Ενοποίηση βαρύτητας και κβαντικής μηχανικής χωρίς την ανάγκη κβαντικής βαρύτητας – Physics World

Τζόναθαν Οπενχάιμ στο University College του Λονδίνου έχει αναπτύξει ένα νέο θεωρητικό πλαίσιο που στοχεύει στην ενοποίηση της κβαντικής μηχανικής και της κλασικής βαρύτητας – χωρίς την ανάγκη μιας θεωρίας κβαντικής βαρύτητας. Η προσέγγιση του Oppenheim επιτρέπει στη βαρύτητα να παραμείνει κλασική, ενώ τη συνδέει με τον κβαντικό κόσμο μέσω ενός στοχαστικού (τυχαίου) μηχανισμού.

Για δεκαετίες, οι θεωρητικοί φυσικοί αγωνίζονται να συμβιβάσουν τη γενική θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν - που περιγράφει τη βαρύτητα - με την κβαντική θεωρία, η οποία περιγράφει σχεδόν οτιδήποτε άλλο στη φυσική. Ένα θεμελιώδες πρόβλημα είναι ότι η κβαντική θεωρία υποθέτει ότι ο χωροχρόνος είναι σταθερός, ενώ η γενική σχετικότητα λέει ότι ο χωροχρόνος αλλάζει δυναμικά ως απόκριση στην παρουσία μεγάλων αντικειμένων.

Μέχρι στιγμής, οι προσπάθειες συμφιλίωσης κυριαρχούνταν από την ιδέα ότι η τρέχουσα κατανόησή μας για τη βαρύτητα είναι ελλιπής και ότι απαιτείται μια κβαντισμένη περιγραφή της αλληλεπίδρασης. Αυτός ο συλλογισμός οδήγησε σε πολλές γραμμές έρευνας – συμπεριλαμβανομένης της ανάπτυξης της θεωρίας χορδών και της κβαντικής βαρύτητας βρόχου. Ωστόσο, τα πειράματα για τη δοκιμή αυτών των ιδεών είναι εξαιρετικά προκλητικά και μια θεωρία κβαντικής βαρύτητας παραμένει άπιαστη.

Ζευγάρικες πραγματικότητες

Η κβαντική βαρύτητα δεν είναι ο μόνος δρόμος προς την ενοποίηση και το πρόβλημα μπορεί να αντιμετωπιστεί διερευνώντας εάν η κβαντική μηχανική και η γενική σχετικότητα θα μπορούσαν να συνδυαστούν σε μια κατάσταση συνύπαρξης.

Ωστόσο, αυτή η προσέγγιση έπεσε στο περιθώριο επειδή φαίνεται να επικαλείται διάφορα «θεωρήματα απαγόρευσης» που καθιστούν τη σύζευξη αδύνατη. Πράγματι, πολλά σχήματα σύζευξης θα παραβίαζαν την αρχή της αβεβαιότητας του Heisenberg - η οποία είναι ένα κεντρικό δόγμα της κβαντικής θεωρίας.

Μια βασική υπόθεση που μοιράζονται τα προηγούμενα σχήματα σύζευξης είναι ότι η σύνδεση μεταξύ του κβαντικού και του βαρυτικού κόσμου είναι αναστρέψιμη. Αυτό σημαίνει ότι εάν η κατάσταση του συστήματος μετρηθεί σε οποιαδήποτε δεδομένη στιγμή, μπορεί να χρησιμοποιηθεί μαζί με τις εξισώσεις κίνησής του για να προβλέψει την κατάστασή του σε οποιοδήποτε σημείο στο παρελθόν ή στο μέλλον.

Τώρα, ο Oppenheim υποστηρίζει ότι αυτή η υπόθεση μπορεί να μην χρειάζεται και λέει ότι η σύζευξη θα μπορούσε να είναι στοχαστική. Αυτό σημαίνει ότι οι προηγούμενες και μελλοντικές καταστάσεις του συστήματος δεν μπορούν να προβλεφθούν οριστικά με βάση μία μόνο μέτρηση. Αντίθετα, το παρελθόν και το μέλλον μπορούν να προβλεφθούν μόνο με πιθανοτικές εξισώσεις που παρουσιάζουν μια σειρά από πιθανότητες.

Στοχαστικό πλαίσιο

Στη μελέτη του, ο Oppenheim βασίζεται σε αυτήν την ιδέα για να αναπτύξει ένα νέο στοχαστικό πλαίσιο για τη σύζευξη του κβαντικού και του κλασσικού κόσμου της βαρύτητας. Δεδομένου ότι αυτοί οι κόσμοι έχουν θεμελιωδώς διαφορετικούς κανόνες, η θεωρία του Oppenheim χρησιμοποιεί ξεχωριστές στατιστικές θεωρίες για κάθε έναν από αυτούς.

Από την κβαντική πλευρά, ο Oppenheim υποθέτει ότι οι καταστάσεις του συστήματος επηρεάζονται συνεχώς από τυχαίες διακυμάνσεις στο περιβάλλον περιβάλλον. Στην κλασική πλευρά, οι καταστάσεις εμφανίζονται ως κατανομές πιθανοτήτων εντός του χώρου φάσης του συστήματος.

Η κβαντική πολυπλοκότητα θα μπορούσε να λύσει ένα παράδοξο σκουληκότρυπας

Συνδυάζοντας αυτές τις δύο περιγραφές, ο Oppenheim περιγράφει μια ενιαία «κλασική κβαντική κατάσταση». Αυτή η κατάσταση προβλέπει ταυτόχρονα την πιθανότητα ύπαρξης του συστήματος σε κάποια περιοχή του χώρου φάσης και την κβαντική του κατάσταση στη συγκεκριμένη περιοχή.

Αυτό επέτρεψε στον Oppenheim να εξαγάγει μια εξίσωση που περιγράφει τη σύζευξη μεταξύ της κβαντικής μηχανικής και της κλασικής βαρύτητας, διατηρώντας παράλληλα κάθε ένα από τα μοναδικά χαρακτηριστικά τους. Αυτό με τη σειρά του του επέτρεψε να εξερευνήσει τις βαθύτερες φυσικές επιπτώσεις των ιδεών του. Αυτά περιλαμβάνουν τη δυνατότητα σύζευξης μεταξύ της γενικής σχετικότητας και της κβαντικής θεωρίας πεδίου που βασίζεται στο Καθιερωμένο Μοντέλο της Φυσικής των Σωματιδίων.

Η πρόταση περιγράφεται στο Φυσική εξέταση X. Σε μία άρθρο άποψης που συνοδεύει το χαρτί, Thomas Galley στο Ινστιτούτο Κβαντικής Οπτικής και Κβαντικής Πληροφόρησης της Αυστρίας στη Βιέννη λέει ότι η ιδέα του Oppenheim είναι ταυτόχρονα ριζοσπαστική και συντηρητική – απορρίπτοντας σταθερά ριζωμένες υποθέσεις, ενώ παραμένει συνεπής με τους μακροχρόνιους φυσικούς νόμους. Ωστόσο, προειδοποιεί ότι «η συναλλαγή της κβαντικής με τη στοχαστικότητα έχει τις δικές της εννοιολογικές δυσκολίες». Επισημαίνει ότι, «ο Oppenheim διαπιστώνει ότι οι κβαντικές πληροφορίες μπορούν να χαθούν σε μια μαύρη τρύπα, ένα αποτέλεσμα που πολλοί φυσικοί μπορεί να θεωρήσουν απαράδεκτο».

• SEO Powered Content & PR Distribution. Ενισχύστε σήμερα.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Ενδυναμώστε τον εαυτό σας. Πρόσβαση εδώ.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Ενισχύθηκε η γνώση. Πρόσβαση εδώ.
• PlatoESG. Ανθρακας, Cleantech, Ενέργεια, Περιβάλλον, Ηλιακός, Διαχείριση των αποβλήτων. Πρόσβαση εδώ.
• PlatoHealth. Ευφυΐα βιοτεχνολογίας και κλινικών δοκιμών. Πρόσβαση εδώ.
• πηγή: https://physicsworld.com/a/unifying-gravity-and-quantum-mechanics-without-the-need-for-quantum-gravity/