Кажется, появилась новая теория всего.
Более века назад были выдвинуты две теории, объясняющие всю реальность: квантовая механика и общая теория относительности. Обе они были доработаны и усовершенствованы в течение десятилетий и прошли всестороннюю проверку. Это надежные теории. Но по отдельности они не могут объяснить всего, а вместе они, похоже, не работают. На протяжении десятилетий физики искали великую единую теорию, и были выдвинуты два основных кандидата: теория струн и квантовая петлевая гравитация. Теперь группа исследователей предложила новую.
Потребовалось пять лет испытаний и доводки и теперь эта новая теория представлена общественности. Они называют ее “постквантовой теорией классической гравитации”. Название, конечно, не такое броское, как у двух других претендентов, но есть и существенное отличие. Пространство-время в этой новой теории не квантуется.
Чтобы преодолеть разрыв между относительностью и квантовой механикой, было сделано предположение, что в конечном итоге пространство-время состоит из дискретных участков, гораздо меньших, чем всё, что мы можем измерить, но тем не менее дискретных. В этой теории меняется квантовая механика, а классическое пространство-время приводит к нарушению предсказуемости, как только вы достигаете достаточно высокой точности.
“Квантовая теория и общая теория относительности Эйнштейна математически несовместимы друг с другом, поэтому важно понять, как разрешается это противоречие. Следует ли квантовать пространство-время, или нам следует модифицировать квантовую теорию, или это что-то совершенно другое? Теперь, когда у нас есть последовательная фундаментальная теория, в которой пространство-время не квантуется, – это только догадка”, – сказал в своем заявлении профессор Джонатан Оппенгейм из Университетского колледжа Лондона.
Предполагается, что пространство-время имеет энергетические флуктуации, благодаря которым частицы и античастицы появляются на мгновение, а затем исчезают. В постквантовой теории классической гравитации эти колебания еще более сильны по сравнению с квантованной картиной пространства-времени. Хорошая новость заключается в том, что флуктуации позволяют проверить теорию.
Во второй работе, опубликованной в журнале Nature Communications, команда рассказала, как проверить теорию. Измерив массу и вес объекта с высокой точностью, они смогут определить, является ли пространство-время классическим. Колебания будут изменять измеряемый вес с течением времени, и если эти крошечные изменения не будут замечены, то постквантовую теорию классической гравитации можно будет исключить.
“Мы показали, что если пространство-время не имеет квантовой природы, то должны существовать случайные флуктуации кривизны пространства-времени, которые имеют определенную сигнатуру, которую можно проверить экспериментально”, – пояснил соавтор работы Зак Веллер-Дэвис.
“И в квантовой, и в классической гравитации пространство-время должно претерпевать сильные и случайные колебания вокруг нас, но в масштабах, которые мы пока не можем обнаружить. Но если пространство-время классическое, то флуктуации должны быть больше определенного масштаба, и этот масштаб можно определить в другом эксперименте, где мы проверим, как долго мы сможем держать тяжелый атом в суперпозиции, находясь в двух разных местах”.
Проверить это завтра не получится, но на это и не уйдет жизнь нескольких поколений. По оценкам некоторых исследователей, проверку на практике можно будет осуществить в течение двух десятилетий. И это хорошо, потому что профессор Оппенгейм, профессор Карло Ровелли и доктор Джефф Пенингтон, два последних сторонника квантовой петлевой гравитации и теории струн соответственно, заключили пари. Они ставят 5 000 к 1 на то, что пространство-время квантуется.
Основная статья, представляющая теорию, опубликована в Physical Review X.
Читайте также: Смелое решение квантовой загадки: всё вокруг лишь “игра” между наблюдателем и мирозданием?