Можливо, гравітація – це продукт квантової механіки

У новій теорії гравітація має квантову природу, а простір-час не існує – це результат фізичного процесу, за допомогою якого субквантове середовище переходить з хаотичного стану в більш організоване.

Квазічастинка скірміон - квантова кульова блискавка
credit: Heikka Valja

У команди фізиків-теоретиків є приголомшливе нове пояснення того, чому наш Всесвіт такий, яким він є, і як він виник з усіма своїми дивацтвами. Відповідно до недавньої дослідницької статті, сам простір-час (та сама тканина, з якої складається наш Всесвіт) і гравітація – це не що інше, як продукт квантової механіки. І спотворення в цьому квантовому «дивацтві» можуть пояснити, чому виникають такі дивні явища, як квантове заплутування і квантове тунелювання. Фактично, нова ідея може фундаментально зв’язати дві найбільші теорії у фізиці – загальну теорію відносності і квантову механіку. А це означає, що ми нарешті отримали б таку бажану теорію квантової гравітації – «теорію всього», яку фізики намагаються створити вже кілька десятиліть.

Один з авторів дослідження, Пауло Кастро з Лісабонського університету в Португалії, каже:

«Якщо прийняти, що такі гравітаційні явища, як утворення планетних систем, галактик або навіть чорних дір, мають те ж саме походження, що і квантове заплутування і тунельний ефект, то це підтвердить квантову природу гравітації, і тоді може бути досягнуто об’єднання між квантовою фізикою і гравітацією».

Викривлення простору масивними об'єктами
Викривлення простору масивними об’єктами

Як відомо, Всесвіт складається з простору-часу – дивної тканини, яка об’єднує всі три виміри простору і один вимір часу. Згідно із Загальною теорією відносності Ейнштейна, гравітація насправді є особливістю простору-часу, вона з’являється там, де простір викривляється масивними об’єктами, такими як планети, зірки і галактики. І хоча в Загальній теорії відносності з гравітацією розібралися, квантова механіка ніколи не могла повністю пояснити цю силу. Наприклад, фізики досі не можуть зрозуміти квантове заплутування і тунелювання, коли інформація рухається швидше за швидкість світла. Ці явища просто не вписуються в Загальну теорію відносності Ейнштейна.

Як працює квантове тунелювання
Принцип квантового тунелювання

Згідно з новою теорією Кастро та його команди, походження простору-часу може бути переосмислене:

«У загальній теорії відносності простір-час існує як тривимірна гнучка субстанція, і все, що відбувається в світі, відбувається всередині неї. Можливі траєкторії всіх об’єктів та їх швидкості визначаються тим, як дуже великі маси, такі як планети або зірки, викривляють простір-час. Це і є гравітація. У нашій новій теорії простір-час не існує, це результат фізичного процесу, за допомогою якого субквантове середовище переходить з хаотичного стану в більш організований».

Це субквантове середовище описується дослідниками, як свого роду первісна піна, з якої виникає сам простір-час. Організовані стани в цій піні відповідають субквантовим хвилям, які відповідають за поведінку простору і часу, приводячи в тому числі і до таких екстремальних випадків, як квантове заплутування і тунельний ефект. Оскільки різні моделі поведінки простору-часу визначаються гравітацією, тепер фізики можуть сказати, що гравітація – це продукт квантової механіки.

Це цікаво: Квантова кульова блискавка вперше створена в лабораторії за допомогою квазічастинки скірміон.

Поки що всі ці твердження носять чисто теоретичний характер, але дослідники працюють над тим, щоб перевірити свої ідеї на практиці. В даний час вони зосередилися на вивченні дивної «кількісної» моделі, що спостерігається при розміщенні планет в нашій Сонячній системі. Є підозра, що існують стаціонарні субквантові хвилі навколо нашого Сонця. Якщо вчені зможуть підтвердити це, то нададуть більшої ваги їх останній теорії про квантову природу гравітації.

Дослідження було опубліковане в Журналі прикладної математики і фізики.

1

Що Ви про це думаєте?

Напишіть відгук

Ваша пошт@ не публікуватиметься. Обов’язкові поля позначені *