Forskere har oppdaget en potensiell bro mellom generell relativitet og kvantemekanikk - to fremtredende fysiske teorier - og dette kan føre til at fysikere tenker om selve naturen til rom og tid.
Albert Einsteins generelle relativitetsteori beskriver tyngdekraften som en geometrisk egenskap av rom og tid. Jo mer massiv objektet er, desto mer føles dets forvrengning i romtid og denne forvrengningen som tyngdekraften.
På 1970-tallet bemerket fysikerne Stephen Hawking og Jacob Beckenstein forholdet mellom overflaten til sorte hull og deres mikroskopiske kvantestruktur, som bestemmer deres entropi. Dette betydde den første erkjennelsen av at det er en sammenheng mellom generell relativitet og kvantemekanikk, rapporterer vnauke.in.ua
Mindre enn tre tiår senere observerte den teoretiske fysikeren Juan Maldacena en annen sammenheng mellom tyngdekraften og kvanteverdenen. Dette forholdet har ført til opprettelsen av en modell som antyder at romtid kan opprettes eller ødelegges ved å variere mengden av sammenfiltring mellom forskjellige overflater på et objekt.
Med andre ord betyr dette at selve romtiden, i det minste som definert i modellene, er et produkt av fletting mellom objekter.
For å utforske denne tankegangen videre, bestemte Chungjun Cao og Sean Carroll fra California Institute of Technology (CalTech) seg for å se om de faktisk kunne utlede de dynamiske egenskapene til tyngdekraften (som kjent fra generell relativitet) ved å bruke strukturen der romtiden kommer ut fra kvante innvikling. Forskningen deres ble nylig publisert i arXiv.
Ved hjelp av et abstrakt matematisk konsept kalt Hilbert space, var Cao og Carroll i stand til å finne likheter mellom ligningene som styrer kvanteforvikling og Einsteins ligninger om generell relativitet. Dette bekrefter ideen om at romtid og tyngdekraft oppstår som følge av forvikling.
"En av de mer åpenbare er å teste om relativitetssymmetriene er gjenopprettet i denne strukturen, spesielt ideen om at fysikkens lover er uavhengige av hvor raskt du beveger deg gjennom rommet," sa Carroll.
Kampanjevideo:
Teorien om alt
I dag kan nesten alt vi vet om de fysiske aspektene i vårt univers forklares med generell relativitet eller kvantemekanikk. Førstnevnte gjør en god jobb med å forklare aktivitet på veldig store skalaer, for eksempel planeter eller galakser, mens sistnevnte hjelper oss med å forstå veldig små skalaer, som atomer og subatomære partikler.
Imidlertid ser de to teoriene ut til å være uforenlige med hverandre. Dette førte til at fysikere søkte en unnvikende "teori om alt" - en enkelt struktur som ville forklare det hele, inkludert rom og tid.
Siden tyngdekraft og romtid er en viktig del av "alt", sa Carroll at han mener forskningen han og Cao har gjort, kan bidra til å finne en teori som forener generell relativitet og kvantemekanikk.
Vår forskning snakker ennå ikke om andre naturkrefter, så vi er fortsatt ganske langt fra å 'lage en teori om alt,' sa han.
Men hvis vi kunne finne en slik teori, kan det hjelpe oss med å svare på noen av de største spørsmålene forskere står overfor i dag. Vi kan endelig forstå den sanne naturen til mørk materie, mørk energi, sorte hull og andre mystiske romobjekter.
Forskere får allerede innblikk i kvanteverdenens evne til å forbedre databehandlingssystemene våre radikalt, og en teori om alt kan potensielt øke hastigheten på prosessen ved å avsløre nye perspektiver på en fortsatt stort sett forvirret verden.
