Wahania czasoprzestrzeni mogą połączyć teorię Einsteina z fizyką kwantową

Poszukiwania jednolitej teorii wszystkiego w fizyce trwają od dziesięcioleci, a grawitacja stanowi ogromne wyzwanie. Jednak niedawno zaproponowana teoria oferuje potencjalne rozwiązanie poprzez próbę połączenia teorii grawitacji Einsteina z mechaniką kwantową. Ta nowa teoria nie tylko umożliwia eksperymentalne sprawdzenie jej ważności, ale także podważa panującą koncepcję, że czas przestrzenny musi być skwantowany.

Fizyka kwantowa z powodzeniem opisuje świat cząstek i atomów w mikroskali, wychwytując trzy z czterech podstawowych sił Wszechświata. Siły te obejmują elektromagnetyzm oraz silne i słabe oddziaływania jądrowe. Jednak pomimo licznych prób genialnych naukowców, grawitacja pozostaje nieuchwytna.

Ogólna teoria względności Einsteina jest najdokładniejszym jak dotąd modelem grawitacji. Wyjaśnia, że ​​grawitacja jest wynikiem zakrzywienia czasoprzestrzeni pod wpływem mas. Wyobraź sobie czasoprzestrzeń jako matę trampoliny z kulą do kręgli. Ciężar piłki powoduje zagłębienie się w macie, podobnie jak masywny obiekt, taki jak gwiazda, zagina czasoprzestrzeń. Kiedy mniejsza piłka zostanie umieszczona na macie, stacza się ona w dół w kierunku większej piłki, co przypomina nasze poczucie grawitacji. Dodatkowo, jeśli odpowiednio szybko rzucisz piłeczkę tenisową, obróci się ona wokół wcięcia, tak jak Ziemia obraca się wokół Słońca.

Ogólna teoria względności Einsteina sprawdzana była przez ostatnie stulecie i została potwierdzona przez ostatnie odkrycia, takie jak wykrycie fal grawitacyjnych w 2015 roku. Nie jest to jednak całkowicie spójne z innymi podstawowymi siłami opisanymi w mechanice kwantowej.

Wyzwanie polega na znalezieniu sposobu na połączenie grawitacji z mechaniką kwantową. Naukowcy badają teorie „grawitacji kwantowej” i szukają hipotetycznej cząstki przenoszącej grawitację zwanej „grawitonem”. Próby te nie dały jednak przekonujących rezultatów.

Jednym z podejść jest skwantowanie samej czasoprzestrzeni poprzez podzielenie jej na mniejsze części składowe. Teoria strun i pętlowa grawitacja kwantowa to dwie wybitne teorie próbujące to osiągnąć. Jednakże żadna z tych teorii nie pasuje tak organicznie, jak teoria Einsteina.

W nowym badaniu profesor Jonathan Oppenheim z University College London przedstawia inną perspektywę. Zakłada, że ​​czasoprzestrzeń podąża za fizyką klasyczną, natomiast teoria kwantowa wymaga modyfikacji. Ta alternatywna teoria, którą Oppenheim nazywa „postkwantową teorią klasycznej grawitacji”, podważa panujący pogląd, że czasoprzestrzeń musi być skwantowana.

Przenosząc punkt ciężkości z kwantyzacji czasoprzestrzeni na modyfikację teorii kwantowej, teoria Oppenheima oferuje nowe spojrzenie na unifikację grawitacji i mechaniki kwantowej. Otwiera nowe możliwości testów eksperymentalnych i może utorować drogę do przełomowych odkryć w zrozumieniu podstawowej natury Wszechświata.