Теорія всього: учені вперше об'єднали квантову фізику і теорію відносності Ейнштейна

Фізики вперше створили математичну структуру, яка доводить, що загальна теорія відносності Ейнштейна узгоджується з квантовою фізикою. Автори дослідження, опублікованого в журналі Astroparticle Physics, стверджують, що їхня теорія може кинути виклик основам фізики і змінити розуміння Всесвіту, пише Interesting Engineering.

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

Загальна теорія відносності Ейнштейна пояснює, як працює гравітація. Вона свідчить, що масивні об'єкти викривляють тканину простору й часу навколо себе. І що масивніший об'єкт, то більше відчувається його гравітаційний вплив. Насправді теорія відносності описує, як працює Всесвіт у великих масштабах.

Квантова фізика займається вивченням поведінки найкрихітніших фундаментальних частинок, з яких складається Всесвіт. Зокрема, квантова фізика вивчає, як частинки можуть існувати в кількох станах або місцях одночасно до того, як їх не виміряли вчені. Таку дивну поведінку мають лише частинки, але не великі об'єкти.

А щоб описати повністю всю природу Всесвіту, потрібно об'єднати загальну теорію відносності Ейнштейна і квантову фізику. Водночас ці дві теорії описують Всесвіт по-різному, а тому досі так і не вдалося створити так звану теорію всього.

Спроби примирити дві теорії призводили до суперечливих результатів, що ускладнювало об'єднання їх в одну єдину структуру, яка б описала як великомасштабний космос, так і крихітний квантовий світ.

Наприклад, загальна теорія відносності та квантова фізика не працюють разом, коли йдеться про опис чорних дір. Теорія Ейнштейна свідчить, що ядро чорної діри нескінченно щільне, тоді як квантова фізика припускає, що такі нескінченності не можуть існувати.

Провідні теорії у фізиці потрібно об'єднати, щоб можна було описати Всесвіт одночасно у всіх масштабах. Це важливо, адже багато об'єктів або явищ, як-от чорні діри або Великий вибух, імовірно, є результатами умов, у яких як квантова фізика, так і загальна теорія відносності відігравали свою роль. Без об'єднання двох теорій неможливо повністю зрозуміти фундаментальну основу, наприклад, квантової гравітації.

Для об'єднання двох непримиренних теорій фізики створили математичну структуру, яка, за їхніми словами, перевизначила масу і заряд фундаментальних частинок лептонів у термінах взаємодій між енергією поля і кривизною простору-часу.

Фізики кажуть, вони довели, що рівняння поля Ейнштейна із загальної теорії відносності насправді є релятивістським квантово-механічним рівнянням.

Автори дослідження зазначають, що створене ними рівняння коваріантне в просторі-часі та інваріантне щодо будь-якого масштабу Планка. Тому константи Всесвіту можна звести тільки до двох величин: довжини Планка і часу Планка.

Тому теорія фізиків може пояснити всі фізичні явища в будь-яких масштабах у Всесвіті. Вчені стверджують, що їхня теорія може кинути виклик основам фізики і змінити розуміння Всесвіту.

Фокус уже писав про те, який компонент неіржавної сталі не дає змоги цьому сплаву іржавіти.

Також Фокус писав про те, чим небезпечна історична місія Polaris Dawn від SpaceX. Четверо непрофесійних астронавтів вирушать у космос так далеко, де ще не бували люди на космічних кораблях під час обертання навколо Землі. Також уперше у відкритий космос вийде не астронавт-професіонал.