Pred sto leti je fizika doživela hitro zaporedje odkritij, ki so revolutionirala naše razumevanje vesolja. Vendar v zadnjem času se zdi, da je področje doseglo neko vrsto mrtve točke. Enaka temeljna vprašanja, ki so zmedla znanstvenike pred sto leti, nas še danes begajo. Posebej skrivnosti temnega ozadja, pravi pomen kvantne mehanike in izmuzljivo usklajevanje med gravitacijo in kvantno fiziko so ostale nerešene.
Nedavno se je pojavil žarek upanja z delom Jonathana Oppenheima, profesorja kvantne teorije na University College London. Oppenheimova edinstvena perspektiva me je pritegnila, saj imava oba intelektualno zgodovino, ko sva študirala črne luknje in paradoks informacij, povezan z njimi. Čeprav sva se v razumevanju vzroka problema razšla, Oppenheimova predloga o krivdi gravitacije ponuja zanimivo možnost.
Oppenheim predlaga preprosto, a radikalno idejo: dodajanje naključnosti k gravitaciji, podobno kot je inherentna nepredvidljivost kvantne mehanike. Za razliko od drugih temeljnih sil, kot so elektromagnetizem in močne in šibke jedrske sile, ki jih opisujejo kvantni procesi, gravitacija ostaja klasična teorija po Einsteinovi splošni teoriji relativnosti. Zavezana je determinizmu, kjer se lahko prihodnji dogodki izvedejo iz preteklih dogodkov. Nasprotno pa kvantna mehanika sprejema naključnost in inherentno negotovosti.
Einstein, trden zagovornik determinizma, je verjel, da naključnost kvantne mehanike kaže na temeljno nepopolnost teorije. Njegova želja je bila najti klasično teorijo, ki bi lahko v celoti pojasnila delovanje vesolja. Kljub empiričnemu uspehu splošne relativnosti ta ne more razložiti določenih situacij, ki se pojavljajo v naravi, kjer se pojavljajo kvantni pojavi.
Na primer, vzemimo slavni eksperiment z dvojno režo, kjer se uporabljajo elektroni. Ti delci kažejo valovno-delčno dvojnost, kar pomeni, da lahko preidejo skozi obe reži sočasno. Vendar, če elektroni imajo maso, ki povzroča gravitacijski privlaček, kako splošna relativnost pojasni njihovo sočasno prisotnost na dveh mestih? Teorija na to ne more odgovoriti.
Podobne težave se pojavijo pri poskusu razumevanja pojavov, kot so črne luknje in Veliki poki. Einsteinove matematike preprosto ne morejo rešiti takšnih ekstremnih primerov. Fiziki že dolgo iščejo teorijo, ki bi lahko uskladila kvantno mehaniko s gravitacijo, znano kot “kvantna gravitacija”.
Medtem ko so bile v 30. letih prejšnjega stoletja poskusi oblikovanja kvantne teorije gravitacije, so ti napori na koncu spodleteli. Richard Feynman in Bryce DeWitt ter drugi so raziskovali možnosti kvantifikacije gravitacije z uporabo obstoječih matematičnih okvirjev. Na žalost je rezultirajoča teorija, imenovana perturbativno kvantizirana gravitacija, v ekstremnih scenarijih dokazala nepopolnost.
Kljub izzivom predlog Oppenheima o dodajanju naključnosti gravitaciji odpira nove možnosti za raziskovanje. Z sprejetjem nepredvidljive narave kvantne mehanike in združevanjem s gravitacijo, bi končno lahko našli rešitev za dolgo trajajoče težave, ki so mučile fizike stoletje. Čeprav bo morda pot težka, nam Oppenheimovo delo kot navdih omogoča, da obnovimo svoje napore za razkrivanje skrivnosti vesolja in vzpostavimo novo razumevanje fizike.
Pogosta vprašanja:
The source of the article is from the blog foodnext.nl