Теория всего. Ученые смогли объединить теорию относительности Эйнштейна и квантовую механику

Более 100 лет назад появились две главные теории, которые объясняют нашу Вселенную – квантовая механика и общая теория относительности Эйнштейна. На протяжении десятилетий обе теории подверглись усовершенствованиям и тщательным проверкам, что доказало их истинность. Но каждая из теорий по отдельности не может объяснить все происходящее во Вселенной, а если их объединить, то они противоречат друг другу. Уже многие десятилетия физики пытаются вывести теорию, которая смогла бы объединить их, так называемую теорию всего. Пока что на это звание претендуют два кандидата – теория струн и теория под названием петлевая квантовая гравитация. Но авторы новой статьи, опубликованной в журнале Physical Review X, предложили новую теорию объединения, пишет IFLScience.

В Фокус.Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и увлекательные новости из мира науки!

Сейчас вся физика основа на квантовой теории, которая объясняет самые мелкие частицы во Вселенной и общей теории относительности Эйнштейна, которая объясняет гравитацию через искривление пространства-времени. Если их объединить, то окажется, что теории противоречат друг другу.

Считается, что для преодоления противоречий теорию относительности Эйнштейна нужно изменить или "квантовать", то она соответствовала квантовой теории. Таким образом можно вывести теорию всего и пока что главными кандидатами на это звание являются теория струн и петлевая квантовая гравитация. Но авторы новой статьи предложили новый вариант для объединения двух теорий – он получил название постквантовая теория классической гравитации. В этой теории, пространство-время не "квантовано".

Ученые считают, что для преодоления противоречий в главных теориях физики, нужно принять во внимание что пространство-время состоит из отдельных ступеней, которые намного меньше, чем все, что можно измерить. В этой теории меняется квантовая механику, при этом пространство-время остается классическим и не подчиняется квантовой теории. Это приводит к случайным и сильным колебаниям пространства-времени, которые превышают предусмотренные квантовой теорией, что делает видимый вес объектов непредсказуемым, если его измерить достаточно точно.

По словам авторов статьи, они предлагают фундаментальную теорию, которая совмещает противоречивые основные теории физики, где пространство-время не "квантуется".

Ожидается, что пространство-время будет иметь колебания энергии, в результате которых частицы и античастицы возникают на мгновение, прежде чем исчезнуть. В постквантовой теории классической гравитации эти колебания еще более сильные по сравнению с квантованной картиной пространства-времени. Именно эти колебания позволяют проверить новую теорию.

По словам ученых, если измерить массу и вес объекта с высокой точностью, то можно определить, является ли пространство-время классическим. Колебания со временем изменят измеренный вес, и если ученые не увидят крошечные изменения, значит постквантовая теория классической гравитации не работает.

Авторы статьи пишут, что если пространство-время не имеет квантовой природы, то должны существовать случайные колебания кривизны пространства-времени, которые имеют особые признаки и их можно проверить экспериментальным путем.

Как уже писал Фокус, ученые запустили самый большой в мире экспериментальный термоядерный реактор. Он предназначен для того, чтобы физики смогли получить не просто термоядерную энергию в больших масштабах, а чтобы на ее производство было затрачено намного меньше энергии, чем получено на выходе.