В новаторско изследване, което поставя под съмнение утвърдени научни парадигми, учени предлагат, че разделянето на пространство-времето на миниатюрни, обособени единици може да бъде ключът към обединението на общата теория на относителността и квантовата механика – и да революционизира нашето разбиране за гравитацията и Вселената.
Стремежът към обединение на фундаменталните сили
През последните години стремежът към обединение на фундаменталните сили във Вселената отбеляза сериозен напредък. Учените все повече се доближават до мост между две от най-влиятелните теории във физиката: теорията на относителността на Айнщайн и квантовата механика. Според ново изследване, разделянето на пространство-времето на микроскопични единици може да обясни гравитацията – сила с макроскопично действие – чрез принципите на квантовата теория. Това би могло да разреши дългогодишния парадокс как тези две на пръв поглед несъвместими рамки могат да съществуват заедно в екстремни условия, като тези около черните дупки или в първите мигове след Големия взрив.
Енергията има предел
В света на физиката идеята, че енергията може да се освобождава в безкрайно високи количества, винаги е създавала предизвикателства, особено в контекста на квантовата гравитация. Представете си Вселена, в която пространството и времето не са непрекъснати, а се състоят от най-малки, неделими „строителни блокчета“. Подобно на пиксели върху екран или кванти в квантовата теория, в такава система движението не е плавно, а се осъществява на малки стъпки, а времето протича на „квантови“ интервали.
Тези интервали са толкова дребни, че остават незабележими в ежедневния ни свят. Според общата теория на относителността гравитацията е резултат от кривината на пространство-времето. Ако самото пространство-време е фрагментирано, то и тази кривина трябва да следва „квантуван“, стъпаловиден модел. Освен това, ако пространство-времето е дискретно, то и енергийните нива не могат да бъдат безкрайни. Съществува горна граница, подобно на скоростта на светлината – това е т.нар. Планкова мощност (Planck power), която е около 10⁵³ вата. Макар и огромна, тя е крайна. Според автора на изследването Волфганг Вийланд, тази концепция може да позволи разграждането на гравитационните вълни до техните най-малки квантови единици.
Стъпка към „светия граал“ на физиката
От началото на XX век връзката между общата теория на относителността и квантовата механика обърква учените. Дълго време те се считаха за несъвместими, но последните изследвания, особено свързани с черни дупки, предлагат потенциални мостове между тях. Много предишни опити използваха уравненията на Айнщайн и концепции като ентропията, за да изследват дали гравитацията и пространството могат да бъдат описани с квантова теория. Настоящото изследване обаче е сред първите, които използват Планковата мощност като отправна точка за това обединение.
Въпреки обещаващите резултати, теорията остава на ниво математически модел и изисква допълнителна експериментална проверка, за да може реално да промени нашето разбиране за Вселената.
Какво означава, ако пространство-времето е квантовано?
Ако теорията за дискретното пространство-време се окаже вярна, това би променило коренно представата ни за Вселената. Тя вече няма да се възприема като непрекъсната „тъкан“, а като съвкупност от микроскопични единици – нещо като цифрова симулация, изградена от най-малки „битове“. Това може да преобърне разбирането ни за гравитацията и другите фундаментални сили.
Такъв модел може да предостави нова гледна точка към произхода на Вселената, нейното развитие и дори към това как ще завърши. Освен това може да отвори пътя към нови технологии и изследователски методи, които да ни позволят да надникнем още по-дълбоко в тайните на космоса.
Напред към обединена физика
Постигането на теория, която едновременно включва както общата относителност, така и квантовата механика, остава една от най-големите цели на съвременната наука. Идеята за квантовано пространство-време е важна крачка по този път – нова рамка, която би могла да обясни законите на Вселената по различен начин. Докато учените навлизат по-дълбоко в тази хипотеза, вероятно ще се сблъскат с нови предизвикателства, но и с изключителни възможности за открития.
Подобен пробив не само би трансформирал физиката, но може да има отражение и върху други научни области, дори и в нашето ежедневие. А ние оставаме с въпроса: какви още тайни крие Вселената, които предстои да бъдат разкрити?
Източник: https://www.sustainability-times.com
