Fyzici konečne našli most, ktorý spája gravitáciu a kvantový svet

 

KĽÚČOVÉ ZISTENIA:

• Skupina vedcov úspešne odvodila zložité Einsteinove rovnice priamo zo základných princípov správania a usporiadania kvantovej informácie.

• Nové matematické modely naznačujú, že tvar nášho časopriestoru fyzicky závisí od spôsobu uloženia informácií v kvantových poliach.

• Ak sa teória potvrdí, gravitácia už nebude vnímaná ako základná sila, ale len ako prejav hlbších kvantových štruktúr.

Svetová fyzika sa už celé desaťročia trápi s obrovským problémom, ktorým je úplná nezlučiteľnosť Einsteinovej teórie relativity s pravidlami kvantovej mechaniky. Zatiaľ čo slávny fyzik opisuje gravitáciu ako elegantné ohýbanie hladkého časopriestoru, na mikroskopickej úrovni kvantového sveta vládne neistota a náhodnosť. Októbrové publikácie v odborných fyzikálnych žurnáloch však prinášajú dôležitý teoretický prelom na ceste k ich zjednoteniu.

Skupina výskumníkov totiž dokázala matematicky odvodiť samotné Einsteinove rovnice vychádzajúc čisto z princípov kvantovej informácie. Tento výpočet potvrdzuje predpoklad, že gravitácia a geometria celého vesmíru sú bytostne prepojené s fenoménom známym ako kvantové previazanie. Vedci pri tomto modelovaní vychádzali z myšlienky takzvanej informačnej nerovnováhy a entropie, ktorá formuje priestor. Aby sme si to vedeli lepšie predstaviť, časopriestor prirovnávajú k obrovskej textílii, kde každé jedno vlákno reprezentuje základnú kvantovú informáciu.

Miesta, kde sa tieto miniatúrne vlákna navzájom pevne zauzlia a vytvoria napätie, následne fyzicky vnímame ako zakrivený časopriestor. Na základe nových vzorcov sa ukazuje, že akákoľvek zmena v rozložení týchto kvantových väzieb okamžite generuje geometrické zakrivenie. Toto zakrivenie sa správa úplne identicky ako pôsobenie gravitácie, ktoré definoval Albert Einstein vo svojich výpočtoch.

Tento prevratný prístup otvára dvere k úplne novému chápaniu toho, z čoho sa skladá náš svet na tej najelementárnejšej úrovni. Znamenalo by to, že gravitácia ako taká vlastne vôbec nie je fundamentálnou fyzikálnou silou prírody. Do veľkej miery ide skôr o emergentný jav, ktorý v makrosvete vzniká automaticky, keď sa obrovské množstvo kvantových častíc zorganizuje do komplexnej siete. Hoci akademici zatiaľ stále nemajú na stole kompletnú finálnu teóriu, nové matematické prepojenie ukazuje najsľubnejší smer. Poskytuje dôležitý základ pre finálne zjednotenie makroskopickej a mikroskopickej fyziky pod jednu strechu.

PREČO JE TO DÔLEŽITÉ: Matematické pochopenie emergentnej povahy gravitácie je posledným chýbajúcim dielom skladačky k vytvoreniu univerzálnej teórie všetkého vo fyzike.

Zdroj: phys.org foto: Physical Review Letters. DOI: https://doi.org/10.1103/lmq8-nsty