Квантова гравітація: фізики знайшли спосіб об'єднати теорію відносності та квантову механіку

Загальна теорія відносності Ейнштейна є головною теорією гравітації, яку вже багато разів перевіряли, і вона виявилася правильною. Квантова механіка займається трьома іншими фундаментальними силами Всесвіту: слабкою, сильною та електромагнітною взаємодією. Ця теорія також показала свою правильність протягом останніх 100 років. На жаль, квантова механіка і загальна теорія відносності не можуть працювати разом. Вчені вже запропонували багато рішень цієї проблеми, щоб створити теорію квантової гравітації, яка могла б пояснити повністю природу Всесвіту і на мікро-, і на макрорівні. Автори нового дослідження для об'єднання двох непримиренних теорій використовували концепцію ентропії, і їхня гіпотеза передбачає, що гравітація може виникати з неї. Дослідження опубліковано в журналі Physical Review D, пише IFLScience.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Ентропія — це величина, яка походить із термодинаміки. Вона пов'язана з безладом системи, і в ізольованій системі, такій як Всесвіт, вона завжди збільшується. Ентропія також пов'язана з інформацією. З цієї причини саме в галузі квантової теорії інформації нова робота сподівається знайти примирення між теорією відносності та квантовою механікою.

Фізики використали концепцію квантової відносної ентропії в новому дослідженні для опису поведінки між геометрією простору-часу і матерією. У багатьох графіках гравітації геометрія простору-часу показана як сітка, причому матерія є об'єктом, який цю сітку викривляє. Насправді геометрія визначається метрикою простору-часу в трьох вимірах простору й одному вимірі часу, але на все це впливають різні об'єкти своєю масою.

Автори дослідження припускають, що ефект зазначених мас має визначатися схожою, але іншою метрикою, не пов'язаною з простором-часом. Зв'язок між геометричним простором-часом і геометричним полем матерії кількісно визначається ентропійною дією.

Нова гіпотеза має особливості, які могли б пояснити, як темну енергію, так і темну матерію, а також гіпотетичні компоненти Всесвіту. Гіпотеза пророкує появу невеликої позитивної космологічної постійної і це може узгоджуватися з темною енергією, яка відповідає за прискорене розширення Всесвіту.

У цій теоретичній структурі також є величина, звана G-полем, яка змінює гравітацію в такий спосіб, який може узгоджуватися з темною матерією. Існування темної матерії припускають на підставі обертання галактик, у яких має бути більше невидимої маси, а отже, і більше гравітації.

Вчені вважають, що квантова гравітація має ентропійне походження, і припускають, що G-поле може бути темною матерією. Крім того, космологічна постійна, що виникає, передбачена новою гіпотезою, може допомогти розв'язати проблему розбіжності між теоретичними передбаченнями і реальними спостереженнями за швидкістю розширення Всесвіту.

Як уже писав Фокус, марсохід NASA переписує історію Марса. Вчені виявили на Червоній планеті несподівані мінерали. Нове відкриття припускає, що Марс був теплішою і вологішою планетою в минулому, а значить там могло існувати позаземне життя.

Також Фокус писав про те, що згідно з ще одним дослідженням, квантова гравітація може вирішити одну з головних загадок чорних дір. Вчені вважають, що чорні діри можуть виникати без особливої щільної точки у своїх надрах, де перестають працювати будь-які відомі закони фізики.