עיתון פרוע אומר ש'כבידה קוונטית' עשויה לצאת מיקום הולוגרפי

(חלקיק פיקסל/Getty Images)

בעשורים האחרונים לחייו, אלברט איינשטיין קיווה להתאחד התיאור שלו של כוח הכבידה עם מודלים קיימים של אלקטרומגנטיות תחת תיאוריית מאסטר אחת.

זה מסע שממשיך להציק לפיזיקאים תיאורטיים עד היום. שניים מהמודלים הטובים ביותר שלנו למציאות – של איינשטיין תורת היחסות הכללית וחוקי מכניקת הקוונטים - אינם ניתנים לטבילה כמו שמן ומים.

לא משנה איך ייראה שילוב של השניים, זה כמעט בוודאות יחשוף יסודות ליקום שלא דומים לשום דבר שאנחנו יכולים לדמיין.



תגלית מתמטית שפורסמה לאחרונה מתארת ​​את הופעת כוח הכבידה בתוך מה שנקרא 'הולוגרפי' של היקום; הוא נמצא על ידי צוות חוקרים מאוניברסיטת צ'אלמרס לטכנולוגיה בשבדיה ו-MIT בארה'ב.

ככל שזה יישמע מוזר, זה המקום הטוב ביותר עבורנו להתחיל בחיפוש אחר הבנה מלאה של האופן שבו החלל, הזמן והחומר עולים מחוקים עמוקים יותר.

'כאשר אנו מחפשים תשובות לשאלות בפיזיקה, אנו מובילים לעתים קרובות לגילויים חדשים גם במתמטיקה', אומר מתמטיקאי אוניברסיטת צ'למרס, דניאל פרסון.

'אינטראקציה זו בולטת במיוחד בחיפוש אחר כוח המשיכה הקוונטי - שם קשה מאוד לבצע ניסויים.'

למרות יכולתם הדיסקרטית לחזות את ההתנהגות של כל דבר, מקפיצות אלקטרונים ועד חור שחור בליטות עם דיוק מדהים, פיזיקת קוונטים ו תורת היחסות הכללית נובעים משתי מערכות מחשבה שונות מאוד.

היקום הקוונטי הוא גוש, ועם זאת מעורפל במבט מקרוב, כמו פיקסלים שמטשטשים לבלגן מבלבל של צבע כשאתה לוחץ את הפנים שלך על המסך.

תורת היחסות הכללית מסתמכת על רצף חלק של מרחב וזמן שמתעקל בתגובה למסה בשכנוע ברור, אפילו כשמסתכלים על הסקאלה הקטנה ביותר.

ישנן מטפורות אחרות שאנו יכולים להשתמש בהן כדי לתאר כיצד היקום עשוי לפעול, כל אחת עם מסגרות מתמטיות משלה, כל אחת קצת יותר מעורפלת מהקודמת.

חלקם מערבים הוספת ממדים בלתי נראים עטוף בגיאומטריות מרתקות. העיקרון ההולוגרפי בו משתמשים החוקרים כאן הוא דוגמה מוזרה הכוללת לקיחת ממדים רָחוֹק .

אתה יכול לחשוב על זה כך: כל המידע שמספר כיצד חלקיקים דוחפים ונמשכים זה לזה מקודד על משהו שדומה יותר למשטח שטוח מאשר המרחב התלת-ממדי שאנו חושבים שאנו חיים בו, לא שונה מהאופן שבו מופיעה תחושת עומק כאשר אתה מסתכל על מדבקה שטוחה והולוגרפית.

יש סיבה טובה לחשוב על פיזיקה כך. גרסאות קוונטיות של כוח הכבידה המוטמעות במרחב זמן 4D הופכות במהרה למורכבות ביותר ובלתי ניתנות לביצוע.

אם המרחב הזמן שלנו היה מתעקל מספיק אחורה על עצמו כדי ליצור מעין גליל, יהיה לו בהכרח גבול 'שטוח'. זה גם במקרה שלתיאוריות המעורפלות האלה של כוח הכבידה הקוונטי יהיו תיאוריות מתאימות על הגבול הזה, תיאוריות הרבה יותר פשוטות לעבוד עם.

מאמר חדש זה מערבב ביעילות מודלים שונים השולטים בחלקיקים ובגלים שלהם וכיצד הם משתנים בשדות בתוך סביבה הולוגרפית, כדי לנחות על המקבילה המתמטית של כוח הכבידה הפועלת כתוצאה טבעית של אינטראקציות אלה.

״האתגר הוא לתאר איך כוח הכבידה מתעורר בתור תופעה 'מתהווה' . כשם שתופעות יומיומיות – כמו זרימת נוזל – עולות מהתנועות הכאוטיות של טיפות בודדות, אנו רוצים לתאר כיצד כוח הכבידה יוצא ממערכת מכנית קוונטית ברמה המיקרוסקופית. אומר המתמטיקאי רוברט ברמן, גם אוניברסיטת צ'למרס.

כבונוס, עבודה חדשה זו יכולה גם להצביע על הדרך להסברים על תופעות אחרות בקנה מידה גדול, כמו הדלק המתרחב היקום שאנו מכנים כיום אנרגיה שחורה .

ככל שהמתמטיקה תהיה אלגנטית, לתיאורטיקנים יש את המותרות למלא את עבודתם בסייגות והנחות כדי למצוא דפוסים חדשים ומסקרנים. לדוגמה, האם היקום שלנו מתעקל חזרה על עצמה מספיק כדי לקבל את סוג הגבול הדרוש לעיקרון ההולוגרפי היא שאלה פתוחה בפני עצמה, שאלה שקוסמולוגים בודדים משוכנעים בה.

ובכל זאת, כשאתה מנסה לפתור בעיה שאפילו איינשטיין לא הצליח לפתור, להתחיל עם הבלתי נתפס זו לא דרך רעה להתחיל.

מחקר זה פורסם ב תקשורת טבע .

אודותינו

פרסום עובדות עצמאיות ומוכחות של דיווחים על בריאות, מרחב, טבע, טכנולוגיה וסביבה.