Prije stoljeće, fizika je doživjela brzu niz odskočnih koraka koji su revolucionizirali naše razumijevanje svemira. Međutim, u posljednje vrijeme, polje se čini da je dosegnulo plateau. Isti temeljni problemi koji su zbunjivali znanstvenike prije stoljeće i danas nas zbunjuju. Posebno misterije tamne tvari, pravi smisao kvantne mehanike i izmakla harmonija između gravitacije i kvantne fizike ostale nerasvijetljene.
Nedavno, pojavila se naznaka nade s radom Jonathana Oppenheima, profesora kvantne teorije na Londonskom koledžu sveučilišta. Oppenheimova jedinstvena perspektiva privukla mi je pažnju jer oboje dijelimo intelektualnu povijest proučavanja crnih rupa i paradoksa informacija koji ih okružuje. Iako se naše staze razilaze u pogledu korijenskog uzroka problema, Oppenheimova ideja da optuži gravitaciju pruža intrigantnu mogućnost.
Oppenheim sugerira jednostavnu, ali radikalnu ideju: uvedite slučajnost u gravitaciju, slično inherentnoj nepredvidljivosti kvantne mehanike. Za razliku od drugih temeljnih sila, poput elektromagnetizma i jakih i slabih nuklearnih sila, koje se opisuju kvantnim procesima, gravitacija ostaje klasična teorija, kako ju je opisala Einsteinova opća teorija relativnosti. Gravitacija se pridržava determinizma, gdje se budući događaji mogu deducirati iz prošlih događaja. Nasuprot tome, kvantna mehanika prihvaća slučajnost i inherentnu neizvjesnost.
Einstein, dosljedni pristaša determinizma, vjerovao je da slučajnost kvantne mehanike ukazuje na temeljitu nepotpunost u teoriji. Njegova nadanja bila su pronaći klasičnu teoriju koja bi potpuno objasnila funkcioniranje svemira. Unatoč znanstvenom uspjehu opće teorije relativnosti, ona ne uspijeva riješiti određene situacije koje se pojavljuju prirodi u kojima su prisutne kvantne osobine.
Primjerice, razmotrite poznati eksperiment s dvostrukom pukotinom elektrona. Ove čestice pokazuju dualnost val-čestica, što znači da mogu proći kroz obje pukotine istovremeno. Međutim, ako elektroni posjeduju masu, što generira gravitacijsko privlačenje, kako se opća teorija relativnosti nosi s njihovim istovremenim prisustvom na dva mjesta? Teorija ne može pružiti odgovor.
Slične teškoće nastaju prilikom pokušaja razumijevanja fenomena poput crnih rupa i Velikog praska. Einsteinove matematičke jednadžbe jednostavno ne mogu riješiti te ekstremne slučajeve. Fizičari su dugo tražili teoriju koja bi mogla pomiriti kvantnu mehaniku s gravitacijom, poznatu kao “kvantna gravitacija”.
Iako su u 1930-ima napravljeni pokušaji formuliranja kvantne teorije gravitacije, ti napori na kraju su propali. Richard Feynman i Bryce DeWitt, među ostalima, istraživali su mogućnosti kvantiziranja gravitacije koristeći postojeće matematičke strukture. Nažalost, rezultirajuća teorija, poznata kao perturbativno kvantificirana gravitacija, pokazala se nedovoljnom prilikom proširivanja na ekstremne scenarije.
Unatoč izazovima, Oppenheimov prijedlog da se uvede slučajnost u gravitaciju otvara nove mogućnosti istraživanja. Prihvaćanjem nepredvidljive prirode kvantne mehanike i spajanjem s gravitacijom, možda ćemo napokon pronaći rješenje za dugotrajne probleme koji su mučili fizičare već stoljeće. Iako nas čeka težak put, uz Oppenheimov rad kao inspiraciju, možemo obnoviti svoje napore kako bismo razriješili tajne svemira i stvorili novo razumijevanje fizike.
Česta pitanja:
1. Koje su glavne nerasvijetljene tajne u fizici?
Glavne nerasvijetljene tajne u fizici uključuju prirodu tamne tvari, pravi smisao kvantne mehanike i pomirenje gravitacije sa kvantnom fizikom.
2. Tko je Jonathan Oppenheim?
Jonathan Oppenheim je profesor kvantne teorije na Londonskom koledžu sveučilišta. Dao je doprinos proučavanju crnih rupa i paradoksa informacija koji ih okružuje.
3. Što je Oppenheimov prijedlog za rješavanje tajni fizike?
Oppenheim predlaže uvođenje slučajnosti u gravitaciju, slično inherentnoj nepredvidljivosti kvantne mehanike. To bi potencijalno moglo pomiriti kvantnu mehaniku s gravitacijom i pružiti rješenja dugotrajnih problema u fizici.
4. Kakva je razlika između kvantne mehanike i opće teorije relativnosti?
Kvantna mehanika je teorija koja opisuje ponašanje čestica na atomskoj i subatomskoj razini i uključuje principe dualnosti vala i čestice, superpozicije i neodređenosti. Opća teorija relativnosti, s druge strane, je klasična teorija koja opisuje gravitaciju i pridržava se determinizma, gdje se budući događaji mogu deducirati iz prošlih događaja.
5. Zašto opća teorija relativnosti ne uspijeva riješiti određene situacije?
Opća teorija relativnosti ne uspijeva riješiti određene situacije, poput ponašanja čestica s obilježjima vala i čestice (dualnost vala-čestice) i ekstremnih scenarija poput crnih rupa. Teorija je nedostatna kada je riječ o uključivanju kvantnih osobina.
Ključni pojmovi:
1. Tamna tvar: Hipotetski oblik tvari za koji se vjeruje da čini značajan dio ukupne mase u svemiru, ali ne emitira, ne apsorbira i ne djeluje s svjetlošću ili elektromagnetskim zračenjem.
2. Kvantna mehanika: Grana fizike koja se bavi ponašanjem čestica na atomskoj i subatomskoj razini te uključuje principe dualnosti vala i čestice, superpozicije i neodređenosti.
3. Opća teorija relativnosti: Einsteinova teorija gravitacije koja opisuje gravitacijsku silu kao zakrivljenost prostor-vremena uzrokovanu masom i energijom.
4. Determinizam: Filozofski koncept prema kojem su svi događaji, uključujući buduće događaje, određeni prethodnim događajima i zakonima prirode.
Povezane poveznice:
Physics World (Svijet fizike)
Nature – Physics (Priroda – Fizika)
The source of the article is from the blog mendozaextremo.com.ar