Eesti keelne tõlge:
Sajand tagasi koges füüsika kiiret läbimurret, mis muutis meie arusaama universumist. Kuid hiljuti näib, et valdkond on jõudnud platoo olekusse. Samad põhiküsimused, mis aastasadu tagasi teadlasi hämmastasid, segavad meid ka tänapäeval. Eriti jäävad lahendamata müsteeriumid seoses tumeda ainega, kvantmehaanika tõelise tähendusega ning harmoonia leidmisega raskusjõu ja kvantfüüsika vahel.
Hiljuti tõi juba vaiksele lootusele valguse Jonathan Oppenheim, kvantteooria professor University College Londonis. Oppenheimi ainulaadne vaatenurk püüdis mu tähelepanu, sest jagame mõlemad intellektuaalset ajalugu mustade aukude õppimisest ning nendega seotud informatsiooniparadoksist. Kuigi meie teed lahkusid probleemi juurtõe osas, pakub Oppenheimi ettepanek süüdistada raskusjõudu intrigeeriva võimaluse.
Oppenheim pakub välja lihtsa, kuid radikaalse idee: lisage raskusjõu juurde juhuslikkus, sarnaselt kvantmehaanika sisemise ettearvamatusega. Erinevalt teistest fundamentaaljõududest, nagu elektromagnetism ning tugev ja nõrk tuumajõud, mis on kirjeldatavad kvantprotsessidega, jääb raskusjõud klassikalise teooriana, nagu kirjeldab Einsteini üldrelatiivsusteooria. See järgib determinismi, kus tulevased sündmused saab järeldada minevikusündmustest. Vastupidiselt sellele omaks kvantmehaanika juhuslikkust ja sisemisi ebakindlusi.
Einstein, determinismi tuline toetaja, uskus, et kvantmehaanika juhuslikkus näitab teooria põhimõttelist mittetäielikkust. Tema lootus oli leida klassikaline teooria, mis saaks selgitada universumi toimimist täielikult. Hoolimata üldrelatiivsuse empiirilisest edust ebaõnnestub see teatud looduses esinevate olukordade selgitamisel, kus toimivad kvantomadused.
Näiteks kaaluge kuulsat topeltslitsi eksperimenti elektronidega. Need osakesed ilmutavad laineosakeste kahesusust, mis tähendab, et nad võivad läbida mõlemad pilud üheaegselt. Kuid kui elektronid omavad massi, mis tekitab gravitatsioonitõmbe, kuidas selgitab üldrelatiivsus nende kahe koha samaaegset olemasolu? Teooria ei paku vastust.
Sarnased raskused tekivad mustade aukude ja Suure Paugu fenomenide mõistmisel. Einsteini matemaatika lihtsalt ei saa neid äärmuslikke juhtumeid käsitelda. Füüsikud on ammu otsinud teooriat, mis suudaks lepitada kvantmehaanikat raskusjõuga – tuntud kui “kvantgravitatsioon”.
Kuigi 1930ndatel tehti katseid formuleerida raskusjõu kvantteooriat, ebaõnnestusid need jõupingutused lõpuks. Richard Feynman ja Bryce DeWitt ning teised uurisid võimalusi raskusjõu kvantimiseks olemasolevate matemaatiliste raamistike abil. Kahjuks osutus sellest tulenev teooria, tuntud kui perturbeerivalt kvantitatiivne gravitatsioon, ebapiisavaks äärmuslikes stsenaariumites laiendamisel.
Vaatamata väljakutsetele avab Oppenheimi ettepanek juhuslikkuse sisseviimiseks raskusjõus järjekordu uusi uurimisvõimalusi. Omaks võttes kvantmehaanika ettearvamatut loomust ning ühendades selle raskusjõuga, võime lõpuks leida lahendusi sajandite vältel füüsikuid vaevanud püsivatele probleemidele. Kuigi teekond võib olla raske, võime Oppenheimi töö kui inspiratsiooni abil uuesti pühenduda universumi müstikate lahendamisele ning füüsika uue arusaamise kujundamisele.
KKK jaotis:
1. Millised on füüsika peamised lahendamata mõistatused?
Füüsikas peamised lahendamata mõistatused hõlmavad tumeda aine olemust, kvantmehaanika tõelist tähendust ning gravitatsiooni lepitamist kvantfüüsikaga.
2. Kes on Jonathan Oppenheim?
Jonathan Oppenheim on kvantteooria professor University College Londonis. Ta on teinud panuseid mustade aukude uurimisse ja nendega seotud informatsiooniparadoksi.
3. Milline on Oppenheimi ettepanek füüsika mõistatuste lahendamiseks?
Oppenheim pakub välja juhuslikkuse sisseviimise raskusjõusse, sarnaselt kvantmehaanika ettearvamatusega. See võiks potentsiaalselt ühendada kvantmehaanika raskusjõuga ja pakkuda lahendusi füüsikas sügavalt juurdunud probleemidele.
4. Mis on kvantmehaanika ja üldrelatiivsuse erinevus?
Kvantmehaanika on füüsika haru, mis kirjeldab osakeste käitumist aatomilisel ja alaatomilisel tasemel ning hõlmab lainet-osakeste kahesust, superpositsiooni ja ebakindlust. Üldrelatiivsus on aga Einsteinile kuuluv gravitatsiooni teooria, mis kirjeldab gravitatsioonijõudu ruum-aja kõverdumise tulemusena massi ja energiast tingituna.
5. Miks üldrelatiivsus ei suuda teatud olukordadega toime tulla?
Üldrelatiivsus ei suuda lahendada teatud olukordi, näiteks osakeste käitumist, kus on üheaegselt nii lainet kui osakest (lainete-osakeste kahesus), ning äärmuslikke stsenaariume nagu mustad augud. Teooria ei ole piisav, kui tuleb arvestada kvantomadustega.
Olulised mõisted:
1. Tume aine: Hüpoteetiline ainevorm, mida arvatakse moodustavat olulise osa universumi kogumassist, kuid mis ei eralda, neela ega interakteeru valgusega ega elektromagnetilise kiirgusega.
2. Kvantmehaanika: Füüsika haru, mis tegeleb osakeste käitumisega aatomi- ja subatomaarsel tasemel ning hõlmab lainete-osakeste kahesuse, superpositsiooni ja ebakindluse põhimõtteid.
3. Üldrelatiivsus: Einsteini gravitatsiooni teooria, mis kirjeldab gravitatsioonijõudu ruum-aja kõverustumise, kutsutud massi ja energia tõttu.
4. Determinism: Filosoofiline kontseptsioon, et kõik sündmused, sealhulgas tulevased sündmused, on eelnevate sündmuste ja loodusseaduste poolt määratud.
Seotud lingid:
Physics World
Nature – Physics
The source of the article is from the blog anexartiti.gr