Самый животрепещущий вопрос в современной физике — как общая теория относительности, описывающая гравитацию и пространство-время в больших масштабах, стыкуется с квантовой механикой — законами микромира. Есть множество гипотетических решений, но ни одно не доказано; более того, большинство из них до сих пор не удалось ни окончательно опровергнуть, ни даже строго проверить.
Профессор Джонатан Оппенгейм из Университетского колледжа Лондона разработал так называемую теорию постквантовой гравитации. Она хорошо согласуется с квантовой механикой, но пугающе радикальна. В журнале Physical Review X физик развил математический аппарат теории и предложил несколько способов ее проверки.
Основная идея его состоит в том, что ни гравитация, ни пространство-время не квантуются — это непрерывные фундаментальные сущности. В новой статье авторы выстраивают длинную цепочку сложных математических выкладок и моделируют, как такое неквантовое пространство-время взаимодействует с заключенными в нем квантовыми силами, частицами и полями.
Среди эффектов, которые следуют из этих расчетов — странная стохастичность (случайность) в самом пространстве-времени. Когда мы думаем о времени, мы обычно представляем себе равномерно тикающие часы, где каждый следующий удар отделен от предыдущего одинаковыми интервалами. В постквантовой гравитации в этих интервалах возможны крошечные случайные флуктуации. Они происходят в слишком малых масштабах, чтобы можно было их заметить, но делают течение времени зыбким и непредсказуемым.
Зыбкое время и кот Шредингера
Эти эксперименты уже проектируются, хотя до достижения необходимой точности, чтобы реально проверить постквантовую гравитацию, могут пройти десятилетия. Совсем недавно было показано, что такие проверки в принципе возможны — разработка датчиков и вычисление необходимых параметров станет еще одной колоссальной задачей. Но даже несмотря на спорность самой теории, многие физики согласны, что эти эксперименты стоит провести.
«Если бы мы получили экспериментальное подтверждение справедливости постквантовой гравитации, это было бы грандиозным событием, прежде всего потому, что она кардинально отличалась бы от всех остальных взаимодействий, которые мы анализировали на протяжении прошлого века», — говорит Фабиано.
Гравитация всегда в чем-то отличалась от других фундаментальных сил — например, она гораздо слабее их — но идея, что ее природа настолько иная, стала бы настоящей революцией в физике. Остается дождаться результатов экспериментов.
Астрономы проверили, как работает гравитация на масштабах Вселенной
Физики измерили гравитацию точнее, чем когда-либо ранее
Физики измерили гравитацию почти на квантовом уровне, открыв дорогу к «теории всего»
Подписывайтесь и читайте «Науку» в MAX