Conform unei lucrări recente, spațiu-timpul nu este altceva decât un efect cuantic, iar fluctuaţiile cuantice permanente din spaţiu-timp ar putea explica apariţia unor fenomene ciudate precum ar fi inseparabilitatea cuantică şi efectul tunel din mecanica cuantică.

Dacă această ipoteză este corectă, atunci s-ar putea unifica cele două mari teorii din fizica actuală, relativitatea generală și mecanica cuantică şi s-ar putea elabora o teorie a gravitaţiei cuantice pe care fizicienii o caută de zeci de ani.

„Dacă se acceptă faptul că fenomenele gravitaționale, cum ar fi formarea sistemelor planetare, galaxiilor sau chiar a găurilor negre, au aceeași origine ca și inseparabilitatea cuantică și efectul tunel din mecanica cuantică, atunci înseamnă că gravitaţia este într-adevăr un fenomen cuantic şi astfel ar fi posibilă unificarea fizicii cuantice cu relativitatea generală”, a declarat pentru ScienceAlert cercetătorul Paulo Castro din cadrul University of Lisbon, Portugalia.

Spațiu-timpul îmbină cele trei dimensiuni ale spațiului cu o singură dimensiune a timpului pe care o experimentăm zi de zi şi constituie fundalul teoretic al Universului.

De ce are Universul trei dimensiuni spațiale

Spațiu-timpul. Credit: andrey_l/Shutterstock.com
În teoria generală a relativității a lui Einstein gravitaţia este descrisă ca o proprietate geometrică a spațiului și a timpului. Cu cât un obiect este mai masiv, cu atât mai mult deformează spațiu-timpul și acest efect este perceput drept gravitație.

Problema cu care se confruntă fizicienii este aceea că mecanica cuantică nu a putut niciodată să explice pe deplin forța gravitaţională, deşi în termenii relativităţii generale se poate explica gravitaţia.

Mai mult, în unele fenomene neobişnuite din mecanica cuantică, precum cum ar fi inseparabilitatea cuantică și efectul tunel, informația pare să călătorească mai repede decât viteza luminii.

Cum se pot explica aceste fenomene pe baza relativităţii generale care postulează că viteza luminii în vid este o viteză limită?

Acestea sunt problemele pe care le abordează teoria recentă propusă de Castro şi ceilalţi fiziceni din echipa lui. Conform cercetătorilor, răspunsul la aceste probleme ar putea fi găsit în originea spațiu-timpului.

„În relativitatea generală, spațiu-timpul există în prealabil ca o substanță pliabilă tridimensională și orice se întâmplă în Univers are loc în interiorul său. Traiectoriile posibile ale tuturor obiectelor și vitezele acestora sunt determinate de modul în care obiectele masive, cum ar fi planetele sau stelele, deformează spațiu-timpul. Aşa înţelegem că se manifestă gravitaţia.

În propunerea noastră, spațiu-timpul nu există în prealabil, ci este rezultatul unui proces fizic prin care mediul subcuantic trece dintr-o stare haotică, dezorganizată, într-una organizată”, a declarat Castro.

Acest mediu subcuantic este descris de fizicieni ca fiind un fel de “spumă cuantică primordială” de unde izvorăște spaţiu-timpul.

În această spumă cuantică primordială nimic nu poate fi distins de haos. Dar, odată ce spuma cuantică  devine mai “organizată”, încep să apară structuri.

„În teoria noastră aceste stări organizate corespund unor unde subcuantice care determină modul cum se comportă spaţiu-timpul. Tot ele stau la baza unor fenomene cuantice neobişnuite, cum ar fi inseparabilitatea cuantică şi efectul tunel.

Întrucât aceste caracteristici cuantice ale spațiu-timpului sunt, bineînțeles, un indiciu asupra gravitaţiei, putem afirma că în aceste condiţii gravitaţia este un fenomen cuantic”, a declarat Castro.

Cercetătorii vor încerca să găsească modalități prin care să testeze această teorie.

O posibilă confirmare a acestei teorii ar putea să provină din studiul orbitelor planetelor Sistemului Solar.

Distanţele primelor 7 planete din Sistemul Solar faţă de Soare prezintă o regularitate previzibilă și cuantificabilă, descrisă prin Legea Titius-Bode, despre care cercetătorii au sugerat că ar putea fi cauzată de existența unor unde subcuantice staționare în jurul Soarelui.

În timp ce mulți cercetători susțin că avem nevoie de “o nouă fizică” pentru a explica unele fenomene din Univers, este încurajator să constatăm că am putea înţelege mai bine Universul doar prin reanalizarea și reevaluarea unor modele teoretice existente.

Cercetarea a fost publicată în Journal of Applied Mathematics and Physics.

Sursă: Science Alert