Η έλξη πλαισίου είναι μια θεωρία που λέει ότι ο χώρος είναι ελαστικός και ότι τα σωματίδια σε αυτόν ανταλλάσσουν ενέργεια με αυτόν. Στον επιστημονικό κόσμο, το "ελαστικό" σημαίνει ότι όταν εφαρμόζετε ένα ορισμένο ποσό δύναμης σε ένα αντικείμενο (το οποίο θα το κάνει να λυγίσει) και στη συνέχεια αφαιρείτε τη δύναμη, το αντικείμενο θα επιστρέψει στο αρχικό του σχήμα και στην αρχική του ενεργειακή κατάσταση. Επίσης, ο χώρος αναφέρεται ως χωροχρόνος, ο οποίος είναι απλώς ένας τρόπος να συνδυάσουμε τις έννοιες του χώρου και του χρόνου. Αυτό βασικά σημαίνει ότι όποτε επηρεάζεται ο χώρος, επηρεάζεται και ο χρόνος. Το σύρσιμο του πλαισίου θα έδινε απαντήσεις σε πολύ παλιά ερωτήματα σχετικά με τη βαρύτητα, την ισχυρή δύναμη και τον κυματοσωματιδιακό δυϊσμό (πώς πράγματα όπως τα ηλεκτρόνια μπορούν να δρουν ταυτόχρονα ως κύματα και σωματίδια).
Η έλξη πλαισίου
Εφέ σύρσιμο πλαισίου
Στο πλαίσιο που σέρνεται, τα σωματίδια περιστρέφονται και αυτή η περιστροφή έχει ενέργεια. (Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι δεν πρόκειται για σπιν της κβαντικής φυσικής, αλλά για πραγματικό σπιν στροφορμής- τα σωματίδια περιστρέφονται πραγματικά). Δεδομένου ότι ο χωροχρόνος είναι ελαστικός σε αυτή τη θεωρία, μπορεί να απορροφήσει την ενέργεια (σπιν) του σωματιδίου. Αυτό θα επιβράδυνε το σπιν του σωματιδίου.
Βαρύτητα
Η μάζα έχει μια παράξενη επίδραση που βιώνουμε στον κανονικό κόσμο: προσελκύει άλλη μάζα. Οι επιστήμονες έχουν περάσει αιώνες προσπαθώντας να εξηγήσουν αυτό το φαινόμενο. Πρόσφατα, ανακάλυψαν ότι η μάζα έχει την επίδραση ότι μπορεί να καμπυλώσει τον χωροχρόνο. Αυτό σημαίνει ότι όταν υπάρχει μάζα, η συντομότερη διαδρομή μέσω του χωροχρόνου μεταξύ δύο σημείων κάμπτεται ελαφρώς προς το σημείο όπου βρίσκεται η μάζα.
Δεδομένου ότι η ενέργεια που απορροφάται από τον χωροχρόνο πρέπει να πάει κάπου, πολλοί επιστήμονες προβλέπουν ότι ο χωροχρόνος θα είναι "μαζεμένος" ή διπλωμένος. Αυτό μπορεί επίσης να διατυπωθεί ως καμπυλότητα (κάμψη) του χωροχρόνου. Αυτό θα έδειχνε ότι το σωματίδιο δημιούργησε βαρύτητα. Ο λόγος που αυτή η θεωρία ονομάζεται "σύρσιμο του πλαισίου" οφείλεται πιθανώς στην επίδραση των σωματιδίων που ουσιαστικά "σέρνουν" ή "αρπάζουν" τον χωροχρόνο καθώς περιστρέφονται. Δεν θα καμπυλωνόταν μόνο ο χώρος, αλλά και ο χρόνος.
Ωστόσο, ο τρόπος με τον οποίο μπορούμε να φανταστούμε αυτή τη "βαρύτητα" δεν είναι τόσο η δύναμη που συνήθως θεωρούμε όταν σκεφτόμαστε τη βαρύτητα, αφού δημιουργείται και η κανονική βαρύτητα (λόγω της μάζας της). Βασικά, το frame dragging είναι ένα φαινόμενο που συμβαίνει όταν ένα αντικείμενο κινείται κοντά σε ένα άλλο, το οποίο κάνει και τα δύο αντικείμενα να αλλάζουν την κίνησή τους εξαιτίας της κίνησης του άλλου. Το frame dragging δεν συμβαίνει αν ένα αντικείμενο δεν περιστρέφεται ούτε κινείται. Στην πραγματικότητα, το ένα αντικείμενο "εκτρέπει" την κίνηση του άλλου και το αντίστροφο.
Δυαδικότητα κύματος-σωματιδίου
Επιστήμονες όπως ο Αϊνστάιν και ο Σρέντινγκερ ξόδεψαν μεγάλο μέρος της ζωής τους προσπαθώντας να βρουν μια απάντηση στο πώς κάτι όπως ένα ηλεκτρόνιο μπορεί να συμπεριφέρεται σαν κύμα και ταυτόχρονα σαν σωματίδιο. Το σύρσιμο του πλαισίου δηλώνει ότι εφόσον ο χωροχρόνος είναι ελαστικός, μπορεί επίσης να δώσει την ενέργεια σπιν πίσω στο σωματίδιο. Όταν το σωματίδιο έχει όλη την ενέργεια σπιν που του έχει δοθεί πίσω, ενεργεί περισσότερο σαν κύμα. Σε εκείνο το σημείο, θα αρχίσει και πάλι να χρησιμοποιεί την ενέργειά του συσσωρεύοντας τον χωροχρόνο. Μόλις το σωματίδιο δεν περιστρέφεται πλέον, ενεργεί περισσότερο σαν σωματίδιο. Τότε, ο χωροχρόνος αρχίζει να επιστρέφει στο σωματίδιο την ενέργειά του, και ο κύκλος συνεχίζεται για πάντα. Με αυτόν τον τρόπο ένα σωματίδιο μπορεί στην πραγματικότητα να ενεργεί σαν σωματίδιο και σαν κύμα σχεδόν ταυτόχρονα. Καμία ενέργεια δεν χάνεται κατά τη διάρκεια του κύκλου λόγω της διατήρησης της ενέργειας.
Ισχυρή δύναμη
Το σύρσιμο του πλαισίου έχει επίσης το αποτέλεσμα ότι αν ένα σωματίδιο βρίσκεται δίπλα σε ένα άλλο, μπορούν και τα δύο να εξοικονομήσουν ενέργεια, αν το ένα απορροφά ενέργεια ενώ το άλλο την εκπέμπει. (Αυτό μπορεί επίσης να αυξήσει τη μάζα και των δύο σωματιδίων, χρησιμοποιώντας την περίφημη εξίσωση του Αϊνστάιν ότι η ενέργεια είναι ίση με ένα ορισμένο ποσό μάζας). Αυτό θα ενθάρρυνε τα σωματίδια να ομαδοποιηθούν, γεγονός που θα εξηγούσε τι είναι η ισχυρή δύναμη (μια δύναμη που συγκρατεί τα πρωτόνια και τα νετρόνια σε έναν πυρήνα ατόμου μαζί).
Αποδείξεις για το Frame Dragging
Υπάρχουν φαινόμενα που προκύπτουν από τα μαθηματικά της θεωρίας της έλξης του πλαισίου. Οι επιστήμονες δοκιμάζουν επί του παρόντος ένα από αυτά, το οποίο είναι ότι αν ένα μικρό περιστρεφόμενο αντικείμενο βρίσκεται σε τροχιά γύρω από ένα μεγαλύτερο περιστρεφόμενο αντικείμενο, το μικρότερο αντικείμενο θα προσαρμόσει αργά τον άξονα περιστροφής του (τη νοητή γραμμή γύρω από την οποία περιστρέφεται ένα αντικείμενο) για να ευθυγραμμιστεί με τον άξονα περιστροφής του μεγαλύτερου αντικειμένου. Αυτό είναι γνωστό ως φαινόμενο Lense-Thirring. Δοκιμάζουν αυτή τη θεωρία βάζοντας ένα γυροσκόπιο (ένα αντικείμενο που κανονικά διατηρεί τον άξονα περιστροφής του ίδιο) σε τροχιά γύρω από τη Γη και δοκιμάζοντας αν ο άξονας περιστροφής του θα ευθυγραμμιστεί με τον άξονα περιστροφής της Γης. Μέχρι στιγμής, οι επιστήμονες λένε ότι έχουν στοιχεία που αποδεικνύουν το φαινόμενο Lense-Thirring (και πιθανώς τη θεωρία του frame dragging) με ακρίβεια μικρότερη του 0,5%.
Ερωτήσεις και απαντήσεις
Q: Ποια είναι η θεωρία της έλξης του πλαισίου;
A: Η θεωρία του frame dragging είναι ότι ο χώρος είναι ελαστικός, που σημαίνει ότι τα σωματίδια σε αυτόν θα ανταλλάξουν ενέργεια με αυτόν.
Ερ: Τι σημαίνει η λέξη "ελαστικός" στον επιστημονικό κόσμο;
Α: "Ελαστική" σημαίνει ότι όταν εφαρμόζεται ένα ορισμένο ποσό δύναμης σε ένα αντικείμενο, το οποίο το κάνει να λυγίσει, και στη συνέχεια αφαιρείται η δύναμη, το αντικείμενο θα επιστρέψει στο αρχικό του σχήμα και στην αρχική του ενεργειακή κατάσταση.
Ερ: Τι είναι ο χωροχρόνος;
Α: Ο χωροχρόνος είναι ένας τρόπος να συνδυάσουμε τις έννοιες του χώρου και του χρόνου.
Ερ: Πώς επηρεάζεται ο χρόνος από τις αλλαγές στο χώρο;
Α: Όποτε επηρεάζεται ο χώρος, επηρεάζεται και ο χρόνος.
Ερ: Τι θα μπορούσε να εξηγήσει το σύρσιμο του πλαισίου;
Α: Το σύρσιμο πλαισίου θα μπορούσε να δώσει απαντήσεις σε πολύ παλιά ερωτήματα σχετικά με τη βαρύτητα, την ισχυρή δύναμη και τον κυματοσωματιδιακό δυϊσμό.
Ε: Τι είναι ο κυματοσωματιδιακός δυϊσμός;
Α: Ο κυματοσωματιδιακός δυϊσμός αναφέρεται στην έννοια ότι τα πράγματα, όπως τα ηλεκτρόνια, μπορούν να συμπεριφέρονται ταυτόχρονα ως κύματα και σωματίδια.
Ερ: Γιατί ο χωροχρόνος είναι σημαντικός στη θεωρία της έλξης του πλαισίου;
Α: Ο χωροχρόνος είναι σημαντικός στη θεωρία της σύρσης πλαισίου, επειδή οποιεσδήποτε αλλαγές στο χώρο θα επηρεάσουν και το χρόνο, καθιστώντας τον ένα κρίσιμο στοιχείο που πρέπει να ληφθεί υπόψη κατά τη μελέτη των αποτελεσμάτων της σύρσης πλαισίου.