Како Ајнштајновата теорија за гравитација може да се обедини со квантната механика? Се работи за предизвик што би ни овозможил длабок увид во феномените како што се црните дупки и раѓањето на универзумот. Сега, една нова статија објавена деновиве во Nature Communications презентира резултати кои даваат нов увид на предизвиците во разбирањето на квантната гравитација. Трудот е заедничко дело на истражувачи од Техничкиот универзитет Чалмерс во Шведска и нивните колеги од МИТ, САД.
Голем предизвик во современата теоретска физика е да се најде „унифицирана теорија“ која би дала опис на сите природни закони во една единствена рамка – своевидна теорија на „квантна гравитација којашто ќе ја поврзе општата Теорија на релативноста на Ајнштајн, која го опишува универзумот на макроскопско ниво, и квантната механика, која опишува нашиот свет на микроскопско, атомско ниво.
Пример за феномен кој бара ваков тип на унифициран опис се црните дупки. Црна дупка се формира кога доволно масивна ѕвезда после шириењето колабира под дејство на сопствената гравитација, така што целата нејзина маса се концентрира во исклучително мал волумен. Квантниот механички опис на црните дупки е сè уште во повој, но вклучува спектакуларна напредна математика.
Предизвикот е да се опише гравитацијата како „појавен“ феномен. Исто како што секојдневните феномени, како што е протокот на течноста, на пример, се изнедруваат од хаотичните движења на поединечни капки, научниците сакаат да опишат како гравитацијата произлегува од квантниот механички систем на микроскопското ниво.
Во статијата што неодамна беше објавена во списанието Nature Communications, Даниел Персон и Роберт Берман, заедно со Тристан Колинс од MIT, покажаа како гравитацијата произлегува од специјален квантен механички систем во поедноставен модел за квантна гравитација наречен холографски принцип.
Со помош на математиката тие успеале да формулираат објаснување за тоа како гравитацијата се појавува според холограмскиот принцип, на многу попрецизен начин отколку што тоа беше претходно направено.
Новата статија може да понуди и нов увид во мистериозната темна енергија. Во општата теорија на релативноста на Ајнштајн, гравитацијата е опишана како геометриски феномен. Слично како што новонаправениот кревет се “обликува”, односно искривува под тежината на една личност, така и масивните предмети можат да ја искриват геометриската форма на просторот околу нив. Но, според теоријата на Ајнштајн, дури и празниот простор, „вакуумската состојба“ на универзумот, има богата геометриска структура. Кога би можеле да зумирате и да го погледнете овој вакуум на микроскопско ниво, ќе видите квантни механички флуктуации или бранувања, познати како темна енергија. Токму оваа мистериозна форма на енергија, од поголема перспектива, е одговорна за забрзаното ширење на универзумот.
Новиот труд може да доведе до нови сознанија за тоа како и зошто се појавуваат овие микроскопски квантно-механички бранови, како и за односот помеѓу теоријата на гравитација на Ајнштајн и квантната механика, нешто што научниците со децении се обидуваат да го дознаат.