Квантовая гравитация: физики приблизились к созданию теории, которая изменит понимание Вселенной

Физики предложили способ, который поможет пролить свет на квантовую гравитацию. Гравитация — это единственная фундаментальная сила во Вселенной, которая не вписывается в текущую квантовую структуру. Поэтому ученые ищут способ создать теорию квантовой гравитации, которая бы смогла описать всю известную физику. Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters, пишет Popular Mechanics.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

Теория, описывающая всю физику

Почти все что ученым известно о Вселенной, сводится к правилам квантовой механики. Почти все можно описать как поля, включая такие фундаментальные силы, как электромагнитное, слабое и сильное взаимодействие, а также материю. Но есть одно исключение, и оно называется гравитация.

Как удалось доказать физикам, гравитация не является квантовой, хотя теоретически должна быть таковой. До сих пор не существует квантового описания гравитации, которое обычно называют теорией квантовой гравитации. Пока что лучше всего гравитацию описывает общая теория относительности Эйнштейна. Но разрыв между классической гравитацией и известными квантовыми полями является причиной того, что ученые продолжают искать способ создания так называемой теории Великого объединения, которая могла бы описать всю известную физику, то есть объединить классическую и квантовую физику. Такая теория может изменить полностью наше представление о Вселенной.

Способ обнаружить квантовую гравитацию

Авторы нового исследования предложили способ, с помощью которого можно проверить существование гравитации в квантовом мире. По словам физиков, вместо того, чтобы пытаться доказать существование квантовой гравитации, можно опровергнуть чисто классическую гравитацию, показав, что измерение этой силы следует по крайней мере одному квантовому правилу: суперпозиции.

Физики предлагают создать крошечный нанокристалл и поместить его в состояние суперпозиции. Это квантовое состояние, в котором любой объект, но чаще всего частица, находится в состояниях одновременно, пока его не измерят.

Авторы исследования говорят, что, поскольку квантовая механика определяется не только принципом суперпозиции, наблюдение наличия квантовой запутанности будет означать, что гравитация описывается либо квантовой механикой, либо неизвестной теорией не классической физики, которая подчиняется принципу суперпозиции. Чтобы узнать, действительно ли гравитация является квантовой, нужно проверить другие постулаты квантовой механики на предмет гравитации.

Квантовая природа гравитации

Ученые считают, что после того, как будет создано состояние суперпозиции, нужно выполнить два действия действия. Сначала, чтобы создать своего рода контрольную группу, нужно измерить кристалл в состоянии суперпозиции и определить его конечное состояние. Далее разместить рядом с нанокристаллом еще один такой же кристалл, но он должен находится так близко к первому, чтобы между ними возникла очень слабая гравитационная сила.

Теоретически гравитацию второго кристалла должен ощущать первый кристалл в состоянии суперпозиции. Затем физики снова измерят первый кристалл и увидят, отличается ли его конечное состояние от того, когда оно было измерено до вмешательства второго кристалла. Это эффект, вызванный явлением, известным как квантовое возмущение, вызванное измерением, которое происходит только в том случае, если действуют квантовые эффекты.

По словам физиков, если состояние на самом деле отличается, это будет первым доказательством того, что гравитация действительно имеет квантовую природу. Хотя это еще не будет полным доказательством существования квантовой гравитации, но это огромный шаг вперед к ее пониманию.

Как уже писал Фокус, миссия за 3 млрд долларов сможет раскрыть загадки Плутона. Новый космический аппарат сможет ответить на вопросы, которые возникли после посещения Плутона миссией "Новые горизонты".

Также Фокус писал о том, что ученые обнаружили, что лазеры могут блокировать свет и это открытие имеет огромное значение для оптической физики.