Kristal ruang-waktu diusulkan dengan meletakkan ruang dan waktu pada pijakan yang sama

Seorang ilmuwan di Pennsylvania yang mempelajari struktur kristal telah mengembangkan rumus matematika baru yang dapat memecahkan masalah berusia puluhan tahun dalam memahami ruangwaktu, struktur alam semesta disarankan dalam teori relativitas Einstein.

Relativitas memberi tahu kita Ruang angkasa Venkatraman Gopalan, seorang profesor ilmu dan teknik material dan fisika di Pennsylvania, mengatakan bahwa waktu dapat bercampur membentuk satu entitas yang disebut ruang-waktu, yaitu empat dimensi: tiga sumbu ruang dan satu sumbu waktu. Sumbu waktu menonjol seperti ibu jari yang sakit. “

Agar kalkulasi bekerja dalam relativitas, ilmuwan harus memasukkan tanda negatif untuk nilai waktu yang tidak harus mereka tempatkan pada nilai ruang. Fisikawan telah belajar menangani nilai negatif, tetapi ini berarti bahwa ruang-waktu tidak dapat ditangani dengan menggunakan geometri Euclidean tradisional, dan sebaliknya harus dilihat sebagai lebih kompleks. Geometri hiperbolik.

Gopalan mengembangkan dua langkah Pendekatan matematis Itu memungkinkan perbedaan antara ruang dan waktu menjadi kabur, menghilangkan masalah tanda negatif, dan bertindak sebagai jembatan antara dua bentuk geometris.

“Lebih dari 100 tahun lalu, ada upaya untuk menempatkan ruang dan waktu pada pijakan yang sama,” kata Gopalan. “Tapi itu tidak benar-benar terjadi karena tanda minus ini. Penelitian ini menghilangkan masalah ini setidaknya dalam relativitas khusus. Ruang dan waktu benar-benar setara dalam pekerjaan ini.” Makalah ini diterbitkan hari ini (27 Mei) di jurnal Acta Crystallographica A., Disertai dengan komentar di mana dua fisikawan menulis bahwa pendekatan Gopalan mungkin memegang kunci untuk menyatukan mekanika kuantum dan gravitasi, dua bidang dasar fisika yang belum sepenuhnya disatukan.

“Gagasan Gopalan tentang kristal ruangwaktu relativistik umum dan cara mendapatkannya adalah gagasan yang kuat dan luas,” kata Martin Bugwald, seorang profesor fisika di Pennsylvania. “Penelitian ini menawarkan, sebagian, pendekatan baru untuk masalah dalam fisika yang tetap tidak terpecahkan selama beberapa dekade.”

Selain memberikan pendekatan baru untuk menghubungkan ruangwaktu dengan geometri tradisional, penelitian ini memiliki implikasi untuk pengembangan struktur baru dengan sifat aneh, yang dikenal sebagai kristal ruangwaktu.

Kristal mengandung susunan atom yang berulang, dan dalam beberapa tahun terakhir para ilmuwan telah menemukan konsep kristal waktu, di mana keadaan materi berubah dan juga berulang dari waktu ke waktu, seperti tarian. Namun, waktu dipisahkan dari ruang dalam rumus tersebut. Metode yang dikembangkan oleh Gopalan akan memungkinkan eksplorasi kelas baru kristal ruangwaktu, di mana ruang dan waktu dapat bercampur.

“Kemungkinan ini dapat mengarah pada kelas metamaterial yang sama sekali baru dengan sifat aneh yang jika tidak tidak akan tersedia di alam, bersama dengan pemahaman tentang fitur fundamental dari sejumlah sistem dinamis,” kata Avadh Saxena, fisikawan di Los Alamos National. Laboratorium.

Metode Gopalan melibatkan pencampuran dua pengamatan terpisah dari peristiwa yang sama. Pencampuran terjadi ketika dua pengamat bertukar koordinat waktu sambil mempertahankan koordinat lokasinya sendiri. Dengan langkah matematika tambahan yang disebut normalisasi ulang, ini mengarah pada normalisasi ulang campuran Waktu luang. “

“Misalkan saya di Bumi dan Anda terbang di stasiun luar angkasa, dan kita berdua menyaksikan peristiwa seperti komet yang terbang di dekatnya,” kata Gopalan. “Anda mengukur kapan dan di mana saya melihatnya, dan saya melakukan peristiwa yang sama, lalu kita membandingkan catatan. Kemudian saya mengadopsi pengukuran waktu Anda sebagai standar saya, tetapi saya tetap menggunakan pengukuran ruang asli saya untuk komet. Anda kemudian mengadopsinya.” waktu Pengukurannya adalah milik Anda sendiri, tetapi pertahankan ukuran ruang Anda untuk komet tersebut. Dari sudut pandang matematis, jika kita melakukan campuran pengukuran ini, tanda minus yang mengganggu menghilang. ”