Какво е квантова природа на гравитацията?
Гравитацията, силата, която държи краката ни на земята и планетите в орбита, е неразделна част от нашето всекидневие. Въпреки повсеместното си разпространяване, същинската природа на гравитацията остава мистерия. Учените към момента се борят с въпроса дали гравитацията е фундаментално геометричен феномен, както е препоръчано от Айнщайн, или се ръководи от законите на квантовата механика.
В изследване, оповестено в Physical Review X, откриватели от Амстердам и Улм предложиха новаторски опит, който може да хвърли светлина върху този древен въпрос.
Лудовико Лами, математически физик от Университета на Амстердам и QuSoft, и сътрудниците му са проектирали нов метод, който заобикаля провокациите, пред които са изправени предходните пробни оферти.
Квантово-гравитационна главоблъсканица
Стремежът към сливане на квантовата механика и гравитационната физика е едно от най-значимите провокации в актуалната просвета. Напредъкът в тази област е възпрепятстван от невъзможността да се организират опити в режими, при които както квантовите, по този начин и гравитационните резултати са от голяма важност.
Както един път сподели носителят на Нобелова премия Роджър Пенроуз, ние даже не знаем дали една комбинирана доктрина на гравитацията и квантовата механика ще изисква „ квантуване на гравитацията “ или „ гранитизиране на квантовата механика “.
„ Централният въпрос, в началото подложен от Ричард Фейнман през 1957 година, е да се разбере дали гравитационното поле на солиден обект може да влезе в по този начин наречената квантова суперпозиция, където би било в няколко положения по едно и също време “, изяснява Лами.
„ Преди нашата работа главната концепция за пробно решение на този въпрос беше да се търси гравитационно индуцирано усложнение – метод, по който отдалечени, само че свързани маси могат да споделят квантова информация. Съществуването на такова преплитане би фалшифицирало хипотезата, че гравитационното поле е чисто локално и класическо “, продължи той.
Преодоляване на алтернативата за делокализация
Основната спънка в предходните пробни оферти е основаването на отдалечени, само че свързани солидни обекти, известни като делокализирани положения.
Най-тежкият обект, за който е следена квантова делокализация досега, е огромна молекула, която е доста по-лека от най-малката маса на източника, чието гравитационно поле е намерено. Това противоречие тласна вярата за пробна реализация десетилетия в бъдещето, написа meteobalkans.com.
Проектиране на нов опит за превъзмогване на възможностите
Лами и сътрудниците му предложиха евентуално решение на тази невъзможност. Техният опит има за цел да разкрие квантовостта на гравитацията, без да генерира никакво усложнение.
„ Нашият екип проектира и изследва клас опити, включващи система от солидни „ хармонични осцилатори “ – да вземем за пример торсионно махало, всъщност сходно на това, което Кавендиш употребява в своя фамозен опит от 1797 година за премерване на силата на гравитационната мощ “, изяснява Лами.
„ Ние откриваме математически строги граници на избрани пробни сигнали за квантовост, които локалната класическа гравитация не би трябвало да може да преодолее. Ние деликатно анализирахме пробните условия, нужни за използване на нашето предложение в действителни опити, и открихме, че макар че към момента е нужна известна степен на софтуерен прогрес, сходни опити в действителност биха могли да бъдат постижими скоро ", добавя ученият.
Теория за силата на заплитането
Изненадващо, откривателите към момента разчитат на математическата машина на теорията на заплитането в квантовата осведомителна просвета, с цел да проучват своя опит, макар неналичието на физическо усложнение.
Лами разяснява: „ Причината е, че макар че заплитането не съществува физически, то към момента е там в духа – в прецизен математически смисъл. Достатъчно е, че е могло да се генерира усложнение ".
Нова епоха на проучване на квантовата гравитация
В резюме, проучването на Лами и сътрудниците му от Амстердам и Улм отваря нова глава в устрема да се разкрие квантовата природа на гравитацията.
Тяхното новаторско пробно предложение, което разчита на математическата рамка на теорията на заплитането, без да изисква физическо усложнение, ни приближава до отговора на фундаменталния въпрос, подложен от Ричард Файнман преди повече от шест десетилетия.
Тъй като софтуерният напредък продължава да напредва, реализацията на този опит става все по-осъществима, обещавайки да хвърли светлина върху една от най-дълбоките мистерии в актуалната физика. Последствията от това проучване се простират надалеч оттатък сферата на теоретичната физика, защото едно по-задълбочено схващане на връзката сред квантовата гравитация може да революционизира нашето усещане за Вселената и нашето място в нея.
Пълното проучване е оповестено в списанието Physical Review X.
