Figyelemre méltó Einstein általános relativitáselmélete, amelyben a gravitáció a téridő görbületéből születik. Hihetetlen pontossággal, esetenként tizenöt tizedesjegyig igazolták. Az egyik legérdekesebb előrejelzése a gravitációs hullámok létezése volt: a téridő hullámai, amelyek szabadon terjednek. Nem is olyan régen ezeket a hullámokat fogták el a LIGO és a VIRGO detektorok.
És mégis sok olyan kérdés van, amelyekre még nincs válaszunk. A kvantum gravitáció segíthet megtalálni őket.
Tudjuk, hogy az általános relativitáselmélet hiányos. Akkor működik jól, amikor a tér-idő kvantumhatásai teljesen láthatatlanok, ami szinte mindig így van. De amikor a téridő kvantumhatásai megnőnek, jobb elméletre van szükségünk: a kvantum gravitáció elméletére.
A korai univerzum szemléltetése, amely kvantumhabból áll, amikor a kvantumingadozások hatalmasak és a legkisebb mértékben jelentkeznek
Mivel még nem fogalmaztuk meg a kvantumgravitáció elméletét, nem tudjuk, mi a tér és az idő. Számos alkalmas elmélet áll rendelkezésünkre a kvantum gravitációra, de egyiket sem ismerik el széles körben. Mindazonáltal a meglévő megközelítések alapján feltételezhetjük, hogy mi történhet a térrel és az idővel a kvantum gravitáció elméletében. Sabine Hossfender fizikus tíz megdöbbentő példát gyűjtött össze.
1) A kvantum gravitációban az anyag hiányában is vad ingadozások lesznek a téridőben. A kvantumvilágban a vákuum soha nem nyugszik, csakúgy, mint a tér és az idő.
A legkisebb kvantumskálán az univerzum apró, mikroszkopikus, kis tömegű fekete lyukakkal tölthető meg. Ezek a lyukak nagyon érdekes módon kapcsolódhatnak be vagy tágulhatnak befelé.
2) A kvantum téridő mikroszkopikus fekete lyukakkal tölthető ki. Ezenkívül féreglyukakat is tartalmazhat, vagy infantilis univerzumok születhetnek - mint az anya univerzumától elszakadó kis buborékok.
Promóciós videó:
3) És mivel ez egy kvantumelmélet, a téridő mindezt egyszerre képes megtenni. Egyidejűleg létrehozhat egy csecsemő univerzumot, és nem hozhatja létre.
A téridő szövete lehet, hogy egyáltalán nem szövet, hanem különálló alkotóelemekből áll, amelyek számunkra csak nagy makroszkopikus skálákon tűnnek folyamatos szövetnek.
4) A kvantumgravitáció legtöbb megközelítésében a téridő nem alapvető, hanem valami másból áll. Ezek lehetnek húrok, hurkok, qubitek vagy a tér-idő "atomok" variánsai, amelyek sűrített anyag megközelítésekben jelennek meg. Az egyes alkatrészeket csak a legmagasabb energiák felhasználásával lehet szétszerelni, messze meghaladva azokat, amelyek a Földön rendelkezésünkre állnak.
5) A sűrített anyaggal kapcsolatos egyes megközelítéseknél a téridőnek szilárd vagy folyékony test tulajdonságai vannak, vagyis rugalmas vagy viszkózus lehet. Ha ez igaz, akkor a megfigyelt következmények elkerülhetetlenek. A fizikusok jelenleg hasonló hatások nyomait keresik a vándorló részecskékben, vagyis a fényben vagy az elektronokban, amelyek távoli űrből jutnak hozzánk.
A prizma által szétszórt folyamatos fénysugár sematikus animációja. A kvantumgravitáció egyes megközelítéseiben a tér diszperzáló közegként működhet a különböző hullámhosszú fényeknél
6) A téridő befolyásolhatja a fény áthaladását. Lehet, hogy nem teljesen átlátszó, vagy a különböző színű fény különböző sebességgel mozoghat. Ha a kvantum téridő befolyásolja a fény terjedését, akkor ez a későbbi kísérletek során is megfigyelhető.
7) A tér-idő ingadozása tönkreteheti a távoli forrásokból származó fény interferencia mintázat létrehozására való képességét. Ezt a hatást keresték, és soha nem találták meg, legalábbis a látható tartományban.
A két vastag résen (felül), két vékony résen (középen) vagy egy vastag résen (alul) áthaladó fény interferenciát mutat hullámtermészetére. De a kvantum gravitációban a várható interferencia tulajdonságok némelyike nem biztos, hogy lehetséges.
8) Az erős görbületű területeken az idő térré válhat. Ez történhet például fekete lyukak belsejében vagy nagy durranással. Ebben az esetben a számunkra ismert téridő három tér- és dimenzióval, valamint egy idővel négydimenziós "euklideszi" térré válhat.
Két különböző hely vagy idő összekapcsolása a féreglyukon keresztül csak elméleti gondolat marad, de nemcsak érdekes, de kvantum gravitációban is elkerülhetetlen
A téridő nem helyileg összekapcsolható az egész univerzumot átjáró apró féreglyukakkal. Az ilyen nem lokális kapcsolatoknak minden megközelítésben létezniük kell, amelynek mögöttes szerkezete nem geometriai, például grafikonon vagy hálózaton. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy ilyen esetekben a "közelség" fogalma nem alapvető, hanem hallgatólagos és tökéletlen, így a távoli régiók véletlenül összekapcsolódhatnak.
10) Talán a kvantumelmélet gravitációval való egyesítéséhez nem a gravitációt, hanem magát a kvantumelméletet kell frissítenünk. Ha igen, a következmények messzemenőek lesznek. Mivel a kvantumelmélet minden elektronikus eszköz középpontjában áll, ennek átdolgozása teljesen új lehetőségeket nyit meg.
Noha a kvantumgravitációt gyakran erősen elméleti elképzelésnek tekintik, a kísérleti ellenőrzésre számos lehetőség kínálkozik. Mindannyian a tér-időn keresztül utazunk minden nap. Megértése megváltoztathatja az életünket.
Ilya Khel