Антуан Тиллоу з Інституту квантової оптики Макса Планка представив нове дослідження, яке трактує квантові “спалахи” як причину виникнення гравітаційних полів. Це може нарешті поставити фізиків на шляху поєднання загальної теорії відносності з квантовою теорією!
Квантовий стрибок
З середини ХХ століття було створено дві теорії фізики, що запропонували потужні, але несумісні моделі фізичного Всесвіту. Загальна теорія відносності об’єднує простір і час в (тодішній) портмантовий простір-час, кривизна якого є силою тяжіння. Це дуже добре працює на великих масштабах, таких як міжпланетний або міжзоряний простір.
Але в масштабі субатомного світу ця теорія працює погано. Проста дія спостереження взаємодій змінює поведінку того, що (мабуть) абсолютно незалежне від спостереження. У цих ситуаціях нам необхідна квантова теорія, яка допомагає нам зрозуміти все це.
Хоча вчені зробили деякі чудові спроби об’єднати ці окремі теорії, а саме створивши теорію струн, математика за теоріями залишається несумісною. Проте нове дослідження Антуана Тилло з Інституту квантової оптики ім. Макса Планка в Гархінгу, в Німеччині, показує, що гравітація може бути атрибутом випадкових коливань на квантовому рівні, що замінить тяжіння як більш фундаментальну теорію і поставить нас на шлях до створення єдиної теорії фізичного Всесвіту.
Модель Тиллоу
У квантовій теорії стан частинки описується його хвильовою функцією. Ця функція дозволяє теоретикам передбачати ймовірність того, що частинка буде в тому чи іншому місці. Однак, перш ніж акт перевірки здійснюється за допомогою вимірювань, ніхто точно не знає, де буде частинка, або якщо вона навіть існує. У науковому плані акт спостереження “руйнує” хвильову функцію.
Ось питання про квантову механіку: вона не визначає, що таке вимірювання. Хто – чи що – спостерігач? Свідома людина? Скориставшись усіма поясненнями до спостережуваних явищ, ми застрягли між парадоксами, подібними до кота Шредінгера, який пропонує нам розглянути рівні можливості, так як кіт, наскільки нам відомо, одночасно і мертвий і живий у коробці, і залишиться там таким же, поки ми не піднімемо кришку.
Однією з спроб вирішити цей парадокс є модель Ghirardi-Rimini-Weber (GRW) з кінця 80-х років. Вона включає випадкові “спалахи”, які можуть призвести до мимовільного розпаду хвильових функцій у квантових системах. Це спрямовано на те, щоб залишити результат прихованим, заважаючи спостереженню людей.
Тиллоу змінював цю модель, щоб продовжити квантову теорію, щоб охопити гравітацію. Коли після спалаху спадає хвильова функція, і частка досягає свого остаточного положення, то гравітаційне поле починає існувати в той самий точний момент у просторі-часі. У досить великому масштабі квантові системи мають багато часток, що проходять через незліченні спалахи.
Відповідно до теорії Тиллоу, таким чином створюється коливаюче гравітаційне поле, а гравітаційне поле, вироблене внаслідок цих флуктуацій, сумісне з теорією гравітації Ньютона. Якщо гравітація походить від квантових процесів, але все-таки веде себе в класичному (або ньютонівському) способі, то те, що ми маємо, – це “напівкласична” теорія.
Проте Клаус Хорнбергер з університету Дуйсберга-Ессена в Німеччині попереджає науковий світ, що перед вирішенням напівкласичного рішення Тиллоу, воно може бути серйозно розглянуто як об’єднуюча теорія фундаментальних сил, що лежать в основі всіх сучасних фізичних законів.
Але ключ до всіх єдиних теорій у фізиці – це терпіння. Як і кот Шредінгера, одне тільки бажання знати не може заповнити прогалини того, що ми просто ще не знаємо.
