Spațiu-timpul și gravitaţia sunt o consecinţă a inseparabilităţii cuantice?

O echipă de cercetători a descoperit o potențială legătură între relativitatea generală și mecanica cuantică, cele două teorii de bază din fizica modernă, care i-ar putea determina pe fizicieni să regândească natura spațiului și a timpului.

Teoria relativității generale a lui Albert Einstein descrie gravitaţia 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.

În anii 1970, fizicienii Stephen Hawking și Jacob Bekenstein au remarcat o legătură între suprafața găurilor negre și structura lor cuantică, ceea ce determină entropia găurilor negre. Această descoperire a fost interpretată ca o dovadă a unei legături între teoria relativității generale a lui Einstein și mecanica cuantică.

Ulterior, Juan Maldacena, fizician teoretician, a observat o altă legătură între gravitație și lumea cuantică. Această legătură a condus la crearea unui model teoretic care sugerează că spațiu-timpul poate fi creat sau distrus prin modificarea inseparabilităţii cuantice dintre regiunile de la suprafața obiectelor.

Cu alte cuvinte, această ipoteză implică faptul că spațiul în sine ar fi un produs al inseparabilităţii cuantice dintre obiecte.

Pentru a verifica această ipoteză, ChunJun Cao și Sean Carroll de la California Institute of Technology (CalTech) au încercat să deducă proprietățile dinamice ale gravitației, așa cum sunt ele cunoscute din relativitatea generală, din presupunerea că spaţiu-timpul este o consecinţă a inseparabilităţii cuantice.

Cercetarea lor a fost publicată recent în arXiv.

Folosind un concept matematic abstract, denumit spațiu Hilbert, Cao și Carroll au observat asemănări între ecuațiile care guvernează inseparabilitatea cuantică și ecuațiile relativităţii generale. Acest lucru susține ideea că spațiu-timpul și gravitaţia sunt o consecinţă a inseparabilităţii cuantice.

Carroll a declarat pentru Futurism că următorul pas în cercetarea lor îl reprezintă verificarea corectitudinii ipotezelor pe care le-au utilizat în cadrul acestui studiu.

„Trebuie să verificăm dacă principiile relativităţii generale sunt respectate, în special ideea conform căreia legile fizicii nu depind de cât de repede ne deplasăm prin spațiu-timp”, a spus Carroll.

O teorie a totului

Teoria relativităţii generale şi mecanica cuantică sunt cele două teorii de bază din fizica modernă pe baza cărora încercăm să înţelegem Universul.

Teoria relativităţii generale se poate aplica atunci când studiem Universul la scară mare, planete sau galaxii, în timp ce mecanica cuantică ne ajută să înțelegem Universul la o scară foarte mică, atomi și particule subatomice.

Cu toate acestea, cele două teorii nu sunt compatibile una cu cealaltă. Acest lucru i-a determinat pe fizicieni să încerce să găsească o „teorie a totului”, care să explice tot ce există în Univers, inclusiv natura spațiului și a timpului.

Chiar daca s-au declarat optimiști în ceea ce priveste găsirea unei „teorii a totului”, Cao și Carroll recunosc faptul că sunt necesare cercetări suplimentare în această direcție.

„Pe baza cercetărilor noastre de până acum nu putem vorbi despre celelalte forțe ale naturii, așa că suntem încă departe de a potrivi „totul” împreună.

Totuși, dacă vom găsi o astfel de „teorie a totului”, atunci vom putea răspunde la unele dintre cele mai importante întrebări cu care se confruntă oamenii de știință şi care vizează materia întunecată, energia întunecată, găurile negre și alte obiecte cosmice misterioase”, a declarat Carroll pentru Futurism.

 Sursă: Futurism