물리학 자와 철학자 그룹에게“공간”을 정의하도록 요청하면“시공간 자체의 구조 자체는 위치의 보편적 특성에 의해 짜여진 양자 엔트로피 개념의 물리적 표현입니다.” 두 번째 생각에, 아마도 철학자와 물리학 자 사이의 깊은 대화를 피해야 할 것입니다.
공간은 모든 것을 기반으로하는 무한 공허입니까? 아니면 사이의 공허함입니까? 것들? 공간이 이것들 중 어느 것도 아니지만 물로 가득 찬 욕조처럼 주위를 슬로 빙글 섭취 할 수있는 물리적 인 것이라면?
공간 자체의 본질은 우주에서 가장 크고 이상한 신비 중 하나라는 것이 밝혀졌습니다. 그러니 준비가되기 때문에… 
공간, 그것은 사물입니다
많은 깊은 질문과 마찬가지로, 공간이 어떤 공간인지에 대한 질문은 처음에는 단순한 소리처럼 들립니다. 그러나 직관에 도전하고 질문을 재검토하면 분명한 대답을 찾기가 어렵다는 것을 알게됩니다.
대부분의 사람들은 공간이 큰 빈 창고 나 우주의 사건이 진행되는 극장 무대처럼 일이 일어나는 공허함이라고 상상합니다. 이 관점에서 공간은 말 그대로 물건의 부족입니다. . “디저트를위한 공간을 절약 한 것”또는“훌륭한 주차 공간을 찾았습니다.”에서와 같이 채워지기를 기다리는 공간입니다.
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당신 이이 개념을 따르면, 공간은 그것을 채우는 데 아무런 문제없이 그 자체로 존재할 수있는 것입니다. 예를 들어, 우주에 유한 한 양의 물질이 있다고 상상한다면, 지금까지 여행하여 더 이상 물건이없고 우주의 모든 문제가 뒤에 있습니다. 당신은 순수한 빈 공간에 직면하게 될 것이며, 그 이상으로 공간은 무한대로 확장 될 수 있습니다. 이 관점에서 우주는 영원히 뻗어있는 공허함입니다.
그런 것이 존재할 수 있습니까?
공간의 그림은 합리적이며 우리의 경험에 맞는 것 같습니다. 그러나 역사의 한 가지 교훈은 우리가 무언가가 사실이라고 생각할 때마다 (예 :지구가 평평하거나, 많은 걸스카우트 쿠키를 먹는 것이 당신에게 좋다는 것입니다), 우리는 회의적이며 조심스럽게 검사하기 위해 한 걸음 물러서야한다는 것입니다. 그 이상으로, 우리는 동일한 경험을 묘사하는 근본적으로 다른 설명을 고려해야합니다. 어쩌면 우리가 생각하지 못한 이론이있을 수 있습니다. 또는 우주에 대한 우리의 경험이 단 하나의 이상한 예가되는 관련 이론이있을 수 있습니다. 때로는 어려운 부분은 특히 자연스럽고 간단 해 보일 때 우리의 가정을 식별하는 것입니다.
이 경우 공간에 대한 다른 합리적인 사운드 아이디어가 있습니다. 문제없이 공간이 존재할 수 없다면 어떻게해야합니까? 물질 사이? 이 관점에서는 마지막 물질을 넘어서는 공간에 대한 아이디어가 의미가 없기 때문에 순수한 "빈 공간"을 가질 수 없습니다. 예를 들어 입자가없는 경우 두 입자 사이의 거리를 측정 할 수 없습니다. “공간”의 개념은 더 이상 중요한 입자가 없을 때 끝날 것입니다. 그 이상은 무엇입니까? 빈 공간이 아닙니다.
그것은 우리가 비 공간의 개념을 경험 한 적이 없다는 점을 감안할 때 우주에 대한 매우 이상하고 반 직관적 인 사고 방식입니다. 그러나 이상한 것은 결코 물리학을 방해하지 않았으므로 열린 마음을 유지하십시오.
장소는 어디입니까?
공간에 대한 이러한 아이디어 중 어떤 것이 맞습니까? 공간이 무한 공허가 채워지기를 기다리고 있습니까? 아니면 물질의 맥락에서만 존재합니까?
우리는 공간이 이런 것들 중 어느 것도 아니라고 확신합니다. 공간은 확실히 입니다 빈 공허와 그것은 확실히 입니다 물질 사이의 관계. 우리는 공간이 그 아이디어 중 어느 것도 맞지 않는 일을하는 것을 보았 기 때문에 이것을 알고 있습니다. 우리는 공간을 구부리고 잔물결과 확장을 관찰했습니다 .
이것은 당신의 두뇌가가는 부분입니다,“whaaaaat…?”
주의를 기울이면“공간의 굽힘”과“공간 확장”이라는 문구를 읽을 때 약간 혼란스러워해야합니다. 그것이 무엇을 의미 할 수 있습니까? 어떻게 이해가됩니까? 공간이 아이디어라면, 큐브로 잘게 자르고 실란트로로 볶을 수있는 것보다 구부러 지거나 확장 할 수 없습니다. 공간이 물건의 위치를 측정하기위한 통치자라면, 공간의 굽힘 또는 확장을 어떻게 측정합니까?
좋은 질문! 우주 굽힘이라는이 아이디어가 너무 혼란스러워하는 이유는 대부분의 사람들이 일이 일어나는 보이지 않는 배경으로 공간의 정신적 그림으로 자라기 때문입니다. 어쩌면 당신은 우리가 전에 언급 한 극장 무대와 같은 공간을 상상할 수 있습니다. 그리고이 추상 프레임이 우주의 일부가 아니라 함유 한 것이기 때문에 우주의 어떤 것이 그 단계를 구부릴 수 없다고 생각할 수도 있습니다. 우주.
불행히도, 그것은 당신의 정신적 그림이 잘못되는 곳입니다. 일반적인 상대성 이론을 이해하고 공간의 현대 아이디어에 대해 생각하려면 우주에 대한 아이디어를 추상적 인 단계로 포기하고 그것이 육체적 인 것임을 받아 들여야합니다. . 공간에는 속성과 행동이 있으며 우주의 문제에 반응한다고 상상해야합니다. 당신은 공간을 꼬집고 짜서 실란트로로 채우실 수 있습니다.
이 시점에서, 당신의 두뇌는“ #@ #$?!?! "말도 안되는 경보. 그것은 완전히 이해할 수 있습니다. 진짜 열광은 아직 오지 않았기 때문에 우리와 함께 준비 할 준비를하십시오. 우리가 끝날 때까지 당신의 말도 안되는 경보는 소진 될 것입니다. 그러나 우리는 여기에서 아이디어를 이해하고 답변되지 않은 공간에 대한 진정으로 이상하고 기본적인 미스터리를 이해하기 위해 이러한 개념을 신중하게 포장해야합니다.
우주 구, 당신은 그것에서 수영을하고 있습니다
공간이 어떻게 파문과 구부러지는 물리적 인 일이 될 수 있으며, 그 의미는 무엇입니까?
그것은 빈 방 (정말 큰 방) 공간처럼되는 대신 두꺼운 끈적 끈적한 덩어리와 비슷하다는 것을 의미합니다. 일반적으로 모든 공기 입자를 눈치 채지 않고 공기로 가득 찬 방 주위를 움직일 수있는 것처럼 문제없이 물건이 움직일 수 있습니다. 그러나 어떤 상황에서는이 끈적 끈적한 것이 구부러 질 수 있으며 상황이 진행되는 방식이 바뀔 수 있습니다. 그것은 또한 내부의 물건의 모양을 바꾸고 파도를 만들 수 있습니다.
이 끈적 끈적한 (우리는 그것을“공간 goo”이라고 부를 것임)는 공간의 본질과 완벽한 비유는 아니지만 지금 당장 앉아있는 공간이 반드시 고정되고 추상적 일 필요는 없다고 상상하는 데 도움이되는 비유입니다. 대신, 당신은 콘크리트에 앉아 있습니다 그리고 그 것은 당신이 인식하지 못하는 방식으로 스트레칭 또는 흔들리거나 왜곡 될 수 있습니다.
어쩌면 우주의 잔물결이 당신을 통과했을 수도 있습니다. 아니면 우리는이 순간에 이상한 방향으로 뻗어 있고 그것을 모르고있을 수도 있습니다. 사실, 우리는 최근까지 끈적 끈적한 일이 그곳에 앉아있는 것 외에는 아무데도 아무것도 없었으므로 아무데도 혼란 스러웠습니다.
.그렇다면이 공간은 무엇을 할 수 있습니까? 그것은 많은 이상한 일을 할 수 있다는 것이 밝혀졌습니다.
첫째, 공간이 확장 될 수 있습니다. 공간이 확장되는 것이 무엇을 의미하는지 1 분 동안 신중하게 생각해 봅시다. 그것은 실제로 goo를 통해 움직이지 않고 상황이 서로 더 멀어지는 것을 의미합니다. . 우리의 비유로, 당신이 끈적 끈적한 곳에 앉아 있고 갑자기 끈적 끈적한 끈적 끈적하고 확장하기 시작했다고 상상해보십시오. 당신이 다른 사람과 함께 앉아 있다면, 그 사람은 이제 끈적 끈적한 사람없이 당신에게서 멀리 떨어져있을 것입니다.
끈적 거리는 끈적 끈적한 것을 어떻게 알 수 있습니까? 우리가 goo를 측정하는 데 사용하는 통치자가 아니었을 것입니다 확장하다? 통치자의 모든 원자 사이의 공간이 팽창하여 분리되는 것은 사실입니다. 그리고 우리의 통치자가 외계인 Taffy로 만들어 졌다면 그것은 또한 확장 될 것입니다. 그러나 단단한 통치자를 사용하면 모든 원자가 서로 단단히 붙잡고 (전자기 성능으로) 통치자는 같은 길이를 유지하여 더 많은 공간이 만들어 졌음을 알 수 있습니다.
.그리고 우리는 를 보았 기 때문에 공간이 확장 될 수 있다는 것을 알고 있습니다. 확장 - 이것은 어두운 에너지가 발견 된 방식입니다. 우리는 초기 유니버스 공간에서 충격적인 속도로 확장되고 확장되었으며 오늘날에도 비슷한 확장이 계속되고 있음을 알고 있습니다.
우리는 또한 공간이 구부릴 수 있다는 것을 알고 있습니다 . 우리의 끈적 끈적한 태피 캔처럼 낭비되고 변형 될 수 있습니다. 우리는 아인슈타인의 일반적인 상대성 이론에서 중력은 공간의 굽힘이기 때문에 이것을 알고 있습니다. 무언가가 질량이 있으면 주변의 공간이 모양을 왜곡하고 변화시킵니다.
공간이 모양이 바뀌면 먼저 상상할 수있는 방식으로 더 이상 상황이 움직이지 않습니다. 직선으로 움직이기보다는 구부러진 구의 덩어리를 통과하는 야구가 그와 함께 구부러집니다. 끈적 끈적한 볼링 볼처럼 무거운 무언가로 인해 끈적 끈적한 것이 심각하게 왜곡되면, 야구는 달이 지구를 공전하는 것과 같은 방식으로, 지구가 태양을 공전하는 것과 같은 방식으로 주위의 고리로 움직일 수도 있습니다.
.그리고 이것은 우리가 육안으로 실제로 볼 수있는 것입니다! 예를 들어, 빛은 우리의 태양이나 거대한 암흑 물질과 같은 거대한 물체 근처를 통과 할 때 경로를 구부립니다. 중력이 공간의 굽힘보다 덩어리가있는 물체 사이의 힘이라면 질량이없는 광자를 당길 수 없어야합니다. 빛의 길이 구부러 질 수있는 방법을 설명하는 유일한 방법은 구부러진 공간 자체라면
마지막으로, 우리는 공간이 가 될 수 있다는 것을 알고 있습니다 . 우리가 공간이 늘어나고 구부릴 수 있다는 것을 알고 있다는 점을 감안할 때 이것은 그리 멀지 않습니다. 그러나 흥미로운 것은 스트레칭과 굽힘이 전파 할 수 있다는 것입니다. 우리 우주를 가로 질러 구아; 이것을 중력파라고합니다. 공간이 갑자기 왜곡되면, 그 왜곡은 액체 내부의 음파 나 잔물결처럼 바깥쪽으로 방출됩니다. 이런 종류의 행동은 공간이 특정 물리적 특성을 가지고 있고 추상적 인 개념이나 순수한 공허함이 아니라면 발생할 수 있습니다.
우리는이 파문 행동이 (a) 일반 상대성 이이 잔물결을 예측하고 (b) 실제로 이러한 잔물결을 감지했기 때문에이 졸졸 거리는 행동을 알고 있습니다. 우주 어딘가에, 두 개의 거대한 블랙홀이 서로 주위에 열광적 인 회전에 잠겨 있었고, 회전하면서 우주로 바깥쪽으로 방출되는 공간에서 큰 왜곡을 일으켰습니다. 매우 민감한 장비를 사용하여 지구상의 공간 잔물결을 감지했습니다.
이 잔물결을 우주 스트레칭 및 압축의 파도로 생각할 수 있습니다. 실제로 우주 잔물결이 통과되면 공간이 한 방향으로 줄어들고 다른 방향으로 확장됩니다.
이것은 달리기로 들린다. 확실합니까?
그 공간이 순수한 공허가 아니라 사물이 될 수있는 것처럼 미쳤을 것입니다. 이것이 우주에 대한 우리의 경험이 우리에게 말하는 것입니다. 우리의 실험 관찰은 우주의 물체 사이의 거리는 보이지 않는 추상 배경에서 측정되지 않지만 우리 모두가 살고 쿠키를 먹고 실란트로를 잘게하는 우주 구의 속성에 따라 다르다는 것을 분명히합니다.
그러나 우주를 물리적 특성과 행동으로 역동적 인 것으로 생각하면서 우주 굽힘 및 스트레칭과 같은 이상한 현상을 설명 할 수 있지만 더 많은 질문으로 이어집니다.
예를 들어, 우리가 공간을 부르는 데 사용했던 것은 이제 물리학 구 (“phgoo”)라고 불러야한다고 말하고 싶을 수도 있지만,이 goo는 에서 이어야한다고 말합니다. 이제 우리가 공간을 다시 부를 수있는 무언가. 그것은 영리 할 것이지만, 우리가 아는 한 (현재까지 어느 쪽까지 멀지 않은 지), 끈적 끈적한 것은 다른 어떤 것도 필요하지 않습니다. 구부러지고 곡선이있을 때, 이것은 본질적인 굽힘 입니다 그것은 그것이 채워지는 더 큰 공간에 비해 끈적 끈적한 공간 사이의 관계를 변화시킵니다.
그러나 우리의 공간은 goo가 필요하지 않기 때문에 다른 내부에 앉아 있다고해서 그것이 라는 것을 의미하지는 않습니다. 다른 내부에 앉아. 아마도 우리가 공간이라고 부르는 것은 실제로 더 큰“슈퍼 공간”안에 앉아있는 것입니다. 그리고 아마도 그 수퍼 공간은 무한 공허함과 같지만 우리는 전혀 모른다.
공간이없는 우주의 일부를 가질 수 있습니까? 다시 말해서, 공간이 끈적 끈적한 경우, 그곳에 가질 수 없거나 끈적 끈적 할 수 있습니까? 우리의 모든 물리 법칙은 공간의 존재를 가정하기 때문에 이러한 개념의 의미는 분명하지 않으므로 공간 밖에서 어떤 법이 운영 될 수 있습니까? 우리는 전혀 모른다.
사실은 사물로서 공간에 대한 새로운 이해가 최근에 왔으며, 우리는 공간이 무엇인지 이해하기 시작했습니다. 여러면에서, 우리는 여전히 직관적 인 개념에 의해 혼란을 겪고 있습니다. 이 개념은 초기 남성과 여성이 게임을 사냥하고 선사 시대 실란트로를 위해 먹이를 먹었을 때 우리에게 도움이되었지만, 우리는 이러한 개념의 족쇄를 깨고 공간이 우리가 상상했던 것과 매우 다르다는 것을 깨달아야합니다.
.구부러진 공간에 대한 직선 생각
이 끈적 끈적한 공간 굽힘 개념에서 뇌가 아직 아프지 않으면 공간에 대한 또 다른 미스터리가 있습니다. 공간이 평평하거나 구부러져 있습니다. 
이것들은 미친 질문이지만 공간이 가단성이라는 개념을 받아들이면 묻기가 어렵지 않습니다. 공간이 질량으로 물체를 구부릴 수 있다면 전체 곡률이있을 수 있습니까? 그것은 우리의 끈적 끈적한 지 묻는 것과 같습니다. 당신은 그것이 어떤 지점을 푸시하면 흔들리고 변형 될 수 있다는 것을 알고 있지만, 전반적으로 처형됩니까? 아니면 완벽하게 똑바로 앉습니까? 공간에 대해서도 이러한 질문을 할 수 있습니다.
공간에 대한 이러한 질문에 대답하면 우주의 개념에 막대한 영향을 미칩니다. 예를 들어, 공간이 평평하다면 한 방향으로 영원히 여행하면 계속해서 무한대로 갈 수 있음을 의미합니다.
그러나 공간이 구부러지면 다른 흥미로운 일이 일어날 수 있습니다. 공간이 전반적으로 긍정적 인 곡률을 가지고 있다면, 한 방향으로 나가는 것은 실제로 당신을 돌려서 반대 방향에서 같은 지점으로 돌아올 수 있습니다! 예를 들어, 사람들이 당신 뒤에 몰래 들어가는 아이디어가 마음에 들지 않는다면 유용한 정보입니다.
우리의 두뇌는 단순히 이와 같은 개념을 시각화 할 수있는 장비가 잘 갖추어지지 않기 때문에 곡선 공간에 대한 아이디어를 설명하는 것은 매우 어렵습니다. 왜 그럴까요? 우리의 일상적인 경험의 대부분 (포식자를 피하거나 열쇠를 찾는 것과 같은)은 꽤 고정 된 것처럼 보이는 3 차원 세계를 다룹니다.
공간이 곡률을 갖는 것이 무엇을 의미합니까? 그것을 시각화하는 한 가지 방법은 우리가 종이에 갇히는 것처럼 2 차원 세계에 살고 있다는 것을 1 초 동안 척하는 것입니다. 그것은 우리가 두 방향으로 만 움직일 수 있음을 의미합니다. 이제 우리가 사는 그 시트가 완벽하게 똑바로 똑바로 있다면, 우리는 우리의 공간이 평평하다고 말합니다.
그러나 어떤 이유로 그 종이 시트가 구부러져 있다면, 우리는 공간이 구부러져 있다고 말합니다.
그리고 종이를 구부릴 수있는 두 가지 방법이 있습니다. 그것은 모두 한 방향으로 구부러 지거나 ( "긍정적 인 곡률"이라고 함) 말 안장이나 프링글스 감자 칩과 같은 다른 방향으로 구부러 질 수 있습니다 (이것은 "부정적인 곡률"또는 "식이 요법을 깨기")
.다음은 멋진 부분입니다. 만약 우리가 공간이 어느 곳에서나 평평하다는 것을 알면 종이 (공간)가 영원히 계속 될 수 있음을 의미합니다. 그러나 우리가 공간에 모든 곳에 긍정적 인 곡률이 있다는 것을 알게되면, 구체에 긍정적 인 곡률을 가진 모양은 단 하나뿐입니다. 또는 더 기술적이기 위해서, 구형 (즉, 감자). 이것은 우리 우주가 그 자체로 고장날 수있는 한 가지 방법입니다. 우리는 모두 감자와 동등한 3 차원에 살 수 있습니다. 즉, 당신이 어떤 방향으로 가든 같은 지점으로 돌아 오게됩니다.
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이 경우, 우리는 대답이 있다는 것이 밝혀졌습니다. 이는 우주에서 공간이 평평한 0.4 % 이내에 공간이 "매우 평평한"것처럼 보인다는 것이 밝혀졌습니다. 과학자들은 두 가지 매우 다른 방법을 통해 우주의 곡률 (적어도 우리가 볼 수있는 공간)이 거의 0이라는 것을 계산했습니다.
이 두 가지 방법은 무엇입니까? 방법 중 하나는 삼각형을 측정하는 것입니다. 곡률에 대한 흥미로운 점은 곡선 공간의 삼각형이 평평한 공간의 삼각형과 같은 규칙을 따르지 않는다는 것입니다. 우리의 종이 시트 비유로 돌아가십시오. 평평한 종이에 그린 삼각형은 구부러진 표면에 그린 삼각형과 다르게 보일 것입니다.
과학자들은 초기 우주의 그림을보고 그 그림의 다른 지점 사이의 공간 관계를 연구함으로써 우리의 3 차원 우주에서 그려진 삼각형을 측정하는 것과 동등한 일을 해왔다. 그리고 그들이 발견 한 것은 그들이 측정 한 삼각형이 평평한 공간의 삼각형에 해당한다는 것입니다.
우리가 공간이 기본적으로 평평하다는 것을 알게되는 다른 방법은 우선 공간이 우주의 에너지 인 공간을 유발하는 것을 보는 것입니다. 일반적인 상대성 이론에 따르면, 우주에는 특정한 양의 에너지 (실제로 에너지 밀도)가있어 공간이 한 방향 또는 다른 방향으로 구부릴 수 있습니다. 우리가 우주에서 측정 할 수있는 에너지 밀도의 양은 우리가 전혀 구부리지 않는 공간을 유발하는 데 필요한 적절한 양입니다 (0.4 %의 오차 마진 내에)
여러분 중 일부는 우리가 한 방향으로 영원히 가면 루프하는 시원한 3 차원 우주 감자에 살지 않는다는 것을 알게되어 실망 할 것입니다. 물론, 누가 로켓 오토바이에서 Evel Knievel - 스타일을하는 것을 꿈꾸지 않았습니까? 그러나 우리가 지루한 평평한 우주에 살고 있다는 사실에 실망하는 대신, 당신은 조금 흥미를 느끼기를 원할 것입니다. 왜? 우리가 아는 한, 우리가 평평한 우주에 살고 있다는 사실은 거대한 우주 수준의 우연의 일치입니다.
그것에 대해 생각하십시오. 우주의 모든 질량과 에너지는 공간에 곡률을주는 것입니다 (질량과 에너지가 공간을 왜곡한다는 것을 기억하십시오). 만약 우리가 지금 가지고있는 것보다 조금 더 질량과 에너지를 가지고 있다면, 공간은 한 가지 방법으로 구부러 졌을 것입니다. 그리고 만약 우리가 지금 우리보다 조금 적은 것이 있다면, 공간은 다른 방식으로 구부러 졌을 것입니다. 그러나 우리는 단지 를 가지고있는 것 같습니다 우리가 알 수있는 한 공간을 완벽하게 평평하게 만드는 적절한 양. 실제로 정확한 양은 공간의 입방 미터당 약 5 개의 수소 원자입니다. 우리가 six 가 있었다면 공간의 입방 미터당 수소 원자 또는 4 , 전체 우주는 훨씬 다르었을 것입니다 (더 멍청하고 섹시하지만 다릅니다).
그리고 그것은 낯선 사람이됩니다. 공간의 곡률은 물질의 움직임에 영향을 미치고 물질은 공간의 곡률에 영향을 미치기 때문에 피드백 효과가 있습니다. 이것은 우주 초기에 너무 많은 물질이 있거나 충분히 충분하지 않은 경우, 우리가 우주를 평평하게 만들기 위해이 중요한 밀도에 맞지 않았다면, 그것은 평평한 일을 더 멀리 밀어 넣었을 것임을 의미합니다. 공간이 꽤 평평하다는 것은 이제 극도로 해야한다는 것을 의미합니다. 초기 우주에서 평평한, 또는 다른 것을 평평하게 유지해야합니다.
이것은 우주에 대한 가장 큰 미스터리 중 하나입니다. 우리는 정확한 공간이 무엇인지 알 수 없을뿐만 아니라 그것이 왜 그것이 그랬는지 알지 못합니다. 이 문제에 대한 우리의 지식은 평평한 것 같습니다.
공간의 모양
공간의 곡률만이 공간의 본질과 관련하여 우리가 깊은 질문을하는 것은 아닙니다. 공간이 무한 공허가 아니라 속성을 가진 무인 물리적 물리적 인 것을 받아들이면 모든 종류의 이상한 질문을 할 수 있습니다. 예를 들어, 공간의 크기와 모양은 얼마입니까?
공간의 크기와 모양은 공간이 얼마나 많은지, 그것이 어떻게 연결되어 있는지 알려줍니다. 공간이 평평하고 감자 나 말 안장 (또는 말 안장의 감자)과 같은 모양이 아니기 때문에 공간의 크기와 모양에 대한 아이디어는 의미가 없다고 생각할 수도 있습니다. 결국, 공간이 평평하다면 영원히 계속해야한다는 것을 의미합니다. 반드시!
공간은 평평하고 무한 할 수 있습니다. 또는 평평하고 가장자리가있을 수 있습니다. 또는 낯선 사람조차도 평평하고 여전히 일 수 있습니다 그 자체 주위의 루프.
공간은 어떻게 가장자리를 가질 수 있습니까? 실제로 공간이 평평 해져도 경계를 가질 수없는 이유는 없습니다. 예를 들어, 디스크는 평평한 2 차원 표면으로 부드러운 연속 가장자리가 있습니다. 아마도 3 차원 공간은 가장자리에 이상한 기하학적 특성 덕분에 어느 시점에서 경계를 가지고 있습니다.
더욱 흥미로운 것은 공간이 평평하고 여전히 그 자체로 루프 할 수있는 가능성입니다. 그것은 비디오 게임 중 하나를 연주하는 것과 같습니다 ( asteroids 또는 pac-man ) 화면의 가장자리를 넘어 이동하면 단순히 다른쪽에 나타납니다. 공간은 아직 완전히 알지 못하는 방식으로 스스로 연결할 수 있습니다. 예를 들어, 웜홀은 일반 상대성 이론의 이론적 예측입니다. 웜홀에서는 멀리 떨어져있는 공간의 두 가지 지점을 서로 연결할 수 있습니다. 공간의 가장자리가 모두 비슷한 방식으로 서로 연결되어 있다면 어떨까요? 우리는 전혀 모른다.
양자 공간
마지막으로, 공간이 TV 화면의 픽셀과 같이 공간이 실제로 작은 개별 공간으로 구성되어 있는지 또는 무한히 매끄럽게하여 공간의 두 지점 사이에있는 무한한 수의 장소가 있습니까?
.고대의 과학자들은 공기가 작은 개별 분자로 구성되어 있다고 상상하지 못했을 것입니다. 결국 공기는 연속적인 것으로 보입니다. 그것은 모든 볼륨을 채우는 역할을하며 흥미로운 역동적 인 특성 (바람과 날씨와 같은)이 있습니다. 그러나 우리는 우리가 공기에 대해 좋아하는이 모든 것들 (시원한 여름 바람에 당신의 뺨에 부드럽게 닦는 방법, 우리가 질식으로부터 우리를 막는 방법)을 실제로 개별 분자 자체의 기본 특성이 아니라 수십억 개의 개별 공기 분자의 결합 된 행동이라는 것을 알고 있습니다.
.부드러운 공간 시나리오는 우리에게 더 의미가있는 것 같습니다. 결국, 우주를 통과하는 우리의 경험은 우리가 쉽고 지속적인 방식으로 그것을 활공하는 것입니다. 우리는 화면을 가로 질러 이동할 때 비디오 게임 캐릭터가하는 방식으로 픽셀에서 픽셀로 점프하지 않습니다.
아니면 우리?
우주에 대한 우리의 현재 이해를 감안할 때, 그것은 실제로 더 more 입니다. 공간이 무한히 매끄럽게 판명되면 놀랍습니다. 우리는 다른 모든 것이 양자화되어 있다는 것을 알고 있기 때문입니다. 물질은 양자화되고, 에너지가 양자화되고, 힘이 양자화되고, 걸스카우트 쿠키가 양자화됩니다. 또한, 양자 물리학은 약 10 미터 인 가장 적은 거리가있을 수 있음을 시사합니다. 따라서 양자 기계적 관점에서 공간이 양자화되면 의미가 있습니다. 그러나 다시, 우리는 전혀 모른다.
그러나 알지 못하는 것은 물리학 자들이 미친 가능성을 상상하는 것을 막지 못했습니다! 공간이 양자화되면, 우리가 공간을 가로 질러 움직일 때 실제로 작은 작은 위치에서 다른 작은 작은 위치로 점프하고 있음을 의미합니다. 이 관점에서 공간은 지하철 시스템의 스테이션과 같은 연결된 노드 네트워크입니다. 각 노드는 위치를 나타내고, 노드 간의 연결은 이러한 위치 간의 관계를 나타냅니다 (즉, 다른 위치는 다른 위치입니다). 이것은 공간의 노드가 비어 있고 여전히 존재할 수 있기 때문에 공간이 물질 사이의 관계라는 생각과 다릅니다.
흥미롭게 도이 노드 는 더 큰 공간이나 프레임 워크 안에 앉을 필요가 없습니다. . 그들은 단지… 이 시나리오에서, 우리가 공간이라고 부르는 것은 단지 노드 간의 관계 일 뿐이며, 우주의 모든 입자는이 공간의 요소보다는이 공간의 속성 일뿐입니다. 예를 들어, 이들 노드의 진동 모드 일 수 있습니다.
이것은 소리만큼 멀지 않습니다. 입자의 현재 이론은 모든 공간을 채우는 양자 장을 기반으로합니다. 필드는 그 공간의 모든 지점과 관련된 숫자 또는 값이 있음을 의미합니다. 이 관점에서, 입자는 이들 필드의 여기 상태 일뿐입니다. 그래서 우리는 도 아닙니다 이런 종류의 이론과는 거리가 멀다.
그건 그렇고, 물리학 자들은 이런 유형의 아이디어를 좋아합니다.이 아이디어는 우연히 더 깊은 것에서 우연히 나오는 우리에게 근본적으로 보이는 것입니다. 그것은 우리가 커튼 뒤에서 엿보는 것이 더 깊은 현실 층을 발견했다는 느낌을줍니다. 어떤 사람들은 공간 노드 사이의 관계가 입자의 양자 얽힘에 의해 형성된다고 의심하지만, 이것은 많은 과인 된 이론가들에 의한 수학적 추측입니다.
.우주의 신비
당신이 지금까지 읽었고 그것을 깊이 이해하거나 말도 안되는 경보를 음소거로 바꾸었다면, 우리는 우주에 대한 가장 미친 개념을 탐구하기 위해 망설이지 말아야합니다 (예, 더 미친 듯이)
.우주가 물리적 인 것 (배경이나 프레임이 아닌 비틀기 및 잔물결과 같은 역동적 인 특성으로 양자화 된 공간으로 구축 된 경우, 우리는 무엇을 궁금해해야한다면. 공간이 될 수 있습니까?
공기와 마찬가지로 아마도 다른 상태와 단계가 있습니다. 극한의 조건에서는 액체, 가스 또는 고체 형태에 관계없이 공기가 다르게 행동하는 것과 같은 방식으로 매우 예상치 못한 방식으로 배열하거나 이상한 예기치 않은 속성을 가질 수 있습니다. 아마도 우리가 알고 사랑하고 점령하는 공간 (때로는 우리가 원하는 것보다 더 많은 것)은 하나의 희귀 한 유형의 공간 일 뿐이며 우주에는 다른 유형의 공간이 있습니다. 
우리 가이 질문에 대답 해야하는 가장 흥미로운 도구는 공간이 질량과 에너지로 왜곡된다는 사실입니다. 공간이 무엇인지, 무엇을 할 수 있는지 이해하기 위해, 우리의 최선의 방법은 우주적으로 거대한 대중이 압박하고 긴장하는 곳을 조심스럽게 바라 보면서 극단으로 밀어 붙이는 것입니다 :블랙홀. 우리가 블랙홀 근처를 탐험 할 수 있다면, 우리는 말도 안되는 경보가 폭발하는 방식으로 우주가 파쇄되고 다진 것을 볼 수 있습니다.
그리고 흥미로운 점은 우리가 공간의 극단적 인 변형을 조사 할 수 있다는 것입니다. 우리가 우주를 통과하는 중력파의 잔물결에 귀머거리 가기 전에는 이제 우주의 끈적 끈적한 우주 사건을들을 수있는 능력이 있습니다. 아마도 가까운 시일 내에 우리는 공간의 정확한 특성에 대해 더 많이 이해하고 문자 그대로 우리 주변에있는이 깊은 질문을 할 것입니다.
그러니 공간이 나지 마십시오. 그리고 답을 위해 뇌에 약간의 공간을 절약하십시오.
Jorge Cham은 인기있는 온라인 만화의 제작자입니다. 더 높고 깊어지고 도 로도 알려져 있습니다 박사 만화. 그는 박사 학위를 받았습니다. 스탠포드의 로봇 공학.
Daniel Whiteson은 Irvine University, Irvine University의 실험 물리학 교수이자 미국 물리 사회의 연구원입니다. 그는 CERN에서 큰 Hadron Collider를 사용하여 연구를 수행합니다.
우리는 전혀 알지 못합니다 :2017 년 5 월 9 일 Riverhead Books에 의해 출판 된 Jorge Cham과 Daniel Whiteson의 Unknown Universe 에 대한 가이드, Penguin Random House, LLC 부서 인 Riverhead Books에 의해 출판되었습니다. Copyright © 2017의 Jorge Cham과 Daniel Whiteson.
리드 이미지 크레딧 :Elysee Shen / Getty Images
