Forskere har afdækket en potentiel bro mellem generel relativitet og kvantemekanik - to fremtrædende fysiske teorier - der kunne få fysikere til at genoverveje selve naturen i rum og tid.
Albert Einsteins generelle relativitetsteori beskriver tyngdekraften som en geometrisk egenskab af rum og tid. Jo mere massivt et objekt er, desto mere føles dets rum-tid forvrængning og denne forvrængning som tyngdekraft.
I 1970'erne bemærkede fysikerne Stephen Hawking og Jacob Beckenstein forholdet mellem overfladen af sorte huller og deres mikroskopiske kvantestruktur, der bestemmer deres entropi. Dette betød den første erkendelse af, at der er en forbindelse mellem generel relativitet og kvantemekanik, rapporterer vnauke.in.ua
Mindre end tre årtier senere observerede den teoretiske fysiker Juan Maldacena en anden forbindelse mellem tyngdekraften og kvanteverdenen. Dette forhold har ført til oprettelsen af en model, der antyder, at rumtiden kan oprettes eller ødelægges ved at variere mængden af sammenfiltring mellem forskellige overfladearealer på et objekt.
Med andre ord betyder dette, at selve rumtiden, i det mindste som defineret i modeller, er et produkt af sammenflettningen mellem objekter.
For yderligere at udforske denne tankegang besluttede Chungjun Cao og Sean Carroll fra California Institute of Technology (CalTech) at se, om de rent faktisk kunne udlede de dynamiske egenskaber af tyngdekraften (som det er kendt fra generel relativitet) ved hjælp af en struktur, hvor rumtiden fremgår af kvante indvikling. Deres forskning blev for nylig offentliggjort i arXiv.
Ved hjælp af et abstrakt matematisk koncept kaldet Hilbert-rummet var Cao og Carroll i stand til at finde ligheder mellem ligningerne, der styrer kvanteindvikling, og Einsteins generelle relativitetsligninger. Dette bekræfter ideen om, at rumtid og tyngdekraft opstår som følge af vikling.
"En af de mest åbenlyse er at teste, om relativitetssymmetrierne gendannes i denne struktur, især ideen om, at fysikens love er uafhængige af, hvor hurtigt du bevæger dig gennem rummet," sagde Carroll.
Salgsfremmende video:
Teorien om alt
I dag kan næsten alt, hvad vi ved om de fysiske aspekter af vores univers, forklares med enten generel relativitet eller kvantemekanik. Førstnævnte gør et godt stykke arbejde med at forklare aktivitet på meget store skalaer, såsom planeter eller galakser, mens sidstnævnte hjælper os med at forstå meget små skalaer, såsom atomer og subatomære partikler.
De to teorier synes imidlertid at være uforenelige med hinanden. Dette fik fysikerne til at søge en undvigende "teori om alting" - en enkelt struktur, der ville forklare det hele inklusive rumets og tidens natur.
Da tyngdekraft og rumtid er en vigtig del af "alt", sagde Carroll, at han mener, at den forskning, han og Cao har gjort, kan hjælpe med at finde en teori, der forener generel relativitet og kvantemekanik.
”Vores forskning taler endnu ikke om andre naturkræfter, så vi er stadig ganske langt fra at 'skabe en teori om alt,' sagde han.
Men hvis vi kunne finde en sådan teori, kunne det hjælpe os med at besvare nogle af de største spørgsmål, som forskere står over for i dag. Endelig kan vi forstå den sande natur af mørkt stof, mørk energi, sorte huller og andre mystiske rumgenstande.
Forskere infiltrerer allerede kvanteverdenens evne til radikalt at forbedre vores computersystemer, og en teori om alt kan muligvis fremskynde processen ved at afsløre nye perspektiver på en stadig stort set forvirret verden.