การรวมแรงโน้มถ่วงและกลศาสตร์ควอนตัมเข้าด้วยกันโดยไม่ต้องใช้แรงโน้มถ่วงควอนตัม - โลกฟิสิกส์

การรวมแรงโน้มถ่วงและกลศาสตร์ควอนตัมเข้าด้วยกันโดยไม่ต้องใช้แรงโน้มถ่วงควอนตัม - โลกฟิสิกส์

ประทับเวลา: 8 มกราคม 2024 4:42 น

การมีเพศสัมพันธ์ควอนตัมและคลาสสิก
การมีเพศสัมพันธ์แบบสุ่ม: Jonathan Oppenheim ได้พัฒนาวิธีใหม่ในการรวมกลศาสตร์ควอนตัมและทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปเข้าด้วยกัน (เอื้อเฟื้อโดย: Shutterstock/Rost9)

โจนาธาน ออพเพนไฮม์ ที่ University College London ได้พัฒนากรอบทฤษฎีใหม่ที่มีจุดมุ่งหมายเพื่อรวมกลศาสตร์ควอนตัมและแรงโน้มถ่วงแบบคลาสสิกเข้าด้วยกัน โดยไม่จำเป็นต้องใช้ทฤษฎีแรงโน้มถ่วงควอนตัม วิธีการของออพเพนไฮม์ช่วยให้แรงโน้มถ่วงยังคงความคลาสสิก ขณะเดียวกันก็เชื่อมโยงมันเข้ากับโลกควอนตัมด้วยกลไกสุ่ม (สุ่ม)

เป็นเวลาหลายทศวรรษแล้วที่นักฟิสิกส์เชิงทฤษฎีพยายามดิ้นรนเพื่อประสานทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์ซึ่งอธิบายแรงโน้มถ่วงกับทฤษฎีควอนตัมซึ่งอธิบายแทบทุกอย่างในฟิสิกส์ ปัญหาพื้นฐานคือทฤษฎีควอนตัมสันนิษฐานว่ากาล-อวกาศได้รับการแก้ไข ในขณะที่ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปบอกว่ากาล-อวกาศเปลี่ยนแปลงแบบไดนามิกเพื่อตอบสนองต่อการปรากฏตัวของวัตถุขนาดใหญ่

จนถึงขณะนี้ ความพยายามในการประนีประนอมถูกครอบงำโดยแนวคิดที่ว่าความเข้าใจเรื่องแรงโน้มถ่วงในปัจจุบันของเรายังไม่สมบูรณ์ และจำเป็นต้องมีคำอธิบายเชิงปริมาณของการโต้ตอบ เหตุผลนี้ได้นำไปสู่การสอบสวนหลายสาย รวมถึงการพัฒนาทฤษฎีสตริงและแรงโน้มถ่วงควอนตัมแบบวนซ้ำ อย่างไรก็ตาม การทดลองเพื่อทดสอบแนวคิดเหล่านี้ถือเป็นความท้าทายอย่างยิ่ง และทฤษฎีแรงโน้มถ่วงควอนตัมยังคงเป็นเรื่องที่เข้าใจยาก

ความเป็นจริงควบคู่กัน

แรงโน้มถ่วงควอนตัมไม่ใช่หนทางเดียวที่จะรวมเป็นหนึ่งเดียว และปัญหาสามารถแก้ไขได้ด้วยการตรวจสอบว่ากลศาสตร์ควอนตัมและทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปสามารถเชื่อมโยงกันในสภาวะของการอยู่ร่วมกันได้หรือไม่

อย่างไรก็ตาม วิธีการนี้ได้ล้มลงข้างทางเนื่องจากดูเหมือนจะก่อให้เกิด "ทฤษฎีบทที่ไม่ต้องดำเนินการ" ต่างๆ ที่ทำให้การมีเพศสัมพันธ์เป็นไปไม่ได้ อันที่จริง รูปแบบการเชื่อมโยงหลายรูปแบบอาจละเมิดหลักการความไม่แน่นอนของไฮเซนเบิร์ก ซึ่งเป็นหลักการสำคัญของทฤษฎีควอนตัม

สมมติฐานหลักประการหนึ่งที่ใช้ร่วมกันโดยแผนการมีเพศสัมพันธ์ก่อนหน้านี้คือ การเชื่อมต่อระหว่างโลกควอนตัมและแรงโน้มถ่วงสามารถย้อนกลับได้ ซึ่งหมายความว่าหากมีการวัดสถานะของระบบ ณ เวลาใดเวลาหนึ่ง ก็สามารถนำมาใช้ร่วมกับสมการการเคลื่อนที่เพื่อทำนายสถานะของระบบ ณ จุดใดๆ ในอดีตหรืออนาคตได้

ตอนนี้ Oppenheim ให้เหตุผลว่าสมมติฐานนี้อาจไม่จำเป็น และบอกว่าการมีเพศสัมพันธ์อาจเป็นแบบสุ่ม ซึ่งหมายความว่าสถานะในอดีตและอนาคตของระบบไม่สามารถคาดการณ์ได้แน่ชัดจากการวัดเพียงครั้งเดียว แต่สามารถทำนายอดีตและอนาคตได้ด้วยสมการความน่าจะเป็นที่นำเสนอความเป็นไปได้ที่หลากหลายเท่านั้น

กรอบสุ่ม

ในการศึกษาของเขา Oppenheim ต่อยอดแนวคิดนี้เพื่อพัฒนากรอบสุ่มใหม่สำหรับการเชื่อมโยงโลกควอนตัมและแรงโน้มถ่วงแบบคลาสสิก เนื่องจากโลกเหล่านี้มีกฎเกณฑ์ที่แตกต่างกันโดยพื้นฐาน ทฤษฎีของออพเพนไฮม์จึงใช้ทฤษฎีทางสถิติแยกกันสำหรับแต่ละกฎ

ในด้านควอนตัม Oppenheim ถือว่าสถานะของระบบได้รับผลกระทบอย่างต่อเนื่องจากความผันผวนแบบสุ่มในสภาพแวดล้อมโดยรอบ ในด้านคลาสสิก สถานะจะปรากฏแทนเป็นการแจกแจงความน่าจะเป็นภายในสเปซเฟสของระบบ

เมื่อนำคำอธิบายทั้งสองนี้มารวมกัน Oppenheim อธิบาย "สถานะควอนตัมคลาสสิก" เดียว สถานะนี้จะทำนายความน่าจะเป็นของระบบที่จะมีอยู่ในบางพื้นที่ของสเปซเฟสและสถานะควอนตัมในภูมิภาคนั้นไปพร้อมๆ กัน

สิ่งนี้ทำให้ออพเพนไฮม์ได้สมการที่อธิบายความสัมพันธ์ระหว่างกลศาสตร์ควอนตัมกับแรงโน้มถ่วงแบบคลาสสิก ขณะเดียวกันก็รักษาคุณลักษณะเฉพาะแต่ละอย่างเอาไว้ สิ่งนี้ทำให้เขาสามารถสำรวจความหมายทางกายภาพที่ลึกซึ้งยิ่งขึ้นของแนวคิดของเขาได้ ซึ่งรวมถึงความเป็นไปได้ของการมีเพศสัมพันธ์ระหว่างทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปและทฤษฎีสนามควอนตัมที่เป็นรากฐานของแบบจำลองมาตรฐานของฟิสิกส์อนุภาค

ข้อเสนออธิบายไว้ใน การทบทวนทางกายภาพ X. ใน บทความมุมมอง แนบกระดาษไปด้วย โธมัส แกลลีย์ ที่สถาบันทัศนศาสตร์ควอนตัมและข้อมูลควอนตัมของออสเตรียในกรุงเวียนนากล่าวว่าแนวคิดของ Oppenheim มีทั้งแบบหัวรุนแรงและแบบอนุรักษ์นิยมในเวลาเดียวกัน โดยปฏิเสธสมมติฐานที่หยั่งรากลึก ในขณะที่ยังคงสอดคล้องกับกฎทางกายภาพที่มีมายาวนาน อย่างไรก็ตาม เขาเตือนว่า “การซื้อขายควอนตัมเพื่อสุ่มนั้นมีปัญหาทางแนวคิดในตัวเอง” เขาชี้ให้เห็นว่า "ออพเพนไฮม์พบว่าข้อมูลควอนตัมสามารถสูญหายไปในหลุมดำได้ ซึ่งส่งผลให้นักฟิสิกส์จำนวนมากอาจพบว่ายอมรับไม่ได้"

ประทับเวลา:

เพิ่มเติมจาก โลกฟิสิกส์