„Размита“ гравитация: Нова хипотеза за структурата на Вселената

Учените продължават да търсят начини да обединят теориите, които описват законите на макро и микросвета. Теорията на относителността на Алберт Айнщайн отлично обяснява поведението на обектите в мащаба на Вселената, но среща трудности, когато става въпрос за квантовата механика. Множество физици се опитват да създадат единна теория, която да обедини тези две фундаментални области. При това някои от тях предлагат незначителни промени в теорията на относителността, а други – радикални изменения.

Преразглеждане на теорията на относителността е модифицираната Нютонова динамика (MOND). Тази хипотеза отрича необходимостта от понятия като тъмна материя, която засега остава хипотетична, въпреки че нейното присъствие е наблюдавано в космическите явления. Въпреки това повечето физици посочват, че MOND има своите недостатъци, така че търсенето на алтернативни решения продължава.

Един такъв подход е теорията за „размитите“ гравитационни сили, предложена от група учени от Националния технически университет в Атина, Гърция.

Те публикуват статия в списание Progress of Physics, в която подробно описват своето виждане за промени в теорията на Айнщайн. В основата на тяхната хипотеза е предположението, че пространство-времето може да не е непрекъснато, както обикновено се смята, а дискретно, както материята се състои от атоми. Тази идея се обсъжда от учените от десетилетия, но засега няма начин експериментално да се потвърди това предположение, защото подобни изследвания изискват работа на ниво невероятно малки стойности – от порядъка на дължината на Планк, която е около 10^20 пъти по-малка от диаметъра на протона.

Авторите на хипотезата обаче отиват по-далеч и предлагат пространство-времето да е не само дискретно, но и некомутативно. В обикновената геометрия редът на умножение на координатите няма значение: резултатът винаги е един и същ. В тази нова теория обаче „размитата“ гравитация предполага, че резултатът от операцията може да зависи от реда на умножение на пространствените координати.

Същността на некомутативната геометрия се състои в това, че когато пространствено-времевите координати се разглеждат като величини, които не се подчиняват на комутативния закон, това може да доведе до квантова структура на много малки разстояния, близки до дължината на Планк. Тази нова насока на мислене ни позволява да изследваме фундаменталните взаимодействия в света на елементарните частици, които все още са трудни за обяснение в рамките на съществуващите теории.

Въпреки това, както често се случва с алтернативните хипотези, „размитата“ гравитация има своите ограничения. По-специално тя не обяснява такива фундаментални сили като електромагнетизма, слабите и силните ядрени взаимодействия. За да решат този проблем, авторите на статията предлагат да се разглежда пространство-време с по-висока размерност.

Според статията добавянето на допълнителни, дискретни и некомутативни посоки към времето и трите пространствени измерения може да доведе до взаимодействия на елементарните частици, подобни на наблюдаваните в природата. Теорията на „размитата“ гравитация обаче предполага, че отклоненията от общата теория на относителността ще започнат да се появяват едва в мащабите на дължината на Планк, което ги прави недостъпни за сегашните технологии, включително за най-мощните ускорители на частици.

Така, докато учените не успеят да разрешат противоречията между квантовата механика и класическата физика, те ще продължат да търсят отговори както в четириизмерното, така и в многоизмерното пространство.