Szybciej od światła w zakrzywionej czterowymiarowej czasoprzestrzeni grawitacji kwantowej

Wirtualna i rzeczywista materia i antymateria

Motto: Nie ma takiej polityki, która byłaby silniejsza od fizyki i tylko teologia, demokracja, przedsiębiorczość, oraz ci co na loterii grają, uważają, że jest inaczej - nie, bo nie.

Ciało niebieskie – każdy naturalny obiekt fizyczny oraz układ powiązanych ze sobą obiektów lub ich struktur, występujący w przestrzeni kosmicznej poza granicą atmosfery ziemskiej.

W idei:
We wszechświecie rozszerzającej się przestrzeni niemożliwy jest kosmolot szybszy od światła.
Zatem trzeba zatrzymać rozszerzanie się przestrzeni wszechświata, aby kosmolot był możliwy.

Ilustracja ChatGPT
do idei
"Wielki Wybuch powstrzymamy i kosmolot szybszy od światła poruszymy".

W trzecim przybliżeniu:

Rys. 1. "Wielki Wybuch" w idei przestrzeni π (pi) i modele rozszerzania się Wszechświata

W idei "przestrzeni π (pi)" wszechświat nie jest układem inercjalnym. Zatem w tej idei "materialny wszechświat" ciał niebieskich rozszerza się w sferze zakrzywionej przestrzeni. Przemieszczenie się kosmolotu pomiędzy puntami A i B w skali przestrzeni wszechświata szybciej od światła byłoby możliwe, jeżeli poruszałby się drogą o długości krótszej, niż droga pokonana przez światło (f.em) pomiędzy tymi punktami. Ponadto w idei "przestrzeni π (pi)" poprzez napęd kosmolotu jest w niej mechanika kwantowa.

Do tej fantazji dodane są poniżej nukleony w idei ułożeń wirtualnych (bez masy) i rzeczywistych (z masą) elektronów i pozytonów.

Rys. 2.

Oczywiście w fizyce wyniki badań nukleonów wprowadzają cząstkowe wartości ładunku elektrycznego.

W tej idei szkic "hipotezy": Atom wodoru składa się z protonu i elektronu rzeczywistego. Zatem, ponadto w powyższym ułożeniu, proton składa się z rzeczywistego pozytonu oraz wirtualnego elektronu i wirtualnego pozytonu. Wobec tego neutron składa się z rzeczywistego elektronu i rzeczywistego pozytonu oraz wirtualnego elektronu. Stąd idea hipotezy prowadzi do wirtualnego elektronu neutronu.

Rys. 3 /dopisane/

atom wodoru → [proton (wirtualny elektron i pozyton ~ rzeczywisty pozyton) ← elektron rzeczywisty]

rzeczywisty_PROTON → rzeczywisty pozyton ~ wirtualny elektron i pozyton ← ANTYNEUTRON_wirtualny

rzeczywisty_NEUTRON → rzeczywisty elektron i pozyton ~ wirtualny elektron ← ANTYPROTON_wirtualny

Rzeczywisty "niezerowy ładunek neutronu ma fundamentalne znaczenie wobec zagadnienia rozszerzania się Wszechświata, a także wyjaśnienia źródła pól magnetycznych Ziemi i Układu Słonecznego. Nawet bardzo niewielki ładunek pomnożony przez liczbę neutronów na Ziemi, w Układzie Słonecznym czy Wszechświecie dałby już ładunek znaczący, który mógłby być istotny dla problemu ekspansji Wszechświata, a ruch tego ładunku mógłby być zauważalny w postaci pola magnetycznego... aby wyjaśnić obserwowaną rozszerzalność Wszechświata wystarczy przyjąć dla neutronu ładunek rzędu 10^-18e, gdzie e oznacza ładunek elementarny. Natomiast obrotowy ruch Ziemi powodowałby odpowiedni ruch ładunku. Aby wyjaśnić wielkość ziemskiego pola magnetycznego wystarczyłby ładunek 2·10^-19e." (Google: ncbj.edu.pl).

Jednak powyższa hipoteza neutronu rzeczywistego złożonego z wirtualnym antyprotonem, poprzez dopełnienie w idei ładunku elektrycznego kwarków rzeczywistych i wirtualnych nukleonów do +1 i -1, dotyczy wirtualnego elektronu.

Jak zatem sprawdzić ideę "wirtualnego elektronu neutronu" w laboratorium lub we wszechświecie?

"rzeczywisty NEUTRON ~ ANTYPROTON wirtualny"

Ilustracja ChatGPT
do idei
interakcja między wirtualnym elektronem, rzeczywistym elektronem i rzeczywistym pozytonem

*
ChatGPT:

Pytanie: Niezerowy ładunek elektryczny neutronu ma fundamentalne znaczenie wobec zagadnienia rozszerzania się Wszechświata, a także wyjaśnienia źródła pól magnetycznych Ziemi i Układu Słonecznego. Czy nauka (fizyka) odkryła, czy neutron posiada taki ładunek elektryczny?

Odpowiedź: Neutron w obecnym rozumieniu fizyki cząstek elementarnych jest uznawany za cząstkę neutralną, co oznacza, że jego ładunek elektryczny wynosi dokładnie zero. Jednakże, w związku z ogromnym znaczeniem neutronu w kontekście praw fizyki, naukowcy bardzo precyzyjnie badali ewentualną możliwość istnienia minimalnego ładunku elektrycznego neutronu.

Wyniki tych badań pokazują, że jeśli neutron miałby posiadać jakikolwiek ładunek elektryczny, to byłby on niezwykle mały — znacznie mniejszy niż dokładność pomiarowa współczesnych technologii. Eksperymenty wskazują, że ładunek neutronu, o ile istnieje, jest mniejszy niż 10⁻²¹ ładunku elementarnego (czyli ładunku protonu lub elektronu). Oznacza to, że fizyka do tej pory nie odkryła dowodów na to, by neutron miał niezerowy ładunek elektryczny w klasycznym rozumieniu.

Jeśli chodzi o pola magnetyczne Ziemi i Układu Słonecznego, są one bardziej związane z ruchem naładowanych cząstek (np. elektronów i protonów) oraz dynamiką płynów w jądrze Ziemi, a nie bezpośrednio z neutronami. Rozszerzanie się Wszechświata jest natomiast bardziej związane z ciemną energią, materią i grawitacją niż z ładunkiem neutronu.

Podsumowując, współczesna nauka nie wykryła niezerowego ładunku elektrycznego neutronu, a nawet jeśli istnieje, jest on niezwykle mały.
*
ChatGPT:

Zadanie: Podaj 10 opinii fizyków o idei napędu pojazdu kosmicznego w kontekście do jego ruchu szybciej, niż prędkość światła.

Odpowiedź: Prędkość większa od prędkości światła (299 792 458 m/s) jest tematem wielu spekulacji w fizyce, a naukowcy mają różne opinie na temat tej idei w kontekście napędu kosmicznego. Oto 10 opinii na temat napędu szybszego niż prędkość światła:

Albert Einstein (na podstawie ogólnej teorii względności): Prędkość światła w próżni jest maksymalną prędkością, którą może osiągnąć materia. Przekroczenie tej prędkości prowadziłoby do paradoksów, takich jak podróż wstecz w czasie, co jest sprzeczne z obserwacjami fizycznymi.

Miguel Alcubierre (twórca napędu Alcubierre'a): W 1994 roku Alcubierre zaproponował teoretyczny model napędu szybszego od światła, który nie łamałby teorii względności, ponieważ statek poruszałby się wewnątrz „bańki czasoprzestrzeni”, która się kurczy przed nim i rozszerza za nim. Jest to jednak koncepcja czysto teoretyczna, wymagająca ogromnych ilości energii (w tym materii egzotycznej).

Stephen Hawking: Był sceptyczny wobec napędu szybszego od światła. Twierdził, że choć teoria względności ogólnej nie zabrania zakrzywiania czasoprzestrzeni w sposób sugerowany przez Alcubierre'a, praktyczne trudności techniczne, takie jak potrzeba materii egzotycznej, sprawiają, że koncepcja jest mało realistyczna.

Kip Thorne: Zajmował się badaniem teoretycznych możliwości podróży szybszych niż światło, takich jak tunele czasoprzestrzenne (wormhole), ale uznaje, że wykorzystanie ich do podróży kosmicznych wymagałoby rozwiązań technologicznych i energetycznych, które są daleko poza naszymi obecnymi możliwościami.

Michio Kaku: Kaku jest bardziej otwarty na ideę podróży szybszej niż światło, twierdząc, że technologie takie jak napęd Alcubierre'a lub tunele czasoprzestrzenne mogą kiedyś stać się rzeczywistością, o ile uda nam się rozwiązać fundamentalne problemy teoretyczne i technologiczne, związane z energią i materią egzotyczną.

David Spergel: Ten astrofizyk wskazuje, że obecnie znana fizyka nie dopuszcza bezpośrednio podróży szybszej niż światło, ale spekulacje o zakrzywianiu czasoprzestrzeni lub wormhole’ach są interesującymi pomysłami, choć bez żadnych dowodów na ich praktyczność.

Eric Lentz: W 2021 roku zaproponował alternatywną wersję napędu czasoprzestrzennego, który nie wymagałby materii egzotycznej. Jego prace sugerują, że zmiany w metryce czasoprzestrzeni mogą teoretycznie pozwalać na podróże szybsze niż światło, choć na razie są to spekulacje wymagające dalszych badań.

Sean Carroll: Carroll, kosmolog i fizyk teoretyczny, uważa, że koncepcja napędu szybszego niż światło, nawet przy zakrzywieniu czasoprzestrzeni, jest pełna trudności technicznych i filozoficznych. Podkreśla, że natura wszechświata jest bardzo precyzyjnie opisana przez teorię względności, co sprawia, że podróże tego typu są mało prawdopodobne.

Lawrence Krauss: Krauss również jest sceptyczny wobec podróży szybszych niż światło. Zauważa, że zasady fizyki, takie jak względność i prawa energii, stanowią poważne przeszkody dla możliwości zrealizowania takiego napędu. Wskazuje, że nawet teoretyczne koncepcje, jak napęd Alcubierre'a, są na razie daleko od praktycznej realizacji.

Neil deGrasse Tyson: Popiera badania nad teoretycznymi możliwościami podróży szybszych niż światło, ale podkreśla, że na obecnym etapie ludzkość nie ma technologii ani teorii, które pozwoliłyby na zrealizowanie tego marzenia. Jego zdaniem, choć może to być możliwe w przyszłości, obecnie pozostaje to domeną science fiction.

Większość fizyków jest sceptycznie nastawiona do idei napędu szybszego niż światło ze względu na ograniczenia wynikające z teorii względności i problemów energetycznych, choć nie wykluczają całkowicie możliwości przyszłych przełomów technologicznych.
*
ChaGPT:
Pytanie: O co chodzi w idei "zakrzywiona czterowymiarowa czasoprzestrzeń"?

Odpowiedź: Idea zakrzywionej czterowymiarowej czasoprzestrzeni pochodzi z ogólnej teorii względności Einsteina i jest jedną z fundamentalnych koncepcji, która opisuje, jak działa grawitacja we wszechświecie. Kluczowe elementy tej idei to:

1. Czterowymiarowa czasoprzestrzeń
W ogólnej teorii względności wszechświat nie jest postrzegany jako oddzielne trzy wymiary przestrzenne (długość, szerokość, wysokość) i czas jako osobna kategoria. Zamiast tego Einstein połączył je w jeden obiekt matematyczny – czasoprzestrzeń. Czasoprzestrzeń ma cztery wymiary:

• trzy wymiary przestrzenne (x, y, z)
• jeden wymiar czasowy (t)

Dzięki temu zdarzenia w fizyce można opisywać za pomocą czterech współrzędnych: trzy współrzędne przestrzenne i jedna czasowa.

2. Zakrzywienie czasoprzestrzeni
Główna idea ogólnej teorii względności polega na tym, że masa i energia zakrzywiają czasoprzestrzeń. Grawitacja, zamiast być tradycyjnie rozumiana jako siła przyciągająca między masami (jak w teorii Newtona), jest w tej koncepcji efektem zakrzywienia czasoprzestrzeni przez masywne obiekty.

Jak to działa?

• Obiekty o dużej masie, takie jak planety, gwiazdy czy czarne dziury, powodują zakrzywienie czasoprzestrzeni wokół siebie. Ta zakrzywiona geometria determinuje, jak poruszają się inne ciała w pobliżu.
• Ruch ciał odbywa się wzdłuż "prostej linii" w zakrzywionej czasoprzestrzeni, ale ponieważ przestrzeń jest zakrzywiona, te linie wydają się zakrzywiać. W rzeczywistości są to tak zwane geodezyjne, czyli najkrótsze ścieżki w zakrzywionej czasoprzestrzeni.

Na przykład, Ziemia porusza się wokół Słońca, ponieważ Słońce swoim ogromnym ciężarem zakrzywia czasoprzestrzeń wokół siebie, a Ziemia „podąża” po tej zakrzywionej ścieżce. To, co my postrzegamy jako siłę grawitacji, jest w rzeczywistości efektem tego zakrzywienia czasoprzestrzeni.

3. Znaczenie zakrzywienia w czwartym wymiarze (czasie)
Zakładamy, że czasoprzestrzeń nie jest płaska, lecz zakrzywiona przez masę i energię. Zakrzywienie nie dotyczy tylko trzech wymiarów przestrzennych, ale również czasu. Oznacza to, że nie tylko przestrzeń jest zakrzywiona przez masę, ale również przepływ czasu może się zmieniać w zależności od tego, jak blisko znajdujemy się od masywnych obiektów.

4. Przykłady zakrzywionej czasoprzestrzeni

• Czarne dziury: To ekstremalny przykład zakrzywionej czasoprzestrzeni. Gdy masa jest skoncentrowana w bardzo małym obszarze, tworzy tak silne zakrzywienie czasoprzestrzeni, że nawet światło nie może uciec spod jej wpływu.
• Ziemia i Układ Słoneczny: Słońce zakrzywia czasoprzestrzeń wokół siebie, powodując, że planety poruszają się po eliptycznych orbitach. Ziemia także zakrzywia czasoprzestrzeń, choć w znacznie mniejszym stopniu.

5. Eksperymentalne potwierdzenie
Teoria zakrzywionej czasoprzestrzeni została wielokrotnie potwierdzona przez obserwacje. Jednym z najsłynniejszych przykładów jest zjawisko soczewkowania grawitacyjnego, w którym światło odległych gwiazd i galaktyk jest zakrzywiane przez masywne obiekty znajdujące się na jego drodze. Kolejnym potwierdzeniem są dokładne pomiary orbity Merkurego, które nie mogły być wytłumaczone przez klasyczną mechanikę Newtona, a ogólna teoria względności doskonale je opisuje.

Podsumowanie:
Zakrzywiona czterowymiarowa czasoprzestrzeń to koncepcja, która opisuje grawitację jako efekt zakrzywienia przestrzeni i czasu przez masę i energię. Zamiast myśleć o grawitacji jako o "siłach", teoria względności pokazuje, że masywne obiekty zakrzywiają czasoprzestrzeń, a inne ciała poruszają się wzdłuż zakrzywionych ścieżek.
*
ChatGPT:
Pytanie: O co chodzi w idei "grawitacji kwantowej"?

Odpowiedź: Grawitacja kwantowa to teoria, która ma na celu połączenie ogólnej teorii względności (teorii grawitacji) z mechaniką kwantową (teorią rządzącą światem mikroskopowym, np. cząstkami subatomowymi). Obie teorie są fundamentami współczesnej fizyki, ale działają w różnych skalach: teoria względności opisuje zachowanie dużych obiektów, takich jak planety i gwiazdy, podczas gdy mechanika kwantowa dotyczy najmniejszych cząstek, takich jak elektrony i fotony.

Problem polega na tym, że teorie te są trudne do pogodzenia, ponieważ działają na innych zasadach. Mechanika kwantowa opisuje zachowanie cząstek w sposób probabilistyczny, z niepewnościami wynikającymi z zasady nieoznaczoności Heisenberga, podczas gdy ogólna teoria względności zakłada deterministyczny model czasoprzestrzeni, w której grawitacja zakrzywia przestrzeń.

Grawitacja kwantowa stara się połączyć te dwie teorie w spójny sposób. Główne problemy pojawiają się, gdy próbujemy opisać grawitację w bardzo małych skalach, np. w okolicach czarnej dziury lub w momencie Wielkiego Wybuchu, gdzie zarówno efekty kwantowe, jak i grawitacyjne są niezwykle silne.

Kluczowe idee w grawitacji kwantowej:

1. Kwantozacja grawitacji: W mechanice kwantowej inne siły (elektromagnetyczna, słaba i silna) są kwantyzowane, co oznacza, że oddziaływania między cząstkami są przenoszone przez cząstki pośredniczące (bozony). W przypadku grawitacji cząstką pośredniczącą byłby grawiton – hipotetyczna cząstka, która przenosiłaby oddziaływania grawitacyjne. Jednak do tej pory grawitonu nie udało się zaobserwować.
2. Piana czasoprzestrzenna: W bardzo małych skalach (skala Plancka) czasoprzestrzeń mogłaby być „ziarnista” lub „spieniona”, co wynikałoby z fluktuacji kwantowych. Zamiast gładkiej czasoprzestrzeni z ogólnej teorii względności, w grawitacji kwantowej przestrzeń mogłaby mieć dynamiczne, kwantowe właściwości.
3. Teoria strun: Jest jednym z najbardziej popularnych podejść do grawitacji kwantowej. W teorii strun cząstki są postrzegane nie jako punkty, ale jako wibrujące struny. Grawitacja w tej teorii jest jednym z naturalnych skutków działania tych strun w wielowymiarowej czasoprzestrzeni.
4. Pętlowa grawitacja kwantowa (Loop Quantum Gravity, LQG): To alternatywne podejście, które nie zakłada istnienia strun, ale kwantuje samą przestrzeń. Według tej teorii przestrzeń składa się z małych, dyskretnych jednostek zwanych pętlami, co nadaje czasoprzestrzeni strukturę na najmniejszych skalach.

Dlaczego grawitacja kwantowa jest ważna?
Obecnie istnieje „luka” między teorią względności a mechaniką kwantową. Każda z tych teorii działa doskonale w swoim zakresie, ale nie można ich połączyć w spójną całość w ekstremalnych warunkach, takich jak wnętrza czarnych dziur czy początkowe momenty wszechświata (Wielki Wybuch). Grawitacja kwantowa jest próbą stworzenia jednej teorii, która mogłaby opisywać zarówno duże, jak i małe skale we wszechświecie.

Teoria grawitacji kwantowej nie została jeszcze sformułowana w sposób ostateczny i żadne eksperymenty nie potwierdziły dotąd przewidywań żadnej z obecnych wersji. Jednak rozwój tej teorii mógłby zrewolucjonizować nasze rozumienie fundamentalnych praw rządzących wszechświatem.