Grawitacja kwantowa może pochodzić z holograficznego wszechświata

Kategorie: 

Źródło: Dreamstime.com

W ostatnich dziesięcioleciach swojego życia Albert Einstein miał nadzieję na ujednolicenie swojego opisu grawitacji z istniejącymi modelami elektromagnetyzmu w ramach jednej podstawowej teorii. Te poszukiwania wciąż prześladują fizyków teoretycznych. Nasze dwa najlepsze modele rzeczywistości – ogólna teoria względności Einsteina i prawa mechaniki kwantowej – są tak niemieszalne jak olej i woda. Jakkolwiek będzie wyglądała kombinacja tych dwóch modeli, prawie na pewno odsłoni fundamenty wszechświata, zupełnie inne od tego, co możemy sobie wyobrazić.

 

Niedawno opublikowane odkrycie matematyczne opisuje pojawienie się grawitacji w tak zwanym „holograficznym” modelu wszechświata. Koncept ten został odkryty przez zespół naukowców z Chalmers University of Technology w Szwecji i Massachusetts Institute of Technology w USA. Choć może to zabrzmieć dziwnie, jest to najlepsze miejsce, aby zacząć szukać pełnego zrozumienia tego, jak przestrzeń, czas i materia powstają z głębszych praw.

 

Eksperci z tej dziedziny nie ukrywają, że kiedy szukamy odpowiedzi na pytania w fizyce, często prowadzimy nas do nowych odkryć w matematyce. Ta interakcja jest szczególnie zauważalna w poszukiwaniu grawitacji kwantowej – gdzie niezwykle trudno jest przeprowadzać eksperymenty. Pomimo ich dyskretnej zdolności do przewidywania zachowania wszystkiego, od skoków elektronów po zderzenia czarnych dziur z niesamowitą dokładnością, fizyka kwantowa i ogólna teoria względności wyłoniły się z dwóch bardzo różnych systemów myślenia.

 

Wszechświat kwantowy jest blokowy, ale z bliska jest rozmyty, jak piksele, które rozmywają się w mieszankę kolorów, gdy przyciskasz twarz do ekranu. Ogólna teoria względności opiera się na ciągłym kontinuum przestrzeni i czasu, które zakrzywia się z masą z wyraźnym przekonaniem, nawet gdy obserwuje się je w najmniejszych skalach. Istnieją inne metafory, których możemy użyć, aby opisać, jak wszechświat może funkcjonować, każda z własnymi matematycznymi ramami, każda nieco bardziej mglista niż poprzednia. Niektóre z nich polegają na dodawaniu niewidzialnych wymiarów owiniętych oszałamiającymi geometrycznymi kształtami. Zasada holograficzna zastosowana przez naukowców jest przykładem, który polega na odejmowaniu wymiarów.

 

Wszystkie informacje o tym, jak cząstki zderzają się i przyciągają, są zakodowane na czymś, co bardziej przypomina płaską powierzchnię niż przestrzeń 3D, w której naszym zdaniem żyjemy, a nie to, jak pojawia się wrażenie głębi, gdy patrzysz na płaski holograficzny obraz. Jest dobry powód, by myśleć o fizyce w ten sposób. Kwantowe wersje grawitacji osadzone w czasie przestrzennym 4D szybko stają się niezwykle złożone i niewykonalne. Gdyby nasza czasoprzestrzeń wygięła się wystarczająco daleko, by stworzyć jakiś cylinder, musiałaby mieć „płaską” granicę. Tak się składa, że ​​nieporęczne teorie grawitacji kwantowej miałyby odpowiadające im teorie na tym pograniczu, teorie, z którymi o wiele łatwiej się pracuje fizykom.

 

Nowe prace skutecznie łączą różne modele, które rządzą cząstkami i ich falami oraz sposobem, w jaki przekształcają się one w pola w środowisku holograficznym, aby uzyskać matematyczny odpowiednik grawitacji działającej jako naturalna konsekwencja tych interakcji. Wyzwaniem jest opisanie, w jaki sposób grawitacja powstaje jako „powstające” zjawisko. Tak jak codzienne zjawiska – takie jak przepływ cieczy – powstają z chaotycznego ruchu poszczególnych kropli. Naukowcy chcą opisać, w jaki sposób grawitacja powstaje w systemie mechaniki kwantowej na poziomie mikroskopowym.

 

Badanie zostało opublikowane w czasopiśmie Nature Communications.

Ocena: 

5
Średnio: 5 (1 vote)
loading...

Skomentuj