איחוד כבידה ומכניקת קוונטים ללא צורך בכבידה קוונטית - עולם הפיזיקה

ג'ונתן אופנהיים באוניברסיטת קולג' בלונדון פיתחה מסגרת תיאורטית חדשה שמטרתה לאחד את מכניקת הקוונטים וכוח הכבידה הקלאסי - ללא צורך בתיאוריה של כוח הכבידה הקוונטית. הגישה של אופנהיים מאפשרת לכוח המשיכה להישאר קלאסי, תוך צימודה לעולם הקוונטי על ידי מנגנון סטוכסטי (אקראי).

במשך עשרות שנים, פיסיקאים תיאורטיים נאבקו ליישב את תורת היחסות הכללית של איינשטיין - המתארת ​​את כוח המשיכה - עם תורת הקוונטים, שמתארת ​​כמעט כל דבר אחר בפיזיקה. בעיה מהותית היא שתורת הקוונטים מניחה שמרחב-זמן קבוע, ואילו תורת היחסות הכללית אומרת שמרחב-זמן משתנה באופן דינמי בתגובה לנוכחות של עצמים מסיביים.

עד כה, מאמצי הפיוס נשלטו על ידי הרעיון שההבנה הנוכחית שלנו של כוח המשיכה אינה שלמה, ושנדרש תיאור כמותי של האינטראקציה. נימוק זה הוביל למספר רב של קווי חקירה - כולל פיתוח תורת המיתרים וכוח הכבידה הקוונטית בלולאה. עם זאת, ניסויים לבדיקת רעיונות אלה הם מאתגרים ביותר, ותיאוריה של כוח הכבידה הקוונטית נותרה חמקמקה.

מציאויות משולבות

כוח הכבידה הקוונטית אינו הדרך היחידה לאיחוד, וניתן לטפל בבעיה על ידי חקירה האם ניתן לחבר את מכניקת הקוונטים ותורת היחסות הכללית במצב של דו-קיום.

עם זאת, גישה זו נפלה מהצד מכיוון שנראה שהיא מעוררת "משפטי אי-סע" שונים שהופכים את הצימוד לבלתי אפשרי. ואכן, תוכניות צימוד רבות יפרו את עקרון אי הוודאות של הייזנברג - שהוא עיקרון מרכזי של תורת הקוונטים.

הנחת מפתח אחת המשותפת לתוכניות צימוד קודמות היא שהקשר בין העולם הקוונטי והכבידתי הוא הפיך. המשמעות היא שאם מצב המערכת נמדד בכל זמן נתון, ניתן להשתמש בו יחד עם משוואות התנועה שלה כדי לחזות את מצבה בכל נקודה בעבר או בעתיד.

כעת, אופנהיים טוען שייתכן שאין צורך בהנחה זו ואומר שהצימוד יכול להיות סטוכסטי. המשמעות היא שמצבי העבר והעתיד של המערכת אינם יכולים לחזות באופן סופי על סמך מדידה אחת. במקום זאת, ניתן לחזות את העבר והעתיד רק באמצעות משוואות הסתברותיות המציגות מגוון של אפשרויות.

מסגרת סטוכסטית

במחקרו, אופנהיים בונה על רעיון זה לפיתוח מסגרת סטוכסטית חדשה לחיבור בין העולם הקוונטי לעולמות הכבידה הקלאסי. מכיוון שלעולמות אלה יש כללים שונים מהותית, התיאוריה של אופנהיים משתמשת בתיאוריות סטטיסטיות נפרדות עבור כל אחת מהן.

בצד הקוונטי, אופנהיים מניח שמצבי המערכת מושפעים כל הזמן מתנודות אקראיות בסביבה הסובבת. בצד הקלאסי, מצבים מופיעים במקום זאת כהתפלגות הסתברות בתוך מרחב הפאזה של המערכת.

מורכבות קוונטית יכולה לפתור פרדוקס חור תולעת

כשהוא משרטט את שני התיאורים הללו יחדיו, אופנהיים מתאר "מצב קוונטי קלאסי" יחיד. מצב זה מנבא בו-זמנית את ההסתברות של המערכת להתקיים באזור כלשהו של מרחב פאזה, ואת המצב הקוונטי שלה באזור המסוים הזה.

זה איפשר לאופנהיים לגזור משוואה המתארת ​​את הצימוד בין מכניקת הקוונטים לכוח הכבידה הקלאסי, תוך שמירה על כל אחד מהמאפיינים הייחודיים שלהם. זה בתורו איפשר לו לחקור את ההשלכות הפיזיות העמוקות יותר של רעיונותיו. אלה כוללים את האפשרות של צימוד בין תורת היחסות הכללית, לבין תורת השדות הקוונטיים שבבסיס המודל הסטנדרטי של פיזיקת החלקיקים.

ההצעה מתוארת ב סקירה גופנית X. ב מאמר נקודת מבט מלווה את העיתון, תומס גאלי במכון האופטיקה הקוונטית ומידע קוונטי של אוסטריה בווינה אומר שהרעיון של אופנהיים הוא רדיקלי ושמרני בעת ובעונה אחת - דוחה הנחות יסוד מושרשות, ועדיין נשאר עקבי עם חוקים פיזיקליים ותיקים. עם זאת, הוא מזהיר כי "למסחר בקוונטיות עבור סטוכסטיות יש קשיים רעיוניים משלה". הוא מציין כי "אופנהיים מגלה שמידע קוונטי יכול ללכת לאיבוד בחור שחור, תוצאה שפיזיקאים רבים עשויים למצוא בלתי מתקבלים על הדעת".

• הפצת תוכן ויחסי ציבור מופעל על ידי SEO. קבל הגברה היום.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. העצים את עצמך. גישה כאן.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. הידע מוגבר. גישה כאן.
• PlatoESG. פחמן, קלינטק, אנרגיה, סביבה, שמש, ניהול פסולת. גישה כאן.
• PlatoHealth. מודיעין ביוטכנולוגיה וניסויים קליניים. גישה כאן.
• מקור: https://physicsworld.com/a/unifying-gravity-and-quantum-mechanics-without-the-need-for-quantum-gravity/