8.12 Uwezo wa Masharti ya Nishati

Nyumbani ／ Sura ya 8:Nadharia za paradigm ambazo Nadharia ya Nyuzi za Nishati itapinga

Utangulizi (malengo kwa hatua tatu):
Sehemu hii inafafanua kwa nini „masharti ya nishati“ yanayotumika katika nadharia ya uhusiano wa jumla yamekuwa yakizingatiwa kama vikwazo vya ulimwengu vyote, changamoto wanazokutana nazo katika ngazi ya uangalizi na fizikia, na jinsi Nadharia ya Filamenti za Nishati (EFT) inavyoyashusha kutoka kwa „kanuni zisizovunjika“ kuwa approximation za mpangilio wa sifuri na vikwazo vya takwimu. Kwa kutumia lugha moja inayounganisha „bahari ya nishati – mandhari ya tensor“ tunarejelea tena ni aina gani ya nishati na upeo zinazoruhusiwa, na kutoa vidokezo vinavyoweza kuthibitishwa kwa kutumia mbinu mbalimbali za uangalizi.

I. Nini kinachosemwa na paradigma ya sasa

1. Madai kuu

• Nishati si hasi, na mtiririko wa nishati haupiti mwanga wa kasi: wingi wa nishati unaopimwa na mlinganizi yoyote unapaswa kuwa haupo hasi (Sharti la Nishati la Dhaifu (WEC)), na kasi ya mtiririko wa nishati haipaswi kupita mwanga wa kasi (Sharti la Nishati Linalotawala (DEC)).
• Uvutano wa jumla „unaongoza“: mchanganyiko wa shinikizo na wingi wa nishati haupaswi kusababisha „kushindwa“ kwa jiometri, ili kuhakikisha kwamba ni mwelekeo unaoendelea (Sharti la Nishati Kali (SEC)).
• „Hali ya chini“ kwenye njia za mwanga: wingi wa nishati unaoonekana kwenye njia za mwanga haupaswi kuwa „madhumuni hasi yoyote“ (Sharti la Nishati la Zero (NEC) / Sharti la Nishati la Zero la Kawaida (ANEC)), ili kusaidia nadharia za kipekee na nadharia za umakini.
• Masharti haya hufanya teorema nyingi za jumla kuwa za kweli: mfano, teorema ya umakini, teorema ya eneo la shimo jeusi, na kuepuka „madhumuni ya kigeni“ kama vile mashimo ya panya au kupinda kwa mwanga.

2. Kwa nini wanapendwa

• Hasa kidogo ya mawazo, matokeo ya nguvu: hata bila kujua maelezo ya mikroskopiki, wanaweza kuweka vikwazo vya jumla kwa jiometri na usababishaji.
• Zana za mahesabu na uthibitisho: inafanya iwe rahisi kutoka kwa mtazamo wa jumla kutambua „licho ruhusiwa / kisichoruhusiwa“ kwa nyanja nzima na kuwa kama „kizuizi“ kwa nadharia ya kosmolojia na uvutano.
• Inalingana na akili za kawaida: Nishati inapaswa kuwa chanya, na ishara hazipaswi kuzidi mwanga wa kasi, hii ni sawa na uzoefu wa uhandisi.

3. Inapaswa kueleweka vipi

• Hizi ni vizuizi vya madhumuni, vya kawaida: vinatumika kwa vifaa vyenye maana ya wastani inayo wazi ya nyenzo na mionzi. Katika hali za quantum, mwingiliano wa nguvu, au njia za kujumuisha ndefu, inahitaji matoleo laini zaidi (kama vile „sharti la wastani“, ulinganisho wa quantum, nk) badala ya matamko ya kisomi.

II. Changamoto katika uangalizi na migogoro

• “Uonekano wa shinikizo hasi/kukimbia”
  Mchakato wa mapema wa „kusawazisha“ na mchakato wa baadaye wa „kukuza“ (kwa mfano, mchakato wa mapema wa uvutano na nishati ya giza) inalingana na mvua ya „kutisha“ inayovunja sharti la Nishati Kali (SEC). Ikiwa tunaona SEC kama „sheria isiyovunjika“, mitindo hii inapaswa kurekebishwa kwa kuweka vitu vingine au mawazo mengine.
• Quantum na hali za ndani
  Athari za Casimir, mwanga ulio shinikizwa na hali za quantum zinazowezesha kuonekana kwa wingi hasi wa nishati, ambao una migogoro na matoleo ya kawaida ya sharti la Nishati dhaifu na NEC, lakini kawaida hutosheleza masharti ya wastani / matumizi ya kiufundi („kuchukua chini kwa muda mfupi, lakini kurejeshwa kwa muda mrefu“).
• “Mtu wa mwangwi w” katika marekebisho
  Data za umbali wakati mwingine hupendelea sehemu ya w < -1 ya „uchawi“, ambayo kimuundo inagusa NEC / DEC; hata hivyo, uelewa huu hutegemea kubeba mabadiliko yote ya nyekundu kwa kupanuka kwa vipimo. Inapoongezwa kwa taarifa ya njia na mwelekeo, matokeo haya si thabiti.
• Tension ndogo za “sonda” miongoni mwa zana
  Kama tunavyojaribu kuungana na magnitudes za lensi nyepesi, ucheleweshaji wa wakati wa lensi kubwa, na masalio ya umbali kwa mtazamo wa moja kwa moja wa “nishati chanya – miondoko ya mvuto”, mara nyingi inahitaji kiwango cha ziada cha uhuru na vipengele vya mazingira; hii inaonyesha kuwa masharti ya Nishati ya Kawaida ya Pointi si ya kutosha kutoa ufafanuzi wa kimataifa.

Kwa kifupi:
Masharti ya Nishati ni vikwazo imara kwa kiwango cha sifuri, lakini mbele ya uchunguzi wa kisasa – na madhara ya quantum, njia ndefu na utegemezi wa mwelekeo na mazingira – umoja wao unahitaji kupunguzwa hadi kuwa vikwazo vya wastani na takwimu, na hivyo kuacha nafasi kwa „madogo lakini yanayojirudia“ ya kinyume.

III. Ufupisho wa EFT na mabadiliko ambayo msomaji atagundua

Kidokezo kwa kifupi:
Usikubali „Masharti ya Nishati“ kama axioma zisizovunjika; badala yake, tumia udhibiti wa tensor + uhifadhi wa upeo wa kusambaza + takwimu za gravitation ya tensor katika wigo wa EFT.

• Udhibiti: tensor landscape ya nishati haitakiwi kuwa na „upanuzi usio na mwisho“ au „kurudisha tena bure“.
• Uhifadhi wa upeo: sehemu za karibu za kusambaza (mwanga wa kasi wa sifuri) lazima zisizidi – hakuna kusafiri kwa mwanga wa kasi.
• Masharti ya Takwimu: huruhusu tofauti za ndani na mfupi za „shinikizo hasi / shinikizo la kipepeo“ kama kurudi tena — mkopo, lakini lazima kutii masharti ya njia na viwango vya wastani, kwa jumla hakuna arbitrari.

Matokeo: mifano ya mapema / ya baadaye ya „shinikizo hasi“, maeneo madogo ya „nishati hasi“, na uangalizi wa masafa yote yanaweza kuwepo kwenye ramani moja bila kuongeza entiti mpya.

Mfano wa intuitiv (michezo ya baharini):

• Nyenzo ya sifuri: uso wa bahari kwa ujumla ni mkali, kasi ya juu ya meli ni thabiti (uhifadhi wa upeo), „kupita-pita“ hakuna.
• Nyenzo ya kwanza: mazingira ya ndani yanaweza kuwa kinyume cha upepo (mabadiliko hasi/positive), lakini umbali wa jumla na wakati lazima zifuate sheria za wastani.
• Statistical gravity tensor inafanana na mabadiliko ya meli za baharini: hurekebisha msongamano wa meli na kasi, lakini haiwezi kuzalisha „mashine ya milele“.

Tatu muhimu za usawazishaji kupitia EFT

1. Kupunguzia: kutoka kwa axioma ya pointi hadi kwa masharti ya wastani na takwimu. WEC/NEC/SEC/DEC za pointi ni kanuni za hali ya sifuri; katika mazingira ya quantum na njia ndefu, badala yake ni masharti ya njia bila kutawanywa na viwango vya wastani.
2. Badiliko la „shinikizo hasi“ kuwa mabadiliko ya tensor: mapema kuondoa na baadaye kuongeza ushawishi halisi wa „shinikizo hasi“ na inatoka kwenye mabadiliko ya miondoko kwa mtindo wa mabadiliko ya tensor.
3. Ramani moja, matumizi mengi na hakuna arbitration.
   • Ramani moja inafaa kupunguza: mabadiliko madogo ya mwelekeo katika masalio ya umbali, tofauti kubwa za amplitudes za lensi nyepesi na mabadiliko madogo katika ucheleweshaji wa wakati wa lensi kubwa.
   • Ikiwa tunaomba kila seti ya data kutengeneza „maudhui maalum“ kwa Masharti ya Nishati, hali hii haitakiwi kupitia mabadiliko ya EFT.

Vidokezo vinavyoweza kuthibitishwa:

• Masharti ya Bila kutawanywa: mabadiliko ya nyakati za kuwasili / mabadiliko ya mionzi kwa FRB/GRB na mabadiliko ya mionzi ya quasars yanapaswa kuhamasika kwa njia inayolingana kwenye mapigo tofauti; madirisha ya mionzi hutenda kinyume na masharti ya „mabadiliko ya hali ya njia“.
• Hali za mwelekeo: tofauti ndogo za mwelekeo katika supernovae za aina Ia/BAO na miondoko ya lensi nyepesi kwa masafa makubwa na mabadiliko madogo ya mabadiliko ya wakati kwenye lensi kubwa zinazofanana na mwelekeo uliochaguliwa - hii inaonyesha kuwa „shinikizo hasi“ kwa kweli ni mabadiliko ya tensor.

Muhtasari:
Masharti ya Nishati za kawaida hutupatia kizuizi wazi. Hata hivyo, wakati wanachukuliwa kama sheria za ulimwengu wote, wanazuia fizikia inayojitokeza kwa quantum, njia ndefu, na utegemezi wa mwelekeo na mazingira. Nadharia ya Filamenti za Nishati inachukua axiomas za pointi na kuzibadilisha kwa „tensorstabilitet + uhifadhi wa upeo wa usambazaji + takwimu za gravitation ya tensor“, na inategemea mtazamo wa „shinikizo hasi/negative energy“ kwenye vikwazo vikali vya kutawanywa na viwango vya wastani, huku inatumia ramani moja ya tensor potential ili kusawazisha masalio kati ya sondari mbalimbali. Kwa njia hii, tunahifadhi sababu na akili za kawaida, wakati udogo na thabiti wa kutofautiana unakuwa „pixels“ inayoonekana kwenye mandhari ya kimsingi.