Teoria Zapętlonych Półkwantów -Hipoteza kwantowej grawitacji

autor: Arkadiusz Mazur data: 27.08.2010

Wstęp

W znanej nam przestrzeni trójwymiarowej orientujemy się w ten sposób, że wiemy, że coś leży bardziej na prawo, bardziej na lewo, bardziej do góry lub bardziej do dołu, z przodu lub z tyłu, dalej lub bliżej od nas.

Weźmy teraz mrówkę, taką specjalną, która żyje tylko w przestrzeni dwuwymiarowej. Przestrzeń taka jest podobna do kartki papieru. Mrówka żyjąc w tej przestrzeni dwuwymiarowej wie tylko to co jest bardziej na prawo, bardziej na lewo, bliżej lub dalej oraz czy z przodu czy z tyłu. Nie zna ona natomiast pojęcia wyżej lub niżej.

A teraz pofałdujmy przestrzeń takiej mrówki, zróbmy tam doliny, góry, leje do dołu lub do góry i zróbmy z tej przestrzeni sferę jak w balonie.

Mrówka żyjąca w przestrzeni 2-wymiarowej nie będzie widziała dolin ani gór. Jednak zauważy dziwne i niezrozumiałe dla niej zjawiska, takie np. że poruszając się po linii prostej wróci do tego samego punktu skąd wyszła. Zauważy też, że kiedy idzie po linii prostej pewne punkty w przestrzeni skręcają wobec niej na prawo lub na lewo.

A teraz wyobraźmy sobie, że mrówka taka składa się z 2 punktów, których właściwości są jak poniżej:

- Każdy punkt porusza się przed siebie w przestrzeni dwuwymiarowej tylko po linii prostej

-Każdy punkt tak deformuje przestrzeń wokół siebie, że tworzy lej w kierunku prostopadłym do otaczającej go płaszczyzny. (lej oznacza tutaj wygięcie przestrzeni dwywymiarowej (X,Y) poprzez trzeci wymiar Z)

Jeśli punkty będą się tak poruszały przed siebie, że ich drogi się przetną to wtedy jest duże prawdopodobieństwo, że zawiną się wokół siebie tworząc swoistą jamę. W takiej jamie dwa punkty cały czas będą poruszały się po linii prostej jednak jama będąca układem tych punktów będzie stała w miejscu.

Mrówka będąca właśnie tym układem (jamą) i niemając świadomości tego, że składa się z tych dwóch punktów, zauważy dziwne zjawisko: zauważy że przybliża się samoistnie do różnych punktów w otaczającej przestrzeni z pewnym przyspieszeniem. Nazwie to zjawisko przyciąganiem grawitacyjnym.

W ten sposób znana nam 3-wymiarowa przestrzeń jest zakrzywiona przez 4 i 5 wymiar czyli grawitację oraz magnetyzm i taki też sposób objawiają się nam te siły.

Założenia podstawowe:

- W wyniku zderzenia elektronu z pozytonem następuje anihilacja tychże cząstek oraz powstają 2 fotony (kwanty gamma) emitowane w przeciwległych kierunkach.

- Każde ciało (lub cząstka) o dodatniej masie spoczynkowej zakrzywia czasoprzestrzeń co objawia się poprzez działanie siły grawitacji

- światło (fotony) poruszają się w czasoprzestrzeni wielowymiarowej gdzie czwartym wymiarem jest grawitacja po linii prostej ze stałą prędkością c.

- droga światła w przestrzeni 3-wymiarowej jest zakrzywiana poprzez grawitację

Założenia wtórne:

- w wyniku naprzeciwległego zderzenia 2 fotonów o odpowiedniej energii powstaje elektron i pozyton.

Zjawisko tworzenia się pary elektron, pozyton poprzez zderzenia fotonów oraz rozpraszanie się jednej wiązki światła na drugiej wiązce zostało stwierdzone doświadczalnie: Positron Production in Multiphoton Light-by-Light Scattering

- czasoprzestrzeń składa się z 5 wymiarów: 3 znane nam wymiary + wymiar grawitacyjny + wymiar magnetyczny (w przestrzeni rozumianej dokładniej dodatkowym 6 wymiarem jest czas)

- Foton jest to lokalne (falowe) zaburzenie krzywizny czasoprzestrzeni w wymiarze grawitacyjnym oraz magnetycznym

1. Zakrzywienie czasoprzestrzeni w wymiarze grawitacyjnym

Zgodnie z ogólną teorią względności, grawitacja jest opisywana jako zakrzywienie czasoprzestrzeni. W czasoprzestrzeni zakrzywionej ciała poruszają się po torach, które są liniami o ekstremalnej (najmniejszej lub największej) długości spośród wszystkich możliwych łuków łączących zadane punkty.

Obliczanie długości należy przeprowadzać w pełnej przestrzeniwielowymiarowej(czasoprzestrzeni), posługując się zależnym od grawitacji tensorem metrycznym,natomiast przez długość linii należy rozumieć sumę interwałów czasoprzestrzennych wzdłuż toru cząstki.

Rys. 1.1 Zakrzywienie biegu promienia światła

Zakrzywienie biegu promienia światła w wymiarze grawitacyjnym w pobliżu obiektu o dużej masie

Obiekty takie jak gwiazdy lub czarne dziury tworzą głębokie leje wokół siebie zakrzywiając ujemnie czasoprzestrzeń wokół siebie w wymiarze grawitacyjnym.

Rys.1.2 Wszechświat w wymiarze grawitacyjnym

Zakrzywienie ujemne czasoprzestrzeni w wymiarze grawitacyjnym jest również efektem tego, że wszechświat jest zamknięty w wymiarze grawitacyjnym w formie sfery. (rys. 1.2)

We wszechświecie galaktyki krążą wokół centrum gromad galaktyk, gwiazdy krążą wokół centrum galaktyki, planety krążą gwiazd itd.

Zakładając, że każdy taki obiekt zakrzywia wokół siebie przestrzeń w wymiarze grawitacyjnymw kierunku prostopadłym do otaczającej przestrzenito okaże się, że wszechświat jest powyginany na kształt fraktala.

Rys. 1.3

Zakrzywiona powłoka czasoprzestrzeni widziana z zewnątrz

Dla dalszych rozważań przyjmujemy założenie, że:

-ujemne zakrzywienie oznacza zakrzywienie w kierunkuzmieniającego kąta zakrzywienia do dołu(wklęsłe w odniesieniu do całej powłoki czasoprzestrzennej wszechświata) – rys. 1.4

-dodatnie zakrzywienie – w kierunku wzrastającego kąta zakrzywienia do góry (wypukłe) – rys. 1.5

Rys. 1.4 Ujemne zakrzywienie