Unificare gravità e meccanica quantistica senza la necessità della gravità quantistica – Physics World

Jonathan Oppenheim presso l’University College di Londra ha sviluppato un nuovo quadro teorico che mira a unificare la meccanica quantistica e la gravità classica, senza la necessità di una teoria della gravità quantistica. L’approccio di Oppenheim consente alla gravità di rimanere classica, accoppiandola al mondo quantistico mediante un meccanismo stocastico (casuale).

Per decenni, i fisici teorici hanno lottato per conciliare la teoria generale della relatività di Einstein – che descrive la gravità – con la teoria quantistica, che descrive praticamente tutto il resto della fisica. Un problema fondamentale è che la teoria quantistica presuppone che lo spazio-tempo sia fisso, mentre la relatività generale afferma che lo spazio-tempo cambia dinamicamente in risposta alla presenza di oggetti massicci.

Finora, gli sforzi di riconciliazione sono stati dominati dall’idea che la nostra attuale comprensione della gravità è incompleta e che è necessaria una descrizione quantizzata dell’interazione. Questo ragionamento ha portato a numerose linee di indagine, compreso lo sviluppo della teoria delle stringhe e della gravità quantistica a loop. Tuttavia, gli esperimenti per testare queste idee sono estremamente impegnativi e una teoria della gravità quantistica rimane sfuggente.

Realtà accoppiate

La gravità quantistica non è l’unica via verso l’unificazione, e il problema può essere affrontato indagando se la meccanica quantistica e la relatività generale potrebbero essere accoppiate in uno stato di coesistenza.

Tuttavia, questo approccio è caduto nel dimenticatoio perché sembra invocare vari “teoremi no-go” che rendono impossibile l’accoppiamento. In effetti, molti schemi di accoppiamento violerebbero il principio di indeterminazione di Heisenberg, che è un principio centrale della teoria quantistica.

Un presupposto fondamentale condiviso dai precedenti schemi di accoppiamento è che la connessione tra il mondo quantistico e quello gravitazionale sia reversibile. Ciò significa che se lo stato del sistema viene misurato in un dato momento, può essere utilizzato insieme alle sue equazioni del moto per prevederne lo stato in qualsiasi momento nel passato o nel futuro.

Ora, Oppenheim sostiene che questa ipotesi potrebbe non essere necessaria e afferma che l’accoppiamento potrebbe essere stocastico. Ciò significa che gli stati passati e futuri del sistema non possono essere previsti in modo definitivo sulla base di una singola misurazione. Invece, il passato e il futuro possono essere previsti solo con equazioni probabilistiche che presentano una gamma di possibilità.

Quadro stocastico

Nel suo studio, Oppenheim si basa su questa idea per sviluppare una nuova struttura stocastica per accoppiare il mondo quantistico e quello della gravità classica. Poiché questi mondi hanno regole fondamentalmente diverse, la teoria di Oppenheim utilizza teorie statistiche separate per ciascuno di essi.

Dal punto di vista quantistico, Oppenheim presuppone che gli stati del sistema siano costantemente influenzati da fluttuazioni casuali nell’ambiente circostante. Dal punto di vista classico, gli stati appaiono invece come distribuzioni di probabilità all’interno dello spazio delle fasi del sistema.

La complessità quantistica potrebbe risolvere un paradosso del wormhole

Mettendo insieme queste due descrizioni, Oppenheim descrive un unico “stato quantistico classico”. Questo stato predice simultaneamente la probabilità del sistema di esistere in qualche regione dello spazio delle fasi e il suo stato quantistico in quella particolare regione.

Ciò ha permesso a Oppenheim di derivare un'equazione che descrive l'accoppiamento tra la meccanica quantistica e la gravità classica, preservando ciascuna delle loro caratteristiche uniche. Ciò a sua volta gli ha permesso di esplorare le implicazioni fisiche più profonde delle sue idee. Questi includono la possibilità di accoppiamento tra la relatività generale e la teoria quantistica dei campi alla base del Modello Standard della fisica delle particelle.

La proposta è descritta in Revisione fisica X. In un articolo di punto di vista che accompagna il documento, Tommaso Gallea presso l’Istituto austriaco di ottica quantistica e informazione quantistica di Vienna afferma che l’idea di Oppenheim è allo stesso tempo radicale e conservatrice – rifiutando ipotesi saldamente radicate, pur rimanendo coerente con le leggi fisiche consolidate da tempo. Tuttavia, avverte che “scambiare la quanticità con la stocasticità presenta le sue difficoltà concettuali”. Sottolinea che "Oppenheim scopre che l'informazione quantistica può andare persa in un buco nero, un risultato che molti fisici potrebbero trovare inaccettabile".

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• Fonte: https://physicsworld.com/a/unifying-gravity-and-quantum-mechanics-without-the-need-for-quantum-gravity/