Объединение гравитации и квантовой механики без необходимости квантовой гравитации – Мир физики

Джонатан Оппенгейм в Университетском колледже Лондона разработали новую теоретическую основу, целью которой является объединение квантовой механики и классической гравитации – без необходимости создания теории квантовой гравитации. Подход Оппенгейма позволяет гравитации оставаться классической, связывая ее с квантовым миром стохастическим (случайным) механизмом.

На протяжении десятилетий физики-теоретики пытались согласовать общую теорию относительности Эйнштейна, описывающую гравитацию, с квантовой теорией, которая описывает практически все остальное в физике. Фундаментальная проблема заключается в том, что квантовая теория предполагает, что пространство-время фиксировано, тогда как общая теория относительности утверждает, что пространство-время динамически изменяется в ответ на присутствие массивных объектов.

До сих пор в усилиях по примирению доминировала идея о том, что наше нынешнее понимание гравитации неполно и что требуется квантованное описание взаимодействия. Эти рассуждения привели к многочисленным направлениям исследований, включая развитие теории струн и петлевой квантовой гравитации. Однако эксперименты по проверке этих идей чрезвычайно сложны, а теория квантовой гравитации остается недостижимой.

Совмещенные реальности

Квантовая гравитация — не единственный путь к объединению, и эту проблему можно решить, исследуя, могут ли квантовая механика и общая теория относительности быть связаны в состоянии сосуществования.

Однако этот подход отошел на второй план, поскольку он, похоже, ссылается на различные «непроходные теоремы», которые делают связь невозможной. Действительно, многие схемы связи нарушили бы принцип неопределенности Гейзенберга, который является центральным принципом квантовой теории.

Одним из ключевых предположений, разделяемых предыдущими схемами связи, является то, что связь между квантовым и гравитационным мирами обратима. Это означает, что если состояние системы измерено в любой момент времени, его можно использовать вместе с уравнениями движения для прогнозирования ее состояния в любой момент прошлого или будущего.

Теперь Оппенгейм утверждает, что это предположение может быть ненужным, и говорит, что связь может быть стохастической. Это означает, что прошлые и будущие состояния системы не могут быть точно предсказаны на основе одного измерения. Вместо этого прошлое и будущее можно предсказать только с помощью вероятностных уравнений, которые открывают целый ряд возможностей.

Стохастическая основа

В своем исследовании Оппенгейм развивает эту идею для разработки новой стохастической модели взаимодействия миров квантовой и классической гравитации. Поскольку в этих мирах действуют принципиально разные правила, теория Оппенгейма использует отдельные статистические теории для каждого из них.

С квантовой точки зрения Оппенгейм предполагает, что на состояния системы постоянно влияют случайные колебания окружающей среды. С классической точки зрения состояния вместо этого появляются как распределения вероятностей внутри фазового пространства системы.

Квантовая сложность может решить парадокс червоточин

Объединив эти два описания, Оппенгейм описывает одно «классическое квантовое состояние». Это состояние одновременно предсказывает вероятность существования системы в некоторой области фазового пространства и ее квантовое состояние в этой конкретной области.

Это позволило Оппенгейму вывести уравнение, описывающее связь между квантовой механикой и классической гравитацией, сохраняя при этом каждую из их уникальных характеристик. Это, в свою очередь, позволило ему изучить более глубокие физические последствия своих идей. К ним относится возможность связи общей теории относительности и квантовой теории поля, лежащей в основе Стандартной модели физики элементарных частиц.

Предложение описано в Физический обзор X. В статья с точкой зрения сопровождающий документ, Томас Галлей в Австрийском институте квантовой оптики и квантовой информации в Вене говорят, что идея Оппенгейма одновременно радикальна и консервативна: она отвергает прочно укоренившиеся предположения, но при этом остается согласующейся с давно установленными физическими законами. Однако он предупреждает, что «обмен квантовости на стохастичность имеет свои концептуальные трудности». Он отмечает, что «Оппенгейм обнаружил, что квантовая информация может быть потеряна в черной дыре, и этот результат многие физики могут счесть неприемлемым».

• SEO-контент и PR-распределение. Получите усиление сегодня.
• PlatoData.Network Вертикальный генеративный ИИ. Расширьте возможности себя. Доступ здесь.
• ПлатонАйСтрим. Интеллект Web3. Расширение знаний. Доступ здесь.
• ПлатонЭСГ. Углерод, чистые технологии, Энергия, Окружающая среда, Солнечная, Управление отходами. Доступ здесь.
• ПлатонЗдоровье. Биотехнологии и клинические исследования. Доступ здесь.
• Источник: https://physicsworld.com/a/unifying-gravity-and-quantum-mechanics-without-the-need-for-quantum-gravity/