Cercetătorii au descoperit un potențial pod între relativitatea generală și mecanica cuantică - două teorii fizice preeminente - care ar putea determina fizicienii să regândească însăși natura spațiului și a timpului.
Teoria relativității generale a lui Albert Einstein descrie gravitația ca o proprietate geometrică a spațiului și a timpului. Cu cât obiectul este mai masiv, cu atât distorsiunea spațiu-timp este mai mare și această distorsiune este resimțită ca gravitație.
În anii 1970, fizicienii Stephen Hawking și Jacob Beckenstein au remarcat relația dintre suprafața găurilor negre și structura lor cuantică microscopică, care determină entropia lor. Aceasta a însemnat prima realizare că există o legătură între relativitatea generală și mecanica cuantică, relatează vnauke.in.ua
Mai puțin de trei decenii mai târziu, fizicianul teoretic Juan Maldacena a observat o altă legătură între gravitație și lumea cuantică. Această relație a dus la crearea unui model care sugerează că spațiul-timp poate fi creat sau distrus prin variația cantității de încurcături între diferite suprafețe ale unui obiect.
Cu alte cuvinte, aceasta înseamnă că spațiul-timp în sine, cel puțin așa cum este definit în modele, este un produs al împletirii dintre obiecte.
Pentru a explora în continuare această linie de gândire, Chungjun Cao și Sean Carroll de la California Institute of Technology (CalTech) au decis să vadă dacă pot obține efectiv proprietățile dinamice ale gravitației (așa cum se cunoaște din relativitatea generală) folosind structura în care spațiul-timp iese din cuantică încâlcire. Cercetarea lor a fost publicată recent în arXiv.
Folosind un concept matematic abstract numit spațiu Hilbert, Cao și Carroll au reușit să găsească asemănări între ecuațiile care guvernează încurcarea cuantică și ecuațiile relativității generale ale lui Einstein. Aceasta confirmă ideea că spațiu-timp și gravitație apar din încurcarea.
„Una dintre cele mai evidente este de a testa dacă simetriile relativității sunt restabilite în această structură, în special ideea că legile fizicii sunt independente de cât de repede te miști prin spațiu”, a spus Carroll.
Video promotional:
Teoria tuturor
Astăzi, aproape tot ce știm despre aspectele fizice ale universului nostru poate fi explicat fie prin relativitatea generală, fie prin mecanica cuantică. Primul face o treabă excelentă de a explica activitatea pe scări foarte mari, cum ar fi planete sau galaxii, în timp ce acesta din urmă ne ajută să înțelegem scări foarte mici, cum ar fi atomii și particulele subatomice.
Cu toate acestea, cele două teorii par a fi incompatibile între ele. Acest lucru i-a determinat pe fizicieni să caute o „teorie a totul” evazivă - o singură structură care să explice totul, inclusiv natura spațiului și a timpului.
Întrucât gravitația și spațiul-timp sunt o parte importantă a „totul”, Carroll a spus că crede că cercetările făcute de el și Cao pot ajuta la găsirea unei teorii care să concilieze relativitatea generală și mecanica cuantică.
„Cercetările noastre nu vorbesc încă despre alte forțe ale naturii, așa că suntem încă destul de departe de„ crearea unei teorii a totul”, a spus el.
Cu toate acestea, dacă am putea găsi o astfel de teorie, aceasta ne-ar putea ajuta să răspundem la unele dintre cele mai mari întrebări cu care se confruntă oamenii de știință de astăzi. Putem în sfârșit să înțelegem adevărata natură a materiei întunecate, a energiei întunecate, a găurilor negre și a altor obiecte spațiale misterioase.
Deja, cercetătorii câștigă o perspectivă asupra capacității lumii cuantice de a ne îmbunătăți radical sistemele de calcul și o teorie a tuturor ar putea accelera procesul prin dezvăluirea de noi perspective asupra unei lumi încă confundate.
