Нова теория може най-накрая да обедини общата теория на относителността на Айнщайн с квантовия свят

В две статии, публикувани едновременно от Университетския колеж в Лондон (UCL) физици може би най-накрая са разработили теория, която може да обедини теорията на относителността на Айнщайн със странния свят на квантовата механика. Ако теорията е вярна, тя би могла да реши един от най-сложните проблеми на последните векове, свързан с разбирането ни за функционирането на Вселената и природата на материята.

Решен ли е проблем, продължил цяло столетие?

Основата на съвременната физика се крепи на две фундаментални теории: квантовата теория и общата теория на относителността на Айнщайн. Квантовата теория управлява поведението на най-малките частици във Вселената, докато общата теория на относителността на Айнщайн обяснява гравитацията чрез кривината на пространство-времето. Тези две теории обаче си противоречат вече повече от век и все още не е намерено решение на противоречието им – или поне досега.

Много учени смятат, че теорията на Айнщайн трябва да бъде променена, за да се впише в рамките на квантовата теория. Два от най-изявените претенденти за квантова теория на гравитацията са „теорията на струните“ и „контурната квантова гравитация“.

Според нова статия в Physical Review X (PRX) на професор Джонатан Опенхайм от катедрата по физика и астрономия на Калифорнийския университет в Лондон обаче широко разпространената идея, че пространство-времето се управлява от квантовата теория, може да не е точна. В статията си Опенхайм предлага алтернативен подход, като предполага, че пространство-времето може да е класическо, а не квантово, като по този начин оспорва настоящия консенсус.

За тази цел, вместо да модифицира пространство-времето, теорията – наречена „постквантова теория на класическата гравитация“, той модифицира квантовата теория и предвижда вътрешно нарушение на предсказуемостта, опосредствано от самото пространство-време. Това води до непредсказуеми флуктуации в пространство-времето, по-големи от предсказаните от квантовата теория. По този начин теглото на обектите става непредсказуемо при прецизни измервания.

„Това откритие поставя под въпрос разбирането ни за фундаменталната природа на гравитацията, но също така предлага пътища за изследване на потенциалната ѝ квантова природа.“

обяснява съавторът Зак Уелър-Дейвис, който като докторант в UCL помага за разработването на експерименталното предложение и има ключов принос към самата теория

Професор Опенхайм сам е написал първата статия, а втората е написана от негови бивши докторанти. Във втората се обсъждат последиците от теорията и се предлага експеримент за нейната проверка. Изследването включва измерване на маса с висока точност, за да се наблюдава дали теглото ѝ се променя с течение на времето.

Новата теория се нуждае от проверка

Например, Международното бюро за мерки и теглилки във Франция редовно претегля маса с тегло 1 килограм. Авторите предлагат това да бъде използвано за проверка на теорията. Ако при измерванията на тази маса от 1 килограм се наблюдават колебания по-малки от изискваните за математическа последователност, теорията може да бъде обявена за невалидна.