양자중력 없이 중력과 양자역학을 통합하다 – Physics World

양자중력 없이 중력과 양자역학을 통합하다 – Physics World

타임 스탬프 : 8 년 2024 월 4 일 오전 42:XNUMX

양자와 고전적 결합
무작위 결합: 조나단 오펜하임(Jonathan Oppenheim)은 양자역학과 일반 상대성 이론을 통합하는 새로운 방법을 개발했습니다. (제공: Shutterstock/Rost9)

조나단 오펜하임 University College London에서는 양자 중력 이론 없이도 양자 역학과 고전 중력을 통합하는 것을 목표로 하는 새로운 이론적 틀을 개발했습니다. 오펜하임의 접근 방식은 중력을 고전적으로 유지하면서 확률론적(무작위) 메커니즘을 통해 중력을 양자 세계와 결합합니다.

수십 년 동안 이론 물리학자들은 중력을 설명하는 아인슈타인의 일반 상대성 이론과 물리학의 다른 모든 것을 설명하는 양자 이론을 조화시키려고 노력해 왔습니다. 근본적인 문제는 양자 이론에서는 시공간이 고정되어 있다고 가정하는 반면, 일반 상대성 이론에서는 시공간이 거대한 물체의 존재에 반응하여 동적으로 변화한다고 말한다는 것입니다.

지금까지 화해 노력은 중력에 대한 현재의 이해가 불완전하고 상호 작용에 대한 양자화된 설명이 필요하다는 생각에 의해 지배되었습니다. 이러한 추론은 끈 이론과 고리 양자 중력의 발전을 포함하여 수많은 탐구로 이어졌습니다. 그러나 이러한 아이디어를 테스트하는 실험은 매우 어렵고 양자 중력 이론은 여전히 ​​파악하기 어렵습니다.

결합된 현실

양자중력만이 통일의 길은 아니며, 양자역학과 일반상대성이론이 공존하는 상태에서 결합될 수 있는지를 조사함으로써 문제를 해결할 수 있다.

그러나 이 접근 방식은 결합을 불가능하게 만드는 다양한 "no-go 정리"를 호출하는 것처럼 보이기 때문에 중단되었습니다. 실제로 많은 결합 방식은 양자 이론의 핵심 교리인 하이젠베르크의 불확정성 원리를 위반합니다.

이전 결합 방식에서 공유된 주요 가정 중 하나는 양자 세계와 중력 세계 사이의 연결이 가역적이라는 것입니다. 이는 시스템의 상태가 특정 시간에 측정되면 운동 방정식과 함께 사용하여 과거 또는 미래의 특정 지점의 상태를 예측할 수 있음을 의미합니다.

이제 오펜하임은 이 가정이 필요하지 않을 수 있으며 결합이 확률론적일 수 있다고 주장합니다. 이는 단일 측정을 기반으로 시스템의 과거와 미래 상태를 확실하게 예측할 수 없음을 의미합니다. 대신 과거와 미래는 다양한 가능성을 제시하는 확률 방정식을 통해서만 예측할 수 있습니다.

확률론적 프레임워크

그의 연구에서 오펜하임은 양자와 고전 중력 세계를 결합하기 위한 새로운 확률론적 프레임워크를 개발하기 위해 이 아이디어를 구축했습니다. 이러한 세계는 근본적으로 다른 규칙을 가지고 있기 때문에 오펜하임의 이론은 각 세계에 대해 별도의 통계 이론을 사용합니다.

양자 측면에서 오펜하임은 시스템의 상태가 주변 환경의 무작위 변동에 의해 지속적으로 영향을 받는다고 가정합니다. 고전적인 측면에서는 상태가 시스템의 위상 공간 내에서 확률 분포로 나타납니다.

이 두 가지 설명을 함께 그려 오펜하임은 단일한 "고전적인 양자 상태"를 설명합니다. 이 상태는 위상 공간의 일부 영역에 시스템이 존재할 확률과 해당 특정 영역의 양자 상태를 동시에 예측합니다.

이를 통해 오펜하임은 양자 역학과 고전 중력의 결합을 설명하는 동시에 각각의 고유한 특성을 보존하는 방정식을 도출할 수 있었습니다. 이를 통해 그는 자신의 아이디어에 대한 더 깊은 물리적 의미를 탐구할 수 있었습니다. 여기에는 일반상대성이론과 입자물리학 표준모델의 기초가 되는 양자장 이론 간의 결합 가능성이 포함됩니다.

제안서에 설명되어 있습니다. 물리적 검토 X. 에 관점 기사 종이와 함께, 토마스 갤리 비엔나에 있는 오스트리아의 양자 광학 및 양자 정보 연구소에서는 오펜하임의 아이디어가 급진적이면서 동시에 보수적이라고 말합니다. 즉, 확고한 뿌리를 둔 가정을 거부하면서도 오랫동안 확립된 물리 법칙과 여전히 일관성을 유지하는 것입니다. 그러나 그는 “확률론을 위해 양자성을 거래하는 것 자체의 개념적 어려움이 있다”고 경고합니다. 그는 “오펜하임은 블랙홀에서 양자 정보가 손실될 수 있다는 사실을 발견했는데, 이는 많은 물리학자들이 받아들일 수 없는 결과라고 생각합니다”라고 지적합니다.

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