Schwerkraft und Quantenmechanik vereinen, ohne dass Quantengravitation erforderlich ist – Physics World

Jonathan Oppenheim am University College London hat einen neuen theoretischen Rahmen entwickelt, der darauf abzielt, Quantenmechanik und klassische Schwerkraft zu vereinen – ohne dass eine Theorie der Quantengravitation erforderlich ist. Oppenheims Ansatz ermöglicht es, die Schwerkraft klassisch zu halten, sie jedoch durch einen stochastischen (zufälligen) Mechanismus an die Quantenwelt zu koppeln.

Seit Jahrzehnten kämpfen theoretische Physiker darum, Einsteins allgemeine Relativitätstheorie – die die Schwerkraft beschreibt – mit der Quantentheorie in Einklang zu bringen, die so ziemlich alles andere in der Physik beschreibt. Ein grundlegendes Problem besteht darin, dass die Quantentheorie davon ausgeht, dass die Raumzeit fest ist, während die allgemeine Relativitätstheorie besagt, dass sich die Raumzeit als Reaktion auf die Anwesenheit massiver Objekte dynamisch ändert.

Bisher wurden die Versöhnungsbemühungen von der Vorstellung dominiert, dass unser derzeitiges Verständnis der Schwerkraft unvollständig ist und dass eine quantisierte Beschreibung der Wechselwirkung erforderlich ist. Diese Überlegungen haben zu zahlreichen Forschungsrichtungen geführt – einschließlich der Entwicklung der Stringtheorie und der Schleifenquantengravitation. Experimente zur Überprüfung dieser Ideen sind jedoch äußerst anspruchsvoll und eine Theorie der Quantengravitation bleibt schwer zu finden.

Gekoppelte Realitäten

Die Quantengravitation ist nicht der einzige Weg zur Vereinheitlichung, und das Problem kann durch die Untersuchung angegangen werden, ob Quantenmechanik und allgemeine Relativitätstheorie in einem Zustand der Koexistenz gekoppelt werden könnten.

Dieser Ansatz ist jedoch auf der Strecke geblieben, da er offenbar auf verschiedene „No-Go-Theoreme“ zurückgreift, die die Kopplung unmöglich machen. Tatsächlich würden viele Kopplungsschemata gegen das Heisenbergsche Unschärfeprinzip verstoßen – ein zentrales Prinzip der Quantentheorie.

Eine zentrale Annahme früherer Kopplungsschemata ist, dass die Verbindung zwischen der Quanten- und der Gravitationswelt reversibel ist. Das heißt, wenn der Zustand des Systems zu einem bestimmten Zeitpunkt gemessen wird, kann er zusammen mit seinen Bewegungsgleichungen verwendet werden, um seinen Zustand zu jedem Zeitpunkt in der Vergangenheit oder Zukunft vorherzusagen.

Nun argumentiert Oppenheim, dass diese Annahme möglicherweise nicht notwendig sei und sagt, dass die Kopplung stochastisch sein könnte. Dies bedeutet, dass der vergangene und zukünftige Zustand des Systems nicht definitiv auf der Grundlage einer einzigen Messung vorhergesagt werden kann. Stattdessen können Vergangenheit und Zukunft nur mit Wahrscheinlichkeitsgleichungen vorhergesagt werden, die eine Reihe von Möglichkeiten bieten.

Stochastischer Rahmen

In seiner Studie baut Oppenheim auf dieser Idee auf, um einen neuen stochastischen Rahmen für die Kopplung der Quantenwelt und der klassischen Gravitationswelt zu entwickeln. Da diese Welten grundlegend unterschiedliche Regeln haben, verwendet Oppenheims Theorie für jede von ihnen separate statistische Theorien.

Auf der Quantenseite geht Oppenheim davon aus, dass die Zustände des Systems ständig durch zufällige Schwankungen in der Umgebung beeinflusst werden. Auf der klassischen Seite erscheinen Zustände stattdessen als Wahrscheinlichkeitsverteilungen innerhalb des Phasenraums des Systems.

Quantenkomplexität könnte ein Wurmloch-Paradoxon lösen

Indem Oppenheim diese beiden Beschreibungen zusammenfasst, beschreibt er einen einzigen „klassischen Quantenzustand“. Dieser Zustand sagt gleichzeitig die Wahrscheinlichkeit des Systems, in einem bestimmten Bereich des Phasenraums zu existieren, und seinen Quantenzustand in diesem bestimmten Bereich voraus.

Dies ermöglichte es Oppenheim, eine Gleichung abzuleiten, die die Kopplung zwischen Quantenmechanik und klassischer Schwerkraft beschreibt und gleichzeitig jede ihrer einzigartigen Eigenschaften bewahrt. Dies wiederum ermöglichte es ihm, die tieferen physikalischen Implikationen seiner Ideen zu erforschen. Dazu gehört die Möglichkeit einer Kopplung zwischen der Allgemeinen Relativitätstheorie und der Quantenfeldtheorie, die dem Standardmodell der Teilchenphysik zugrunde liegt.

Der Vorschlag ist in beschrieben Körperliche Überprüfung X.. In einer Standpunktartikel begleitend zur Arbeit, Thomas Galeere vom österreichischen Institut für Quantenoptik und Quanteninformation in Wien sagt, dass Oppenheims Idee gleichzeitig radikal und konservativ sei – er lehnt fest verankerte Annahmen ab und bleibe dennoch im Einklang mit seit langem etablierten physikalischen Gesetzen. Er warnt jedoch davor, dass „der Tausch von Quantenhaftigkeit gegen Stochastik seine eigenen konzeptionellen Schwierigkeiten mit sich bringt“. Er weist darauf hin, dass „Oppenheim herausgefunden hat, dass Quanteninformationen in einem Schwarzen Loch verloren gehen können, ein Ergebnis, das viele Physiker möglicherweise inakzeptabel finden“.

• SEO-gestützte Content- und PR-Distribution. Holen Sie sich noch heute Verstärkung.
• PlatoData.Network Vertikale generative KI. Motiviere dich selbst. Hier zugreifen.
• PlatoAiStream. Web3-Intelligenz. Wissen verstärkt. Hier zugreifen.
• PlatoESG. Kohlenstoff, CleanTech, Energie, Umwelt, Solar, Abfallwirtschaft. Hier zugreifen.
• PlatoHealth. Informationen zu Biotechnologie und klinischen Studien. Hier zugreifen.
• Quelle: https://physicsworld.com/a/unifying-gravity-and-quantum-mechanics-without-the-need-for-quantum-gravity/