Hvordan forenes de to modstridende søjler i moderne fysik: kvanteteori og tyngdekraft? I lang tid troede videnskabsmænd, at før eller senere videnskab ville anerkende denne eller den teori som dominerende, men virkeligheden, som altid, viste sig at være meget mere interessant. Ny forskning antyder, at tyngdekraften kan opstå som følge af tilfældige udsving på kvanteniveau.
Blandt de to grundlæggende teorier, der forklarer virkeligheden omkring os, appellerer kvanteteorien til samspillet mellem de mindste partikler af stof, mens generel relativitet refererer til tyngdekraften og de største strukturer i hele universet. Siden Einsteins dage har fysikere forsøgt at bygge bro mellem denne lære, men med varierende succes.
En måde at forene tyngdekraften med kvantemekanikken på var at vise, at tyngdekraften er baseret på udelelige stofpartikler, quanta. Dette princip kan sammenlignes med, hvordan kvantatet af selve lyset, fotoner, repræsenterer en elektromagnetisk bølge. Indtil nu har forskere ikke haft nok data til at understøtte denne antagelse, men Antoine Tilloy (Antoine Tilloy) fra Institute of Quantum Optics. Max Planck i Garching, Tyskland, forsøgte at beskrive tyngdekraften med kvantemekanikens principper. Men hvordan gjorde han det?
Kvanteverden
I kvante teori er tilstanden af en partikel beskrevet af dens bølgefunktion. Det giver dig f.eks. Mulighed for at beregne sandsynligheden for at finde en partikel på et eller andet punkt i rummet. Før selve målingen er det uklart ikke kun, hvor partiklen er, men også om den findes. Selve målingen skaber bogstaveligt talt virkeligheden ved at "ødelægge" bølgefunktionen. Men kvantemekanik adresserer sjældent måling, hvorfor det er et af de mest kontroversielle områder inden for fysik. Husk Schrödingers paradoks: du kan ikke løse det, før du foretager en måling ved at åbne en kasse og finde ud af, om katten er i live eller ikke.
En løsning på disse paradokser er den såkaldte GRW-model, der blev udviklet i slutningen af 1980'erne. Denne teori inkluderer et sådant fænomen som "blusser" - spontane sammenbrud af kvantesystemers bølgefunktion. Resultatet af dens anvendelse er nøjagtigt det samme, som hvis målingerne blev udført uden observatører som sådan. Tilloy modificerede det for at vise, hvordan det kan bruges til at nå frem til en teori om tyngdekraften. I sin version skaber en flash, der ødelægger bølgefunktionen og tvinger partiklen til at være et sted, også et tyngdefelt i dette øjeblik i rum-tid. Jo større kvantesystemet er, jo flere partikler indeholder det, og jo hyppigere fakler forekommer, hvilket skaber et svingende tyngdefelt.
Den mest interessante ting er, at gennemsnitsværdien af disse udsving er det meget tyngdefelt, som Newtons tyngdekraft beskriver. Denne tilgang til at forene tyngdekraft med kvantemekanik kaldes kvasiklassisk: tyngdekraften stammer fra kvanteprocesser, men forbliver en klassisk kraft.”Der er ingen reel grund til at ignorere den kvasiklassiske tilgang, hvor tyngdekraften er grundlæggende på et grundlæggende niveau,” siger Tilloy.
Salgsfremmende video:
Fænomenet tyngdekraft
Klaus Hornberger fra University of Duisburg-Essen i Tyskland, der ikke deltog i udviklingen af teorien, behandler den med stor sympati. Forskeren påpeger imidlertid, at inden dette koncept danner grundlaget for en samlet teori, der forener og forklarer arten af alle grundlæggende aspekter af verden omkring os, vil det være nødvendigt at løse en række problemer. F.eks. Kan Tilloys model bestemt bruges til at opnå Newtonian gravitation, men dens korrespondance med gravitationsteori skal stadig verificeres ved hjælp af matematik.
Imidlertid er forskeren selv enig i, at hans teori har brug for et bevisgrundlag. For eksempel forudsiger han, at tyngdekraften vil opføre sig forskelligt afhængigt af skalaen på de pågældende objekter: for atomer og for supermassive sorte huller, kan reglerne være meget forskellige. Det er det som det kan være, hvis test afslører, at Tillroys model virkelig afspejler virkeligheden, og tyngdekraften virkelig er en konsekvens af kvanteudsving, så vil dette give fysikere mulighed for at forstå virkeligheden omkring os på et kvalitativt andet niveau.
Vasily Makarov