Painovoiman ja kvanttimekaniikan yhdistäminen ilman kvanttigravitaation tarvetta – Physics World

Jonathan Oppenheim University College London on kehittänyt uuden teoreettisen viitekehyksen, jonka tavoitteena on yhdistää kvanttimekaniikka ja klassinen painovoima - ilman kvanttigravitaation teoriaa. Oppenheimin lähestymistapa sallii painovoiman pysymisen klassisena, samalla kun se kytkee sen kvanttimaailmaan stokastisen (satunnaisen) mekanismin avulla.

Teoreettiset fyysikot ovat vuosikymmenten ajan yrittäneet sovittaa yhteen Einsteinin yleisen suhteellisuusteorian - joka kuvaa painovoimaa - kvanttiteorian kanssa, joka kuvaa melkein kaikkea muuta fysiikassa. Perusongelma on, että kvanttiteoria olettaa, että aika-avaruus on kiinteä, kun taas yleinen suhteellisuusteoria sanoo, että aika-avaruus muuttuu dynaamisesti vasteena massiivisten esineiden läsnäololle.

Toistaiseksi sovintoponnisteluja on hallinnut ajatus, että nykyinen käsityksemme painovoimasta on epätäydellinen ja että vuorovaikutuksesta tarvitaan kvantisoitu kuvaus. Tämä päättely on johtanut lukuisiin tutkimuslinjoihin - mukaan lukien merkkijonoteorian ja silmukan kvanttigravitaation kehittämiseen. Kokeilut näiden ideoiden testaamiseksi ovat kuitenkin erittäin haastavia, ja kvanttigravitaation teoria on edelleen vaikeaselkoinen.

Yhdistetyt realiteetit

Kvanttigravitaatio ei ole ainoa tie yhdistämiseen, ja ongelma voidaan ratkaista tutkimalla, voitaisiinko kvanttimekaniikka ja yleinen suhteellisuusteoria yhdistää rinnakkaiselon tilassa.

Tämä lähestymistapa on kuitenkin jäänyt sivuun, koska se näyttää vetoavan erilaisiin "no-go-lauseisiin", jotka tekevät kytkennän mahdottomaksi. Itse asiassa monet kytkentäkaaviot rikkoisivat Heisenbergin epävarmuusperiaatetta - joka on kvanttiteorian keskeinen periaate.

Eräs aiempien kytkentäkaavioiden keskeinen oletus on, että kvantti- ja gravitaatiomaailman välinen yhteys on palautuva. Tämä tarkoittaa, että jos järjestelmän tilaa mitataan tiettynä ajankohtana, sitä voidaan käyttää yhdessä sen liikeyhtälöiden kanssa ennustamaan sen tilaa missä tahansa vaiheessa menneisyydessä tai tulevaisuudessa.

Nyt Oppenheim väittää, että tätä oletusta ei ehkä tarvita ja sanoo, että kytkentä voi olla stokastinen. Tämä tarkoittaa, että järjestelmän menneitä ja tulevia tiloja ei voida ennustaa lopullisesti yhden mittauksen perusteella. Sen sijaan menneisyyttä ja tulevaisuutta voidaan ennustaa vain todennäköisyysyhtälöillä, jotka tarjoavat useita mahdollisuuksia.

Stokastinen kehys

Oppenheim rakentaa tutkimuksessaan tälle ajatukselle uuden stokastisen kehyksen kvantti- ja klassisen gravitaatiomaailman yhdistämiseksi. Koska näillä maailmoilla on pohjimmiltaan erilaiset säännöt, Oppenheimin teoria käyttää jokaiselle niistä erillisiä tilastoteorioita.

Kvanttipuolella Oppenheim olettaa, että ympäristön satunnaiset vaihtelut vaikuttavat jatkuvasti järjestelmän tiloihin. Klassisella puolella tilat näkyvät sen sijaan todennäköisyysjakaumina järjestelmän vaiheavaruudessa.

Kvanttikompleksisuus voisi ratkaista madonreiän paradoksin

Piirtämällä nämä kaksi kuvausta yhteen, Oppenheim kuvaa yhtä "klassista kvanttitilaa". Tämä tila ennustaa samanaikaisesti järjestelmän olemassaolon todennäköisyyden jollain vaiheavaruuden alueella ja sen kvanttitilan kyseisellä alueella.

Tämän ansiosta Oppenheim pystyi johtamaan yhtälön, joka kuvaa kvanttimekaniikan ja klassisen painovoiman välistä yhteyttä säilyttäen samalla niiden jokaisen ainutlaatuisen ominaisuuden. Tämä puolestaan ​​antoi hänelle mahdollisuuden tutkia ideoidensa syvempiä fyysisiä vaikutuksia. Näihin sisältyy mahdollisuus kytkeä yleisen suhteellisuusteorian ja hiukkasfysiikan standardimallin taustalla olevan kvanttikenttäteorian välillä.

Ehdotus on kuvattu kohdassa Fyysinen arviointi X. Jonkin sisällä näkökulma artikkeli lehden mukana, Thomas Galley Itävallan kvanttioptiikan ja kvanttiinformaation instituutissa Wienissä sanotaan, että Oppenheimin idea on samanaikaisesti sekä radikaali että konservatiivinen – hylkää vahvasti juurtuneet olettamukset, mutta pysyy silti pitkään vakiintuneiden fyysisten lakien mukainen. Hän kuitenkin varoittaa, että "kvantumisuuden vaihtamisessa stokastisuudelle on omat käsitteelliset vaikeutensa". Hän huomauttaa, että "Oppenheim huomaa, että kvanttiinformaatio voi kadota mustassa aukossa, mikä on tulos, jota monet fyysikot saattavat pitää mahdottomana hyväksyä".

• SEO-pohjainen sisällön ja PR-jakelu. Vahvista jo tänään.
• PlatoData.Network Vertical Generatiivinen Ai. Vahvista itseäsi. Pääsy tästä.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Tietoa laajennettu. Pääsy tästä.
• PlatoESG. hiili, CleanTech, energia, ympäristö, Aurinko, Jätehuolto. Pääsy tästä.
• PlatonHealth. Biotekniikan ja kliinisten kokeiden älykkyys. Pääsy tästä.
• Lähde: https://physicsworld.com/a/unifying-gravity-and-quantum-mechanics-without-the-need-for-quantum-gravity/