Эйнштейн мог ошибаться, и квантовая гравитация существует: физики создали новую теорию

Исследование опубликовано в журнале Reports on Progress in Physics, пишет Space.

В основе новой теории физики лежит переосмысление того, как гравитация ведет себя на фундаментальном уровне. Если квантовая теория поля описывает такие силы, как электромагнитное, слабое и сильное взаимодействие, то гравитация является исключением. Лучше всего гравитацию описывает общая теория относительности Эйнштейна, которая показывает, что эта сила является искривлением геометрии пространства-времени с помощью массы. Все попытки объединить квантовую теорию с общей теорией относительности сталкиваются с математическими несоответствиями. То есть эти теории не могут работать вместе, а потому нужна "теория всего", которая бы описывала все четыре силы природы вместе. И авторы исследования сделали шаг вперед к созданию такой теории.

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

На пути к созданию теории квантовой гравитации

Физики в своей теории переосмыслили гравитацию таким образом, что новый подход отражает структуру квантовой теории поля. То есть этот подход к квантовой гравитации напоминает формулировку трех других главных взаимодействий в Стандартной модели физики элементарных частиц.

В новой теории гравитация вместо того, чтобы создаваться с помощью искривления пространства-времени создается четырьмя взаимосвязанными полями, каждое из которых похоже на поле, управляющее электромагнетизмом. Эти поля реагируют на массу так же, как электрические и магнитные поля реагируют на заряд и ток. Они также взаимодействуют друг с другом и с полями Стандартной модели физики элементарных частиц таким образом, что воспроизводят общую теорию относительности, но при этом позволяют включать квантовые эффекты.

Новая теория обходит математические проблемы, которые не давали возможности объединить квантовую теорию поля и общую теорию относительности. При этом новая теория в отличие от других теорий квантовой гравитации не требует наличия еще не обнаруженных частиц и сил, а основана на знакомой физике. Это означает, что данную теорию можно проверить без изменения законов физики.

Хотя предварительные расчеты показывают, что новая теория хорошо себя ведет при обычных проверках согласованности между квантовым миром и гравитацией, полное доказательство ее согласованности еще предстоит разработать.

Также новую теорию пока нельзя применить для объяснения такие загадок как истинная природа сингулярности черной дыры или физики Большого взрыва, с которого началась Вселенная. Ученые говорят, что более усовершенствованная теория сможет объяснить эти загадки в будущем.

Еще одна проблема состоит в том, что пока проверить эффекты квантовой гравитации невозможно с помощью существующих приборов. Но ученые говорят, что их теория не включает регулируемых параметров, а потому любые эксперименты по изучению поведения квантовой гравитации, могут подтвердить или опровергнуть новое предложение.

"Теория всего" и квантовая гравитация

Квантовая гравитация должна объединить две несовместимые теории.

• Общая теория относительности Эйнштейна описывает гравитацию и прекрасно работает для описания больших масштабов, то есть планет, звезд, галактик и Вселенной в целом.
• Квантовая механика описывает поведение материи на микроскопическом уровне, то есть на уровне атомов и частиц. Она успешно описывает сильное, слабое и электромагнитное взаимодействие.

Проблема возникает, когда физики пытаются применить квантовую механику к гравитации, особенно в экстремальных условиях, где гравитация становится невероятно сильной в очень малых масштабах. Это происходит, например, в центре черных дыр, где находится сингулярность сингулярность, или же в первые мгновения после Большого Взрыва, когда вся Вселенная была сжата до невообразимо малых размеров.

Когда физики пытаются представить гравитацию как квантовое поле, то стандартные методы квантовой теории поля дают бесконечные и бессмысленные результаты. Поэтому нужна "теория всего", которая бы дала полную картину реальности.

Также Фокус писал еще об одном исследовании, в котором физики предложили свой способ объединить квантовую теорию с общей теорией относительности Эйнштейна.

Как уже писал Фокус, физики впервые создали жидкий углерод и это открывает путь к безграничной энергии. Ученые впервые создали жидкий углерод с помощью мощного лазера и впервые изучили в лаборатории его структуру. Ранее считалось, что это невозможно.