A kutatók egy potenciális hidat tártak fel az általános relativitáselmélet és a kvantummechanika - két kiemelkedő fizikai elmélet - között, ami a fizikusokat arra késztetheti, hogy gondolják át a tér és az idő természetét.
Albert Einstein általános relativitáselmélete a gravitációt a tér és az idő geometriai tulajdonságaként írja le. Minél masszívabb az objektum, annál nagyobb a tér-idő torzítása és ez a torzítás gravitációnak érezhető.
Az 1970-es években Stephen Hawking és Jacob Beckenstein fizikusok megjegyezték a fekete lyukak felülete és mikroszkopikus kvantumszerkezetük közötti kapcsolatot, amely meghatározza entrópiájukat. Ez azt az első felismerést jelentette, hogy kapcsolat van az általános relativitáselmélet és a kvantummechanika között - írja a vnauke.in.ua
Kevesebb, mint három évtizeddel később, az elméleti fizikus, Juan Maldacena újabb összefüggést figyelt meg a gravitáció és a kvantumvilág között. Ez a kapcsolat olyan modell létrehozásához vezetett, amely azt sugallja, hogy a téridő létrehozható vagy megsemmisíthető az objektum különböző felületei közötti összefonódás mértékének változtatásával.
Más szavakkal, ez azt jelenti, hogy maga a téridő, legalábbis a modellekben meghatározottak szerint, az objektumok közötti összefonódás eredménye.
Ennek a gondolkodásmódnak a további feltárása érdekében Chungjun Cao és Sean Carroll, a Kaliforniai Műszaki Intézet (CalTech) úgy döntöttek, hogy valóban meg tudják-e vezetni a gravitáció dinamikus tulajdonságait (az általános relativitáselméletből ismertek) annak a szerkezetnek a felhasználásával, amelyben a téridő a kvantumból származik összefonódás. Kutatásukat nemrég publikálták az arXiv-ben.
A Hilbert-térnek nevezett absztrakt matematikai fogalom segítségével Cao és Carroll hasonlóságot tudtak találni a kvantum összefonódását irányító egyenletek és az Einstein általános relativitáselmélet-egyenletei között. Ez megerősíti azt az elképzelést, hogy a téridő és a gravitáció az összefonódásból származik.
"Az egyik nyilvánvalóbb annak tesztelése, hogy a relativitás-szimmetriák helyreállnak-e ebben a struktúrában, különösen az az elképzelés, hogy a fizika törvényei függetlenek attól, hogy milyen gyorsan haladsz az űrben" - mondta Carroll.
Promóciós videó:
Mindennek az elmélete
Ma szinte minden, amit univerzumunk fizikai vonatkozásairól tudunk, akár általános relativitáselmélettel, akár kvantummechanikával magyarázható. Az előbbi nagyszerűen fejti ki a tevékenységet nagyon nagy léptékben, például bolygókon vagy galaxisokban, míg az utóbbi nagyon kicsi skálák, például atomok és szubatomi részecskék megértésében segít.
Úgy tűnik azonban, hogy a két elmélet összeegyeztethetetlen egymással. Ez arra késztette a fizikusokat, hogy keressenek egy megfoghatatlan "minden elméletet" - egyetlen szerkezetet, amely mindezt megmagyarázná, beleértve a tér és az idő természetét is.
Mivel a gravitáció és a téridő fontos része a „mindennek”, Carroll azt mondta, hogy szerinte az általa és Cao-val végzett kutatás segíthet egy olyan elmélet megtalálásában, amely összeegyezteti az általános relativitáselméletet és a kvantummechanikát.
"Kutatásunk még nem beszél a természet egyéb erőiről, ezért még mindig messze vagyunk attól, hogy" mindenről elméletet alkossunk " - mondta.
Ha azonban találnánk egy ilyen elméletet, ez segíthet megválaszolni a tudósok napjaink legnagyobb kérdéseit. Végre megérthetjük a sötét anyag, a sötét energia, a fekete lyukak és más titokzatos űrobjektumok valódi természetét.
A kutatók már most betekintést nyernek a kvantumvilág azon képességébe, hogy radikálisan javítsa számítási rendszereinket, és mindennek elmélete potenciálisan felgyorsíthatja a folyamatot, ha új perspektívákat tár fel a még mindig zavart világban.