Преди век, физиката преживя бързо нарастване на пробития, които революционизираха нашето разбиране за вселената. Въпреки това през последно време областта изглежда изминава плато. Същите основни въпроси, които подмисляха учените преди столетие, продължават да ни затрудняват и до днес. Особено тайнствата на тъмната материя, истинското значение на квантовата механика и измеждушната хармония между гравитацията и квантовата физика са останали неразрешени.
Наскоро се появи лъч на надежда с работата на Джонатан Опенхайм, професор по квантова теория в Колеж Лондон. Уникалната гледна точка на Опенхайм привлече вниманието ми, тъй като и двамата споделяме интелектуална история на изучаване на черни дупки и информационното противоречие около тях. Макар пътищата ни да разбягнаха под ъгъл във въпроса за причината на проблема, предложението на Опенхайм да обвини гравитацията представя интересна възможност.
Опенхайм предлага проста, но радикална идея: да въведем случайност в гравитацията, подобно на вградената непредсказуемост на квантовата механика. За разлика от другите основни сили, като електромагнетизмът и силните и слабите ядрени сили, които се описват с квантови процеси, гравитацията остава класическа теория, както е описана от общата теория на относителността на Айнщайн. Тя се придържа към детерминизма, където бъдещите събития могат да бъдат изведени от миналите събития. В сравнение с това, квантовата механика приема случайността и вътрешните несигурности.
Айнщайн, убеден привърженик на детерминизма, вярваше, че случайността на квантовата механика указва на фундаментално недовършеност в теорията. Той се надяваше да намери класическа теория, която може напълно да обясни функционирането на вселената. Въпреки проверените успехи на общата теория на относителността, тя не успява да се справи с определени ситуации, в които са налице квантови свойства.
Например, разгледайте известния експеримент с двойна прорез. В него електроните проявяват двойственост на вълна и частица, което означава, че могат да преминават през и двата прореза едновременно. Въпреки това, ако електроните имат маса, която поражда гравитационно сила, как общата теория на относителността обяснява едновременното им присъствие на две места? Теорията не успява да даде отговор.
Подобни затруднения възникват при опитите да се разберат явления като черни дупки и Големия Взрив. Математиката на Айнщайн просто не може да се справи с тези екстремни случаи. Физиците отдавна търсят теория, която да съчетае квантовата механика с гравитацията, известна като „квантова гравитация“.
Въпреки предизвикателствата, предложението на Опенхайм да се въведе случайност в гравитацията отваря нови пътища за изследване. Като приемем непредсказуемостта на квантовата механика и я сливаме с гравитацията, може да намерим решение на дългоотложените проблеми, които затрудняват физиците от векове. Въпреки че пътят напред може да бъде труден, с работата на Опенхайм като вдъхновение, можем да подновим усилията си да разгадаем тайните на вселената и да създадем ново разбиране на физиката.
Често задавани въпроси:
1. Какви са основните неразрешени тайни в физиката?
Основните неразрешени тайни в физиката включват природата на тъмната материя, истинското значение на квантовата механика и съответствието на гравитацията с квантовата физика.
2. Кой е Джонатан Опенхайм?
Джонатан Опенхайм е професор по квантова теория в Колеж Лондон. Той е направил приноси в изучаването на черни дупки и информационното противоречие около тях.
3. Какво е предложението на Опенхайм за решаване на тайните на физиката?
Опенхайм предлага въвеждането на случайност в гравитацията, подобно на вградената непредсказуемост на квантовата механика. Това би могло да съответства на квантовата механика с гравитацията и да предостави решения на дългоотложени проблеми в физиката.
4. Каква е разликата между квантовата механика и общата теория на относителността?
Квантовата механика е теория, която описва поведението на частиците на атомно и субатомно ниво и обхваща принципите на двойствеността на вълна и частица, суперпозицията и неопределеността. От друга страна, общата теория на относителността е класическа теория, която описва гравитационната сила като извиване на пространство-времето, предизвикано от маса и енергия.
5. Защо общата теория на относителността не успява да се справи с определени ситуации?
Общата теория на относителността не успява да се справи с определени ситуации, като поведението на частици със смесено характеристики на вълна и частица (двойственост на вълна и частица) и екстремни сценарии като черни дупки. Теорията е недостатъчна, когато става въпрос за включването на квантовите свойства.
Ключови термини:
1. Тъмна материя: Хипотетична форма на материя, която се смята, че образува значителна част от общата маса във Вселената, но не излъчва, не абсорбира и не взаимодейства със светлина или електромагнитно излъчване.
2. Квантова механика: Отрасъл на физиката, който се занимава с поведението на частиците на атомно и субатомно ниво и включва принципите на двойствеността на вълна и частица, суперпозицията и неопределеността.
3. Обща теория на относителността: Теория на гравитацията на Айнщайн, която описва гравитационната сила като извиване на пространство-времето, предизвикано от маса и енергия.
4. Детерминизъм: Философската концепция, че всички събития, включително бъдещите събития, се определят от предшестващите събития и законите на природата.
Свързани връзки:
Physics World
Nature – Physics
The source of the article is from the blog guambia.com.uy