時空間は流体ですか？

物理学者は、時空が流体のように振舞うことができるという証拠を集めました。 スペースは私たちが思ったほど重要ではないのですか？

物理学者は、時空が流体のように振舞うことができるという証拠を集めました。数学的な証拠ですが、それでもなお証拠です。この関係が偶然ではない場合、時空間は流体のように部分構造を持つことがあります。
私たちは空間と時間を遠くのいとこのように話すべきではありません。我々は少なくとも、アインシュタイン以来、空間と時間は不可分であり、同じ宇宙の脳の2つの半球が単一のエンティティ、すなわち時空に加わっていることを知っていた。アインシュタインはまた、時空は紙のように平らではなく、ゴムシートのように曲がって揺れることを教えてくれました。質量とエネルギーの周りの空間 - 時間曲線と、これが重力と呼ぶ効果を生じさせる。
それがアインシュタインの言い分です。しかし、流体中の音波のような小さな波動の方程式を媒体に書いておけば、曲がりくねった背景の波の方程式と同じように見えます。

はい、そうです。時々、流体中の波動は、湾曲した時空の波のように振る舞います。彼らは重力場で波のように振る舞います。したがって、流体は重力をシミュレートするために使用できます。それは流体と重力の間のこの対応が物理学者が実験的にアクセスできない状況を研究することを可能にするため、素晴らしいニュースです。例えば、ブラックホールの地平線の近くで、または初期の宇宙の急速な拡大の間に何が起こるか。

流体と重力の間のこの数学的関係は、「アナログ重力」として知られています。これは、「アナログ」と同じではなく「アナログ」です。しかしそれは数学だけではありません。最初の重力アナログは実験室で作成されています。
最も驚くべきことはハイファのテクニオンでのジェフ・スタインハウアーの作品です。 Steinhauerは、ブラックホールの水平線をシミュレートするレーザービームの可能性に「流れ込む」過冷却原子の凝縮液を使用した。彼の実験では、SteinhauerはStephen Hawkingの予測どおりにブラックホールが放射線を放出するかどうかをテストしたかった。実際の天体物理的なブラックホールの温度は、測定するには小さすぎます。しかしホーキングの計算が正しければ、ブラックホールの流体類似性も放射するはずです。
ブラックホールは「イベントの地平線」の後ろに光を閉じ込めます。ブラックホールをシミュレートする流体は光を捕らえません。代わりに、それは "音響の地平線"と呼ばれるものの後ろに液体の音波を閉じ込めます。ブラックホールの流体類推は実際には黒ではないので、Bill Unruhはそれらを「ダムホール」と呼ぶよう提案しました。
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「流体の類推が類推以上のものなら、時空は実際には流体のように振舞うかもしれないし、流体であるかもしれない」
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しかし、水平線が光を放つかどうかにかかわらず、ホーキング放射は関係なく生成されるべきであり、それは水平線の向こう側に対になって変動する（それぞれ流体または量子物質分野において）はずである。
Steinhauerは、アコースティック・ブラックホールによって生成されたホーキング放射を測定したと主張しています。彼の結果は、現時点では多少議論の余地があります。誰もが自分の主張を実際に測定したとは確信していませんが、遅かれ早かれこれが解決されると確信しています。もっと興味深いのは、Steinhauerの実験がその方法の可能性を示していることです。

もちろん、流体類推は実際の重力とはまだ異なります。数学的に、最も重要な違いは、流体模倣物を設計しなければならない湾曲した空間時間であることである。それは、真の重力とは異なり、エネルギーと物質への自動的な反応ではありません。代わりに、実験セットアップの一部です。しかしながら、これは、少なくとも原則的に、適切なフィードバックループで克服することができる問題である。
概念的により明白な違いは、実験が流体の原子構造を解明し始めると、湾曲した空間 - 時間に対する流体の対応が崩れることです。私たちが知っている流体は、より小さなもので作られています。私たちが現在知っているすべてのことについて、曲線の時空はそうではありません。しかし、これはどれくらい確実ですか？体系的な類推がアナロジー以上のものなら、どうでしょうか？おそらく、時空は実際には流体のように振る舞います。多分それは液体です。もしそうなら、流動論的類推を用いた実験は、時空の基礎構造の証拠をどのように見つけることができるかを明らかにするかもしれない。
重力流体の類推をさらに推進している者もいる。例えば、ミュンヘンのLMUのGia Dvaliは、実際のブラックホールは、重力場の仮想量子である重力波の凝縮であると提案しています。彼が主張しているこの単純な考え方は、これまでに物理学者を困惑させていたブラックホールのいくつかの特徴、特にブラックホールがどのようにそれらの中に入る情報を保持するのかという疑問を説明している。
私たちは、ブラックホールはほとんど特徴のない丸い球であると考えていました。しかし、それらが代わりに、Dvaliが言っているように、多くの重力の凝縮物であるならば、ブラックホールは、情報を保存することができる多くのわずかに異なる構成を取ることができる。さらに興味深いことに、Dvaliは、ブラックホールのように情報を保存して配布するのに有効な流体を設計するために、アナロジーを使用することができると提案しています。凝縮物と天体物理学の間のリンクは、したがって、両方の方法で働く。

物理学者は時空がある時代の媒体であるという証拠を探しました。例えば、ガンマ線バーストのような遠くの光源からの光を研究することによって、空間が粘性を有するかどうか、またはそれが分散を引き起こすかどうかを調べようと試みた（プリズムのように周波数が離れている）。新しい研究は、結晶のような「時空間欠陥」という不純物を探すことです。これまでのところ、結果は否定的でした。しかし、流体の類推を用いた実験は、先を向けるかもしれない。
時空間がより小さなもので作られていれば、これは大きな問題を解決することができます。すなわち、時空の量子動作を記述する方法です。我々が知る他の相互作用とは異なり、重力は非量子論である。これは物理学者が素粒子に使う量子論とはあまり合わないということです。これまでに重力を量子化しようとする試みはすべて、未確認の推測に失敗したか、あるいは未だに残っていた。その空間そのものは基本的なものではなく、他のものから作られたもので、問題に近づく一つの方法です。
誰もがそのアイデアを好きではない。物理学者が宇宙時代に物質を与えることについて最も興味を持っているのは、これが今までのところ、劇的にうまくいった空間と時間の間のアインシュタインの結合を破るということです。さらなる実験だけで、アインシュタインの理論が成り立つかどうかが明らかになるだろう。
時間が流れている、と彼らは言う。たぶんスペースもあります。