Об’єднання гравітації та квантової механіки без квантової гравітації – Physics World

Джонатан Оппенгейм в Університетському коледжі Лондона розробив нову теоретичну основу, яка спрямована на об’єднання квантової механіки та класичної гравітації – без необхідності теорії квантової гравітації. Підхід Оппенгейма дозволяє гравітації залишатися класичною, водночас пов’язуючи її з квантовим світом стохастичним (випадковим) механізмом.

Десятиліттями фізики-теоретики намагалися узгодити загальну теорію відносності Ейнштейна, яка описує гравітацію, з квантовою теорією, яка описує майже все інше у фізиці. Фундаментальна проблема полягає в тому, що квантова теорія припускає, що простір-час фіксований, тоді як загальна теорія відносності говорить, що простір-час динамічно змінюється у відповідь на присутність масивних об’єктів.

Поки що в зусиллях з примирення домінувала ідея про те, що наше поточне розуміння гравітації є неповним і що потрібен квантований опис взаємодії. Це міркування призвело до багатьох напрямків дослідження, включаючи розвиток теорії струн і петльової квантової гравітації. Однак експерименти з перевірки цих ідей надзвичайно складні, і теорія квантової гравітації залишається невловимою.

Поєднані реалії

Квантова гравітація — не єдиний шлях до об’єднання, і цю проблему можна вирішити, дослідивши, чи можуть квантова механіка та загальна теорія відносності поєднуватися в стані співіснування.

Однак цей підхід відпав на другий план, оскільки він, здається, використовує різні «теореми заборони», які роблять зв’язок неможливим. Дійсно, багато схем зв’язку порушували б принцип невизначеності Гейзенберга, який є центральним принципом квантової теорії.

Одне з ключових припущень, яке поділяє попередні схеми зв’язку, полягає в тому, що зв’язок між квантовим і гравітаційним світами є оборотним. Це означає, що якщо стан системи вимірюється в будь-який момент часу, його можна використовувати разом із її рівняннями руху для прогнозування її стану в будь-який момент у минулому чи майбутньому.

Тепер Оппенгейм стверджує, що це припущення може бути непотрібним, і каже, що зв’язок може бути стохастичним. Це означає, що минулий і майбутній стани системи неможливо передбачити остаточно на основі одного вимірювання. Натомість минуле та майбутнє можна передбачити лише за допомогою ймовірнісних рівнянь, які пропонують низку можливостей.

Стохастичний каркас

У своєму дослідженні Оппенгейм спирається на цю ідею, щоб розробити нову стохастичну структуру для поєднання квантового та класичного світів гравітації. Оскільки ці світи мають принципово різні правила, теорія Оппенгейма використовує окремі статистичні теорії для кожного з них.

З квантової сторони Оппенгейм припускає, що на стани системи постійно впливають випадкові флуктуації навколишнього середовища. З класичної сторони стани виглядають як розподіли ймовірностей у фазовому просторі системи.

Квантова складність може вирішити парадокс червоточини

Поєднуючи ці два описи разом, Оппенгейм описує єдиний «класичний квантовий стан». Цей стан одночасно передбачає ймовірність існування системи в деякій області фазового простору та її квантовий стан у цій конкретній області.

Це дозволило Оппенгейму вивести рівняння, яке описує зв’язок між квантовою механікою та класичною гравітацією, зберігаючи при цьому кожну з їхніх унікальних характеристик. Це, у свою чергу, дозволило йому дослідити глибші фізичні наслідки своїх ідей. Вони включають можливість зв’язку між загальною теорією відносності та квантовою теорією поля, що лежить в основі Стандартної моделі фізики елементарних частинок.

Пропозиція описана в Фізичний огляд X. У стаття точки зору супроводжуючий документ, Томас Галлей в австрійському Інституті квантової оптики та квантової інформації у Відні каже, що ідея Оппенгейма водночас радикальна і консервативна – вона відкидає міцно вкорінені припущення, водночас залишаючись узгодженою з давно встановленими фізичними законами. Однак він попереджає, що «обмін квантовою величиною на стохастичність має свої концептуальні труднощі». Він зазначає, що «Оппенгейм знаходить, що квантова інформація може бути втрачена в чорній дірі, результат, який багато фізиків можуть вважати неприйнятним».

• Розповсюдження контенту та PR на основі SEO. Отримайте посилення сьогодні.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Додайте собі сили. Доступ тут.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Розширення знань. Доступ тут.
• ПлатонЕСГ. вуглець, CleanTech, Енергія, Навколишнє середовище, Сонячна, Поводження з відходами. Доступ тут.
• PlatoHealth. Розвідка про біотехнології та клінічні випробування. Доступ тут.
• джерело: https://physicsworld.com/a/unifying-gravity-and-quantum-mechanics-without-the-need-for-quantum-gravity/