Kaip suderinti du prieštaringus šiuolaikinės fizikos ramsčius: kvantinę teoriją ir gravitaciją? Ilgą laiką mokslininkai tikėjo, kad anksčiau ar vėliau mokslas pripažins šią ar tą teoriją dominuojančia, tačiau tikrovė, kaip visada, pasirodė daug įdomesnė. Nauji tyrimai rodo, kad gravitacija gali atsirasti dėl atsitiktinių svyravimų kvantiniame lygmenyje.
Tarp dviejų pagrindinių teorijų, aiškinančių aplink mus esančią tikrovę, kvantinė teorija apeliuoja į mažiausiosios materijos dalelių sąveiką, tuo tarpu bendrasis reliatyvumas nurodo gravitaciją ir didžiausias struktūras visoje visatoje. Nuo Einšteino laikų fizikai bandė užpildyti atotrūkį tarp šių mokymų, tačiau su skirtinga sėkme.
- „Salik.biz“
Vienas iš būdų suderinti gravitaciją su kvantine mechanika buvo parodyti, kad gravitacija yra pagrįsta nedalomomis materijos dalelėmis, kvantomis. Šį principą galima palyginti su tuo, kaip patys šviesos kvandai, fotonai, žymi elektromagnetinę bangą. Iki šiol mokslininkai neturėjo pakankamai duomenų, kad patvirtintų šią prielaidą, bet Antoine Tilloy (Antoine Tilloy) iš Kvantinės optikos instituto. Maxas Planckas Garchinge (Vokietija) bandė apibūdinti gravitaciją kvantinės mechanikos principais. Bet kaip jis tai padarė?
Kvantinis pasaulis
Kvantinėje teorijoje dalelės būsena apibūdinama jos bangos funkcija. Pavyzdžiui, tai leidžia apskaičiuoti dalelės tikimybę tame ar kitame taške erdvėje. Prieš patį matavimą neaišku ne tik kur yra dalelė, bet ir ar ji egzistuoja. Pats matavimo faktas tiesiogine prasme sukuria tikrovę „sunaikindamas“bangos funkciją. Tačiau kvantinė mechanika retai nagrinėja matavimus, todėl tai yra viena iš prieštaringiausiai vertinamų fizikos sričių. Prisiminkite Schrödingerio paradoksą: jūs negalite to išspręsti, kol neatliksite matavimo atidarę dėžę ir išsiaiškinę, ar katė gyva, ar ne.
Vienas iš šių paradoksų sprendimų yra vadinamasis GRW modelis, kuris buvo sukurtas devintojo dešimtmečio pabaigoje. Į šią teoriją įeina toks reiškinys kaip „paūmėjimai“- spontaniniai kvantinių sistemų bangų funkcijos griūtys. Jo taikymo rezultatas yra visiškai tas pats, kaip jei matavimai būtų atlikti be stebėtojų. Tilloy jį modifikavo, kad parodytų, kaip jis gali būti panaudotas norint sukurti gravitacijos teoriją. Savo versijoje blykstė, kuri sunaikina bangos funkciją ir priverčia dalelę būti vienoje vietoje, taip pat sukuria gravitacinį lauką šiuo laiko-erdvės momentu. Kuo didesnė kvantinė sistema, tuo daugiau dalelių joje yra ir tuo dažniau įvyksta pliūpsniai, taip sukuriant svyruojantį gravitacinį lauką.
Įdomiausia, kad vidutinė šių svyravimų vertė yra tas pats gravitacinis laukas, kurį apibūdina Niutono gravitacijos teorija. Šis požiūris į gravitacijos sujungimą su kvantine mechanika vadinamas kvaziklasikiniu: gravitacija atsiranda iš kvantinių procesų, tačiau išlieka klasikine jėga. „Nėra jokios realios priežasties ignoruoti kvazi-klasikinio požiūrio, kai pagrindiniame lygmenyje esmė yra gravitacija“, - sako Tilloy.
Reklaminis vaizdo įrašas:
Gravitacijos fenomenas
Klausas Hornbergeris iš Duisburgo-Eseno universiteto Vokietijoje, kuris nedalyvavo kuriant šią teoriją, vertina ją su dideliu užuojautu. Tačiau mokslininkas pabrėžia, kad prieš tai, kai ši koncepcija suformuos vieningos teorijos, vienijančios ir paaiškinančios visus mus supančio pasaulio aspektus, pagrindą, reikės išspręsti nemažai problemų. Pavyzdžiui, Tilloy modelis tikrai gali būti naudojamas norint gauti Niutono gravitaciją, tačiau jo atitikimą gravitacijos teorijai vis tiek reikia patikrinti naudojant matematiką.
Vis dėlto pats mokslininkas sutinka, kad jo teorijai reikia įrodymų bazės. Pavyzdžiui, jis prognozuoja, kad gravitacija elgsis skirtingai, priklausomai nuo nagrinėjamų objektų masto: atomams ir supermasyviosioms juodosioms skylėms taisyklės gali būti labai skirtingos. Kad ir kaip būtų, jei bandymai atskleis, kad Tillroy modelis iš tikrųjų atspindi tikrovę, o sunkumas iš tikrųjų yra kvantinių svyravimų pasekmė, tada tai leis fizikams suvokti mus supančią tikrovę kokybiškai skirtingame lygmenyje.
Vasilijus Makarovas