Forskare har upptäckt en potentiell bro mellan allmän relativitet och kvantmekanik - två framstående fysiska teorier - och detta kan leda till att fysiker tänker om själva naturen i rum och tid.
Albert Einsteins allmänna relativitetsteori beskriver gravitation som en geometrisk egenskap av rum och tid. Ju mer massivt ett objekt, desto mer känns dess förvrängning i rymden och denna förvrängning som gravitation.
På 1970-talet noterade fysikerna Stephen Hawking och Jacob Beckenstein förhållandet mellan ytan på svarta hål och deras mikroskopiska kvantstruktur, som bestämmer deras entropi. Detta betecknade den första insikten att det finns ett samband mellan allmän relativitet och kvantmekanik, rapporterar vnauke.in.ua
Mindre än tre decennier senare observerade den teoretiska fysikern Juan Maldacena en annan koppling mellan gravitationen och kvantvärlden. Detta förhållande har lett till skapandet av en modell som föreslår att rymdtid kan skapas eller förstöras genom att variera mängden intrassling mellan olika ytarealer på ett objekt.
Med andra ord betyder detta att själva rymdtiden, åtminstone som definierad i modellerna, är en produkt av sammanflätning mellan objekt.
För att ytterligare utforska denna tankegång beslutade Chungjun Cao och Sean Carroll från California Institute of Technology (CalTech) att se om de faktiskt kunde härleda de dynamiska egenskaperna för gravitation (som är känt från allmän relativitet) genom att använda strukturen där rymdtid framgår av kvantitet förveckling. Deras forskning publicerades nyligen i arXiv.
Med hjälp av ett abstrakt matematiskt begrepp som heter Hilbert space kunde Cao och Carroll hitta likheter mellan ekvationerna som styr kvantförtrassling och Einsteins generella relativitetsekvationer. Detta bekräftar idén att rymdtid och tyngdkraft härrör från intrassling.
"En av de mer uppenbara är att testa om relativitetens symmetrier återställs i denna struktur, särskilt tanken att fysikens lagar är oberoende av hur snabbt du rör dig genom rymden," sa Carroll.
Kampanjvideo:
Teorin om allt
Idag kan nästan allt vi vet om de fysiska aspekterna av vårt universum förklaras med antingen allmän relativitet eller kvantmekanik. Den förstnämnda gör ett bra jobb med att förklara aktivitet på mycket stora skalor, såsom planeter eller galaxer, medan den senare hjälper oss att förstå mycket små skalor, såsom atomer och subatomära partiklar.
De två teorierna verkar dock vara oförenliga med varandra. Detta ledde till att fysiker sökte en svårfångad "teori om allting" - en enda struktur som skulle förklara allt, inklusive rymden och tidens natur.
Eftersom tyngdkraften och rymdtiden är en viktig del av "allt" sa Carroll att han tror att den forskning han och Cao har gjort kan hjälpa till att hitta en teori som förenar allmän relativitet och kvantmekanik.
"Vår forskning pratar ännu inte om andra naturkrafter, så vi är fortfarande ganska långt ifrån att" skapa en teori om allt ", sade han.
Men om vi kunde hitta en sådan teori kan det hjälpa oss att svara på några av de största frågorna som forskare står inför idag. Vi kan äntligen förstå den sanna naturen hos mörk materia, mörk energi, svarta hål och andra mystiska rymdföremål.
Forskare får redan insikt i kvantvärldens förmåga att radikalt förbättra våra datorsystem, och en teori om allt kan potentiellt påskynda processen genom att avslöja nya perspektiv på en fortfarande till stor del förvirrad värld.
