять молекулу за конец и попытаться «размотать» этот клубок, то возникнет сила, которая будет действовать на  вытянутый конец и стремиться вернуть молекулу в «клубочное» состояние.  При этом, в отличие от сил, формирующих молекулу, эта сила не имеет ничего общего с межатомарным взаимодействием. Чисто вероятностная вещь: система в результате «проб и ошибок», то есть флюктуаций, связанных с температурой, стремиться перейти из менее вероятного состояния в более вероятное.

Чтобы сделать следующий шаг, нужно вспомнить некоторые элементы квантовой физики, согласно которой есть некая минимальная  - Планковская, - длина меньше которой говорить о пространстве времени непонятно как.  Есть две тяготеющие массы. Одну из них можно выбрать в качестве центра. Пусть другое из них находится на расстоянии R. Понятно, что число «ячеек» размером с планковскую длину пропорционально пдощади. Значит, для того, чтобы локализовать массу , нжно количество бит, пропорциональное площади сферы радиуса R, которая пропорциональна  R^2.  Число необходимых бит  это энтропия, взятая с отрицательным знаком. Если масса переместиталась в новую позицию, скажем расстояние увеличилось, но число бит увеличилось пропорционально площади, а энтропия, соответственно, пропорционально площади уменьшилась.

То есть, если радиус увеличился и, стало быть,  dX>0, то dS –автоматически меньше нуля и F – тоже меньше нуля, то есть направлена ПРОТИВ УВЕЛИЧЕНИЯ РАССТОЯНИЯ. Это и есть притяжение.  Достаточно просто убедиться, что изменение энтропии пропорционально массе тела. Это следует из того, что и энтропия, и масса аддитивные функции: то есть и энтропия и масса суммы частей равна сумме энтропий и масс этих частей. И последнее, что нужно, чтобы замкнуть картину  - это доказать Закон Ньютона: F=ma. ... И самое забавное, что это нетрудно сделать и даже в какой-то мере было сделано:Бекеншейном в 1973 году. Он показал, исходя из ОТО, что тело, движущееся с ускорением a испытывает температуру T равную в энергетических единицах  a умноженному на (Пост. Планка/2*Pi*Скорость света)... После небольших вычислений можно показать, что и закон Ньютона F=ma выполнятся, и Закон тяготения.Причем в обоих случаях работает одна и та же масса!

Все крайне просто и жутко привлекательно, так как исчезает главная проблема – представление о гравитационном поле, как о реальном! – А если оно энтропийное, то и проблемы нет. Оно становится чем-то вроде флогистона – «материальным мифом», заменяемым статистикой, причем не слишком чувствительной к устройству реальныз физических полей!  

Но как же насчет того, что новая теория должна быть достаточно безумной, коли все так просто?  - Оооо! – Тут безумия предостаточно, дорогие товарищи! – Более аккуратное логическое рассмотрение проблемы показывает, что «все проходит» замечательно, если принять так называемый голографический принцип образования пространства, выдвинутый Нобелевским лауреатом 1999 года Г.Хоофтом в 1993 году, а раньше в менее конкретной форме Бомом.

Вот тут внимание! -  Именно тут зарыто « истиное безумие».

Речь идет о том, что наше четырехмерное пространство-время на самом деле совершенно не четырехмерно!

ОНО ТРЕХМЕРНО, а одна из координат – кажущаяся, возникающая так примерно, как возникает третья координата в голографии!

Иными словами, наше пространство представляет собой  ... ну скажет так, некую поверхность НА КОТОРОЙ мы, такие все В НЕКОТОРОМ РОДЕ ДВУМЕРНЫЕ,  паразитируем.в форме струн... С поправкой на то, что струнная теория дает еще тучу, типа 7или 8 измерений, которые мы не видим ибо они свернуты колечками. и малькие-маленькие. А так – все хорошо..


Детали здесь: http://arxiv.org/abs/1001.0785 (не без мелких, но не принципиальных опечаток в уравнениях)

Поздравляю вас с голографическим существованием!

Оставить комментарий

Популярные посты:

• Ранее
• Архив