Прорив у фізиці: випадкові коливання часу розгадують найбільшу загадку гравітації
Взаємодія гравітації з квантовим світом вже давно ставить фізиків у глухий кут. Неквантова теорія простору-часу вирішує цю проблему.
Зараз фізики намагаються об’єднати загальну теорію відносності, яка пояснює гравітацію та простір-час у великих масштабах, із квантовою механікою, тобто законами, що керують Всесвітом на мікроскопічному рівні. Це потрібно для повного опису Всесвіту в усіх масштабах. Жодна з теорій квантової гравітації не доведена, їх дуже складно перевірити. Тепер фізики запропонували альтернативну теорію квантової гравітації, яка, якщо підтвердиться, повністю змінить наше уявлення про час і про весь Всесвіт. Дослідження опубліковано в журналі Physical Review X, пише New Scientist.
Усі теорії, які намагаються поєднати загальну теорію відносності та квантову механіку, називаються теоріями квантової гравітації. Однак автори дослідження пропонують теорію постквантової гравітації. У цій теорії простір-час і гравітація не є квантовими.
Квантами називають фундаментальні складові сил або частинок. Наприклад, у світла (електромагнітна сила) квантами є фотони. Дві інші фундаментальні сили природи (слабка та сильна взаємодія) також є квантовими. І лише гравітація є єдиною фундаментальною силою, квантова природа якої не доведена. Автори дослідження вважають, що гравітація дійсно не є квантовою. Те саме стосується й простору-часу. Нова теорія припускає, що гравітація та простір-час, описані в загальній теорії відносності Ейнштейна, не мають фундаментальних будівельних блоків. Виходячи з цього, фізики змоделювали, як цей неквантовий простір-час взаємодіятиме з квантовими силами, частинками та полями, що містяться в ньому.
Вчені виявили дивну випадковість у просторі-часі, а точніше — випадкові коливання часу. Ці коливання відбуваються в дуже малих масштабах, на рівні квантового світу, але час у постквантовій теорії коливається й рухається вперед непередбачуваним чином. Ці коливання часу дозволяють пов’язати теорію гравітації з квантовою механікою. Але причина коливань часу залишається незрозумілою.
Фізики вважають, що їхню теорію можна перевірити й довести, на відміну від інших теорій квантової гравітації. Експерименти з її перевірки пов’язані з вимірюванням властивостей гравітації між парами об’єктів. Оскільки загальна теорія відносності нерозривно пов’язує простір і час та показує, що гравітація є наслідком викривлення простору-часу, будь-які зміни властивостей простору й часу неминуче змінять і силу гравітації.
"Якщо плин часу є непередбачуваним, то під час вимірювання гравітації можна побачити цю непередбачуваність", — зазначають автори дослідження.
Але для повної перевірки постквантової гравітації знадобиться багато років.
Підтвердження цієї теорії повністю змінить наше розуміння фізики. Якщо час дійсно коливається, це може змінити уявлення про весь Всесвіт.
Інші новини науки
- Фізики створили чорну діру, і вона почала зникати: розгадка загадки Стівена Гокінга.