Acum un secol, fizica a experimentat o succesiune rapidă de descoperiri care au revoluționat înțelegerea noastră asupra universului. Cu toate acestea, în ultima vreme, acest domeniu pare să fi atins un platou. Aceleași întrebări fundamentale care au pus pe gânduri oamenii de știință acum o sută de ani ne bulversează și astăzi. În special, misterele materiei întunecate, adevărata semnificație a mecanicii cuantice și armonia evazivă între gravitație și fizica cuantică au rămas nerezolvate.
Recent, un licăr de speranță a apărut odată cu munca lui Jonathan Oppenheim, profesor de teorie cuantică la Universitatea College London. Perspectiva sa unică mi-a captat atenția, deoarece împărtășim amândoi o istorie intelectuală de studiu a găurilor negre și a paradoxului informațional care le înconjoară. Cu toate că ne-am abătut în direcții diferite în ceea ce privește cauza de bază a problemei, propunerea lui Oppenheim de a da vina pe gravitație oferă o posibilitate intrigantă.
Oppenheim sugerează o idee simplă, dar radicală: introducerea aleatorietății în gravitație, asemănătoare caracteristicii imprevizibilității mecanicii cuantice. Spre deosebire de alte forțe fundamentale, precum electromagnetismul și forțele nucleare puternică și slabă, care sunt descrise de procese cuantice, gravitația rămâne o teorie clasică, conform teoriei relativității generale a lui Einstein. Aceasta se supune determinismului, în care evenimentele viitoare pot fi deduse din evenimentele anterioare. În schimb, mecanica cuantică adoptă aleatorismul și incertitudinile inherente.
Einstein, un susținător ferm al determinismului, credea că aleatorismul mecanicii cuantice indică o incompletitudine fundamentală în teorie. Speranța sa era să găsească o teorie clasică care să poată explica pe deplin mecanismele universului. Cu toate că relativitatea generală are succes empiric, aceasta nu abordează anumite situații care apar în natură, în care proprietățile cuantice sunt implicate.
De exemplu, luăm în considerare faimosul experiment cu fanta dublă cu electroni. Aceste particule manifestă dualismul undă-particulă, în sensul că pot trece simultan prin ambele fante. Cu toate acestea, dacă electronii posedă masă, care generează o forță de gravitație, cum explică teoria relativității generale prezența lor simultană în două locuri? Teoria nu oferă un răspuns satisfăcător.
Dificultăți similare apar atunci când încercăm să înțelegem fenomene precum găurile negre și Big Bang-ul. Matematica lui Einstein pur și simplu nu poate gestiona aceste cazuri extreme. De mult timp, fizicienii au căutat o teorie care să poată reconcilia mecanica cuantica cu gravitația, cunoscută sub numele de „gravitație cuantică”.
Deși s-au făcut încercări în anii ’30 pentru a formula o teorie cuantică a gravitației, aceste eforturi nu au reușit în cele din urmă. Richard Feynman și Bryce DeWitt, printre alții, au explorat posibilitățile de cuantificare a gravitației folosind cadrele matematice existente. Din păcate, teoria rezultată, numită gravitație cuantică perturbativă, s-a dovedit a fi inadecvată atunci când a fost extinsă la scenarii extreme.
În ciuda provocărilor, propunerea lui Oppenheim de a introduce aleatorismul în gravitație deschide noi căi de explorare. Prin adoptarea naturii imprevizibile a mecanicii cuantice și combinând-o cu gravitația, am putea găsi în cele din urmă o soluție la problemele vechi care au bântuit fizicienii timp de un secol. Cu toate că drumul înainte poate fi anevoios, având în vedere munca lui Oppenheim ca sursă de inspirație, ne putem reînnoi eforturile de a dezvălui misterele universului și de a forja o nouă înțelegere a fizicii.
Secțiunea de Întrebări frecvente:
1. Care sunt principalele mistere nerezolvate în fizică?
Principalele mistere nerezolvate în fizică includ natura materiei întunecate, adevărata semnificație a mecanicii cuantice și reconcilierea gravitației cu fizica cuantică.
2. Cine este Jonathan Oppenheim?
Jonathan Oppenheim este un profesor de teorie cuantică la Universitatea College London. El a adus contribuții în studiul găurilor negre și al paradoxului informațional asociat lor.
3. Care este propunerea lui Oppenheim pentru rezolvarea misterelor fizicii?
Oppenheim propune introducerea aleatorietății în gravitație, asemănător caracteristicii imprevizibilității mecanicii cuantice. Acest lucru ar putea reconcilia mecanica cuantică cu gravitația și ar putea oferi soluții la problemele de lungă durată în fizică.
4. Care este diferența dintre mecanica cuantică și relativitatea generală?
Mecanica cuantică este o teorie care descrie comportamentul particulelor la nivel microscopic și adoptă aleatorismul și incertitudinile inherente. Relativitatea generală, pe de altă parte, este o teorie clasică care descrie gravitația și urmează determinismul, în care evenimentele viitoare pot fi deduse din evenimentele anterioare.
5. De ce relativitatea generală nu abordează anumite situații?
Relativitatea generală nu abordează anumite situații, cum ar fi comportamentul particulelor caracterizat atât prin comportamentul undei, cât și prin comportamentul particulei (dualitate undă-particulă) și scenariile extreme, precum găurile negre. Teoria este insuficientă în ceea ce privește incorporarea proprietăților cuantice.
Termeni cheie:
1. Materie întunecată: O formă hipotetică de materie care se crede că contribuie într-o proporție semnificativă la masa totală a universului, dar care nu emite, nu absoarbe și nu interacționează cu lumina sau radiațiile electromagnetice.
2. Mecanica cuantică: O ramură a fizicii care se ocupă de comportamentul particulelor la nivel atomic și subatomic și implică principiile dualismului undă-particulă, superpoziției și incertitudinii.
3. Relativitatea generală: Teoria gravitației a lui Einstein care descrie forța gravitatională ca fiind curbarea spațiu-timpului cauzată de masă și energie.
4. Determinism: Conceputul filozofic conform căruia toate evenimentele, inclusiv cele viitoare, sunt determinate de evenimentele precedente și de legile naturii.
Legături relevante:
Physics World
Nature – Physics
The source of the article is from the blog karacasanime.com.ve