Puiki Einšteino reliatyvumo teorija, kai gravitacija gimsta iš erdvėlaikio kreivumo. Jis buvo patikrintas neįtikėtinu tikslumu, kai kuriais atvejais iki penkiolikos dešimtųjų tikslumu. Viena įdomiausių jos prognozių buvo gravitacinių bangų egzistavimas: erdvėlaikio bangavimas, kuris sklinda laisvai. Ne taip seniai šias bangas pagavo detektoriai LIGO ir VIRGO.
Ir vis dėlto yra daugybė klausimų, į kuriuos dar neturime atsakymų. Kvantinis sunkumas galėtų padėti juos rasti.
Mes žinome, kad bendras reliatyvumas yra neišsamus. Tai gerai pasireiškia, kai erdvinio laiko kvantiniai efektai yra visiškai nematomi, o tai beveik visada būna. Bet kai erdvėlaikio kvantiniai efektai tampa dideli, mums reikia geresnės teorijos: kvantinės gravitacijos teorijos.
Ankstyvosios visatos, susidedančios iš kvantinių putų, iliustracija, kai kvantiniai svyravimai buvo didžiuliai ir pasireiškė mažiausiu mastu
Kadangi mes dar nesuformulavome kvantinės traukos teorijos, nežinome, kas yra erdvė ir laikas. Mes turime keletą tinkamų kvantinio gravitacijos teorijų, tačiau nė viena iš jų nėra plačiai pripažinta. Nepaisant to, remiantis esamais požiūriais, kvantinės gravitacijos teorijoje galime daryti prielaidą, kas gali nutikti erdvei ir laikui. Fizikė Sabine Hossfender surinko dešimt stulbinančių pavyzdžių.
1) Kvantinėje gravitacijoje erdvės-laiko svyravimai bus laukiniai, net jei nėra materijos. Kvantiniame pasaulyje vakuume niekada nėra ramybės, kaip ir erdvėje bei laike.
Mažiausioje kvantinėje skalėje visata gali būti užpildyta mažomis, mikroskopinėmis juodomis skylėmis su mažomis masėmis. Šios skylės gali labai įdomiai prisijungti arba išsiplėsti į vidų.
2) Kvantinį erdvės laiką galima užpildyti mikroskopinėmis juodosiomis skylėmis. Be to, joje gali būti kirmgraužos arba gali gimti infantilios visatos - tarsi maži burbulai, kurie atitrūksta nuo motinos visatos.
Reklaminis vaizdo įrašas:
3) Ir kadangi tai yra kvantinė teorija, erdvėlaikis gali viską padaryti vienu metu. Jis vienu metu gali sukurti kūdikio visatą ir jos nesukurti.
Erdvės-laiko audinys gali būti visai ne audinys, o susideda iš atskirų komponentų, kurie mums tik atrodo kaip ištisinis audinys didelėse makroskopinėse svarstyklėse.
4) Daugumoje kvantinės gravitacijos požiūrių erdvėlaikis nėra pagrindinis, bet susideda iš kažko kito. Tai gali būti stygos, kilpos, kubitai arba erdvėlaikio „atomų“variantai, atsirandantys sutankėjusios medžiagos požiūriu. Atskirus komponentus galima išardyti tik naudojant aukščiausias energijas, daug didesnes už tas, kurios mums prieinamos Žemėje.
5) Kai kuriuose požiūriuose su kondensuotomis medžiagomis erdvėlaikis turi kieto ar skysto kūno savybių, tai yra, jis gali būti elastingas arba klampus. Jei tai tiesa, pastebėtų pasekmių neišvengsi. Šiuo metu fizikai ieško panašaus poveikio pėdsakų klajojančiose dalelėse, tai yra šviesoje ar elektronuose, kurie mus pasiekia iš tolimos erdvės.
Schema ištisinio šviesos pluošto, išsibarsčiusio prizme, animacija. Kai kuriais požiūriais į kvantinę gravitaciją erdvė gali veikti kaip dispersiška terpė skirtingiems šviesos bangos ilgiams
6) Erdvė gali paveikti šviesos prasiskverbimą pro ją. Jis gali būti ne visiškai skaidrus arba skirtingų spalvų šviesa gali judėti skirtingu greičiu. Jei kvantinis erdvėlaikis turi įtakos šviesos sklidimui, tai galima pastebėti ir atliekant būsimus eksperimentus.
7) Erdvėlaikio svyravimai gali sunaikinti tolimų šaltinių šviesos gebėjimą sukurti trukdžių modelius. Šio efekto buvo siekiama ir niekada nebuvo rasta, bent jau matomoje srityje.
Šviesa, einanti per du storus plyšius (viršuje), du plonus plyšius (centre) arba vieną storus plyšius (apačioje), rodo interferenciją, rodančią jos bangų pobūdį. Tačiau kvantinėje gravitacijoje kai kurios laukiamos trukdžių savybės gali būti neįmanomos.
8) Stiprios kreivumo vietose laikas gali virsti erdve. Tai gali atsitikti, pavyzdžiui, juodųjų skylių viduje arba per didelį sprogimą. Šiuo atveju mums žinomas erdvės laikas su trimis erdvinėmis ir dimensijomis bei vienu laikinu gali virsti keturių dimensijų „euklidine“erdve.
Dviejų skirtingų erdvės ar laiko vietų sujungimas per kirmino skylę lieka tik teorinė idėja, tačiau ji gali būti ne tik įdomi, bet ir neišvengiama kvantinės gravitacijos atveju.
Erdvės laikas gali būti sujungtas ne vietoje su mažomis kirmgraužomis, kurios persmelkia visą Visatą. Tokie vietiniai ryšiai turi egzistuoti visuose požiūriuose, kurių pagrindinė struktūra nėra geometrinė, pavyzdžiui, grafike ar tinkle. Taip yra dėl to, kad tokiais atvejais „artumo“sąvoka nebus pagrindinė, bet numanoma ir netobula, kad atsitiktiniai regionai galėtų būti netyčia sujungti.
10) Galbūt, norėdami suvienyti kvantinę teoriją su gravitacija, turime atnaujinti ne gravitaciją, o pačią kvantinę teoriją. Jei taip, pasekmės bus toli siekiančios. Kadangi kvantinė teorija yra visų elektroninių prietaisų esmė, jos peržiūra atvers visiškai naujas galimybes.
Nors kvantinė gravitacija dažnai vertinama kaip labai teorinė idėja, eksperimentiniam patikrinimui yra daugybė galimybių. Mes visi kasdien keliaujame per erdvėlaikį. Supratus jį galima pakeisti mūsų gyvenimą.
Ilja Khelis