Десятилетия попыток объединить квантовую механику и общую теорию относительности, описывающую гравитацию, не принесли успеха. Новая гипотеза, предложенная физиками, предлагает радикально иной подход, который, хотя и выглядит более перспективным, приводит к неожиданному и трудно принимаемому выводу: согласно ей, ни один объект во Вселенной не обладает строго определённой массой.
На иллюстрации схематично изображён мысленный эксперимент, где массивный объект (например, Луна) одновременно создаёт интерференционную картину (квантовый эффект) и искривляет пространство-время.
Тупик традиционных подходов
Создание единой теории, которая бы описывала и квантовый мир, и гравитацию, — одна из главных нерешённых задач современной физики. Такая теория могла бы пролить свет на загадки Большого взрыва, чёрных дыр и тёмной энергии. Однако все попытки «скрестить» эти концепции сталкивались с серьёзными проблемами. Например, расчёт космологической постоянной на основе квантовых представлений давал значение, отличающееся от наблюдаемого на невероятные 120 порядков. Более того, сами основы теорий плохо совместимы: в квантовой механике время — внешний параметр, а в общей теории относительности оно неотделимо от пространства.
Новый путь: постквантовая классическая гравитация
Исследователи из Университетского колледжа Лондона предложили принципиально новую идею, изложенную в двух статьях. Вместо того чтобы пытаться «квантовать» пространство-время (что вело к парадоксам), они предположили, что оно остаётся классическим, как в теории Эйнштейна. Зато изменениям подвергается сама квантовая механика. Эта гипотеза получила название «постквантовая теория классической гравитации». Её ключевое следствие — введение принципа неопределённости, похожего на принцип Гейзенберга, но уже для кривизны пространства-времени.
Обратите внимание: На квантовом уровне объекты могут иметь две температуры одновременно.
Масса как иллюзия точности
Самое поразительное предсказание теории заключается в следующем: масса любого макроскопического объекта не является постоянной и точно определённой величиной. Согласно новой гипотезе, при попытке её сверхточного измерения (гораздо более точного, чем позволяет современная техника) будут возникать колоссальные погрешности. Более того, повторные измерения в разное время дадут разные результаты. Это означает, что наше привычное представление о постоянной массе — лишь удобная аппроксимация, следствие недостаточной точности наших приборов. По сути, масса любого тела подвержена фундаментальным квантовым флуктуациям.
Проверяемость — главное преимущество
Хотя для обнаружения этого эффекта требуются измерения невероятной точности, которые пока недоступны в космологии или астрофизике, в лабораторных условиях их принципиально можно осуществить. Авторы гипотезы даже предложили схему эксперимента для проверки, например, с использованием эталона килограмма. Это кардинально отличает новую теорию от таких концепций, как теория струн или петлевая квантовая гравитация, которые часто критикуют за непроверяемость в обозримом будущем.
Ведущий автор работы, профессор Джонатан Оппенгейм, настолько уверен в своей идее, что заключил необычное пари с двумя известными физиками — Карло Ровелли (петлевая квантовая гравитация) и Джеффом Пенингтоном (теория струн). Коэффициент ставки составляет 5000 к 1 в пользу оппонентов Оппенгейма, что показывает, насколько скептически научное сообщество относится к его радикальной идее.
Условия научного пари между сторонниками разных теорий квантовой гравитации демонстрируют высокую степень уверенности оппонентов новой гипотезы в её ошибочности.
Дополнительные следствия и перспективы
Помимо решения проблемы несовместимости теорий, новая гипотеза предлагает изящное объяснение парадокса исчезновения информации в чёрной дыре. В её рамках информация может действительно безвозвратно теряться из-за случайных флуктуаций, которые затрагивают не только микро-, но и макроскопические объекты. Таким образом, если теория подтвердится, это перевернёт наши представления не только о гравитации, но и о детерминированности Вселенной в целом. Хотя техническая реализация решающего эксперимента может занять многие годы, сама возможность такой проверки делает эту гипотезу серьёзным претендентом на звание теории квантовой гравитации.
НаукаГипотеза научной физики Длинный пост 3Больше интересных статей здесь: Новости науки и техники.
Источник статьи: Новая теория квантовой гравитации утверждает, что ни один объект не имеет точно определенной массы.