Теорія всього. Учені змогли об'єднати теорію відносності Ейнштейна і квантову механіку

Понад 100 років тому з'явилися дві головні теорії, які пояснюють наш Всесвіт, — квантова механіка і загальна теорія відносності Ейнштейна. Протягом десятиліть обидві теорії зазнали удосконалень і ретельних перевірок, що довело їхню істинність. Але кожна з теорій окремо не може пояснити все, що відбувається у Всесвіті, а якщо їх об'єднати, то вони суперечать одна одній. Уже багато десятиліть фізики намагаються вивести теорію, яка змогла б об'єднати їх, так звану теорію всього. Поки що на це звання претендують два кандидати — теорія струн і теорія під назвою петльова квантова гравітація. Але автори нової статті, опублікованої в журналі Physical Review X, запропонували нову теорію об'єднання, пише IFLScience.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найцікавіші новини зі світу науки!

Наразі вся фізика базується на квантовій теорії, яка пояснює найдрібніші частинки у Всесвіті та загальній теорії відносності Ейнштейна, що пояснює гравітацію через викривлення простору-часу. Якщо їх об'єднати, то виявиться, що теорії суперечать одна одній.

Вважається, що для подолання суперечностей теорію відносності Ейнштейна потрібно змінити або "квантувати", щоб вона відповідала квантовій теорії. У такий спосіб можна вивести теорію всього і поки що головними кандидатами на це звання є теорія струн і петльова квантова гравітація. Але автори нової статті запропонували новий варіант для об'єднання двох теорій — він отримав назву постквантова теорія класичної гравітації. У цій теорії, простір-час не "квантований".

Науковці вважають, що для подолання суперечностей у головних теоріях фізики, потрібно взяти до уваги, що простір-час складається з окремих щаблів, які є набагато меншими, ніж усе, що можна виміряти. У цій теорії змінюється квантова механіка, при цьому простір-час залишається класичним і не підпорядковується квантовій теорії. Це призводить до випадкових і сильних коливань простору-часу, які перевищують передбачені квантовою теорією, що робить видиму вагу об'єктів непередбачуваною, якщо її виміряти досить точно.

За словами авторів статті, вони пропонують фундаментальну теорію, яка поєднує суперечливі основні теорії фізики, де простір-час не "квантується".

Очікується, що простір-час матиме коливання енергії, внаслідок яких частинки та античастинки виникають на мить, перш ніж зникнути. У постквантовій теорії класичної гравітації ці коливання ще сильніші порівняно з квантованою картиною простору-часу. Саме ці коливання дають змогу перевірити нову теорію.

За словами вчених, якщо виміряти масу і вагу об'єкта з високою точністю, то можна визначити, чи є простір-час класичним. Коливання з часом змінять виміряну вагу, і якщо вчені не побачать крихітні зміни, значить постквантова теорія класичної гравітації не працює.

Автори статті пишуть, що якщо простір-час не має квантової природи, то мають існувати випадкові коливання кривизни простору-часу, які мають особливі ознаки і їх можна перевірити експериментальним шляхом.

Як уже писав Фокус, вчені запустили найбільший у світі експериментальний термоядерний реактор. Він призначений для того, щоб фізики змогли отримати не просто термоядерну енергію у великих масштабах, а щоб на її виробництво було витрачено набагато менше енергії, ніж отримано на виході.