Kuantum yerçekimine ihtiyaç duymadan yerçekimi ve kuantum mekaniğini birleştirmek – Fizik Dünyası

Kuantum yerçekimine ihtiyaç duymadan yerçekimi ve kuantum mekaniğini birleştirmek – Fizik Dünyası

Zaman Damgası: 8 Ocak 2024 4:42

Kuantum ve klasik bağlantı
Rastgele eşleşme: Jonathan Oppenheim, kuantum mekaniğini ve genel görelilik teorisini birleştirmenin yeni bir yolunu geliştirdi. (Nezaket: Shutterstock/Rost9)

Jonathan Oppenheim University College London'daki bilim adamları, kuantum mekaniği ile klasik yerçekimini, kuantum kütleçekimi teorisine ihtiyaç duymadan birleştirmeyi amaçlayan yeni bir teorik çerçeve geliştirdi. Oppenheim'ın yaklaşımı, yerçekimini stokastik (rastgele) bir mekanizma ile kuantum dünyasına bağlarken klasik kalmasına izin veriyor.

Onlarca yıldır teorik fizikçiler, Einstein'ın yerçekimini açıklayan genel görelilik teorisini, fizikteki hemen hemen her şeyi açıklayan kuantum teorisiyle uzlaştırmaya çabaladılar. Temel sorunlardan biri, kuantum teorisinin uzay-zamanın sabit olduğunu varsayması, oysa genel göreliliğin uzay-zamanın büyük nesnelerin varlığına tepki olarak dinamik olarak değiştiğini söylemesidir.

Şu ana kadar uzlaşma çabaları, mevcut yerçekimi anlayışımızın eksik olduğu ve etkileşimin niceliksel bir tanımının gerekli olduğu fikrinin hakimiyetindeydi. Bu akıl yürütme, sicim teorisinin ve döngü kuantum çekiminin geliştirilmesi de dahil olmak üzere çok sayıda araştırma konusuna yol açtı. Ancak bu fikirleri test etmeye yönelik deneyler son derece zorludur ve kuantum kütleçekim teorisinin bulunması hala zordur.

Birleşik gerçeklikler

Kuantum kütleçekimi birleşmeye giden tek yol değildir ve sorun, kuantum mekaniği ile genel göreliliğin bir arada varolma durumunda birleştirilip birleştirilemeyeceğinin araştırılmasıyla çözülebilir.

Ancak bu yaklaşım, eşleşmeyi imkansız hale getiren çeşitli "devam etmez teoremlerine" başvuruyor gibi göründüğü için bir kenara bırakıldı. Aslına bakılırsa birçok birleştirme şeması, kuantum teorisinin temel ilkesi olan Heisenberg'in belirsizlik ilkesini ihlal eder.

Önceki birleştirme şemalarının paylaştığı temel varsayımlardan biri, kuantum ve yerçekimi dünyaları arasındaki bağlantının tersine çevrilebilir olmasıdır. Bu, herhangi bir zamanda sistemin durumu ölçülürse, hareket denklemleriyle birlikte geçmişte veya gelecekte herhangi bir noktadaki durumunu tahmin etmek için kullanılabileceği anlamına gelir.

Şimdi ise Oppenheim bu varsayıma ihtiyaç duyulmayabileceğini savunuyor ve eşleşmenin stokastik olabileceğini söylüyor. Bu da sistemin geçmiş ve gelecek durumlarının tek bir ölçüme dayanarak kesin olarak tahmin edilemeyeceği anlamına geliyor. Bunun yerine geçmiş ve gelecek ancak bir dizi olasılık sunan olasılıksal denklemlerle tahmin edilebilir.

Stokastik çerçeve

Oppenheim, çalışmasında kuantum ve klasik yerçekimi dünyalarını birleştirmek için yeni bir stokastik çerçeve geliştirmek üzere bu fikri temel alıyor. Bu dünyaların temelde farklı kuralları olduğundan Oppenheim'ın teorisi her biri için ayrı istatistiksel teoriler kullanır.

Kuantum tarafında Oppenheim, sistemin durumlarının çevredeki ortamdaki rastgele dalgalanmalardan sürekli olarak etkilendiğini varsayar. Klasik tarafta, durumlar sistemin faz uzayı içindeki olasılık dağılımları olarak görünür.

Bu iki açıklamayı bir araya getiren Oppenheim, tek bir "klasik kuantum durumu" tanımlıyor. Bu durum, sistemin faz uzayının bir bölgesinde var olma olasılığını ve o bölgedeki kuantum durumunu eş zamanlı olarak tahmin eder.

Bu, Oppenheim'ın, her birinin benzersiz özelliklerini korurken, kuantum mekaniği ile klasik yerçekimi arasındaki bağlantıyı açıklayan bir denklem türetmesine olanak sağladı. Bu da onun fikirlerinin daha derindeki fiziksel sonuçlarını keşfetmesine olanak sağladı. Bunlar, genel görelilik ile parçacık fiziğinin Standart Modelinin temelini oluşturan kuantum alan teorisi arasındaki bağlantı olasılığını içerir.

Teklif şurada anlatılıyor Fiziksel İnceleme X. Bir In bakış açısı makalesi kağıtla birlikte, Thomas Kadırga Avusturya'nın Viyana'daki Kuantum Optiği ve Kuantum Bilgi Enstitüsü'nden Dr. Oppenheim'ın fikrinin aynı zamanda hem radikal hem de muhafazakar olduğunu söylüyor; köklü varsayımları reddederken köklü fizik yasalarıyla tutarlı kalmayı sürdürüyor. Ancak, "kuantumluluğu stokastisite ile değiştirmenin kendi kavramsal zorlukları olduğu" konusunda uyarıyor. "Oppenheim, kuantum bilgisinin bir kara delikte kaybolabileceğini buluyor, bu da birçok fizikçinin kabul edilemez bulabileceği bir sonuç" diye belirtiyor.

Zaman Damgası:

Den fazla Fizik dünyası