Unificarea gravitației și a mecanicii cuantice fără a fi nevoie de gravitația cuantică – Physics World

Jonathan Oppenheim de la University College London a dezvoltat un nou cadru teoretic care își propune să unifice mecanica cuantică și gravitația clasică – fără a fi nevoie de o teorie a gravitației cuantice. Abordarea lui Oppenheim permite gravitației să rămână clasică, în timp ce o cuplează cu lumea cuantică printr-un mecanism stocastic (aleatoriu).

Timp de decenii, fizicienii teoreticieni s-au străduit să reconcilieze teoria generală a relativității a lui Einstein – care descrie gravitația – cu teoria cuantică, care descrie aproape orice altceva în fizică. O problemă fundamentală este că teoria cuantică presupune că spațiu-timp este fix, în timp ce relativitatea generală spune că spațiu-timp se schimbă dinamic ca răspuns la prezența obiectelor masive.

Până acum, eforturile de reconciliere au fost dominate de ideea că înțelegerea noastră actuală a gravitației este incompletă și că este necesară o descriere cuantificată a interacțiunii. Acest raționament a condus la numeroase linii de cercetare – inclusiv dezvoltarea teoriei corzilor și a gravitației cuantice în buclă. Cu toate acestea, experimentele pentru a testa aceste idei sunt extrem de provocatoare, iar o teorie a gravitației cuantice rămâne evazivă.

Realități cuplate

Gravitația cuantică nu este singura cale către unificare, iar problema poate fi abordată prin investigarea dacă mecanica cuantică și relativitatea generală ar putea fi cuplate într-o stare de coexistență.

Cu toate acestea, această abordare a căzut pe margine, deoarece pare să invoce diverse „teoreme interzise” care fac imposibilă cuplarea. Într-adevăr, multe scheme de cuplare ar încălca principiul incertitudinii lui Heisenberg - care este un principiu central al teoriei cuantice.

O ipoteză cheie împărtășită de schemele de cuplare anterioare este că legătura dintre lumile cuantice și gravitaționale este reversibilă. Aceasta înseamnă că, dacă starea sistemului este măsurată la un moment dat, acesta poate fi utilizat împreună cu ecuațiile sale de mișcare pentru a prezice starea acestuia în orice moment din trecut sau viitor.

Acum, Oppenheim susține că această ipoteză poate să nu fie necesară și spune că cuplarea ar putea fi stocastică. Aceasta înseamnă că stările trecute și viitoare ale sistemului nu pot prezice definitiv pe baza unei singure măsurători. În schimb, trecutul și viitorul pot fi prezise doar cu ecuații probabilistice care prezintă o serie de posibilități.

Cadru stocastic

În studiul său, Oppenheim se bazează pe această idee pentru a dezvolta un nou cadru stocastic pentru cuplarea lumile cuantice și gravitaționale clasice. Deoarece aceste lumi au reguli fundamental diferite, teoria lui Oppenheim folosește teorii statistice separate pentru fiecare dintre ele.

Pe partea cuantică, Oppenheim presupune că stările sistemului sunt în mod constant afectate de fluctuațiile aleatorii ale mediului înconjurător. Pe partea clasică, stările apar în schimb ca distribuții de probabilitate în spațiul de fază al sistemului.

Complexitatea cuantică ar putea rezolva un paradox al unei găuri de vierme

Adunând aceste două descrieri împreună, Oppenheim descrie o singură „stare cuantică clasică”. Această stare prezice simultan probabilitatea sistemului de a exista într-o regiune a spațiului de fază și starea sa cuantică în acea regiune particulară.

Acest lucru i-a permis lui Oppenheim să obțină o ecuație care descrie cuplarea dintre mecanica cuantică și gravitația clasică, păstrând în același timp fiecare dintre caracteristicile lor unice. Acest lucru ia permis, la rândul său, să exploreze implicațiile fizice mai profunde ale ideilor sale. Acestea includ posibilitatea de cuplare între relativitatea generală și teoria câmpului cuantic care stă la baza modelului standard al fizicii particulelor.

Propunerea este descrisă în Revizuirea fizică X. într-un articol de punct de vedere care însoțește hârtia, Thomas Galley de la Institutul Austriac de Optică Cuantică și Informații Cuantice din Viena spune că ideea lui Oppenheim este atât radicală, cât și conservatoare în același timp – respingând presupunerile ferm înrădăcinate, rămânând totuși în concordanță cu legile fizice de lungă durată. Cu toate acestea, el avertizează că „tranzacționarea cuantumului pentru stocasticitate are propriile sale dificultăți conceptuale”. El subliniază că „Oppenheim constată că informația cuantică se poate pierde într-o gaură neagră, un rezultat pe care mulți fizicieni l-ar putea găsi inacceptabil”.

• Distribuție de conținut bazat pe SEO și PR. Amplifică-te astăzi.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Împuterniciți-vă. Accesați Aici.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Cunoștințe amplificate. Accesați Aici.
• PlatoESG. carbon, CleanTech, Energie, Mediu inconjurator, Solar, Managementul deșeurilor. Accesați Aici.
• PlatoHealth. Biotehnologie și Inteligență pentru studii clinice. Accesați Aici.
• Sursa: https://physicsworld.com/a/unifying-gravity-and-quantum-mechanics-without-the-need-for-quantum-gravity/