Изтъкнат физик: търсим най-голямата тайна на Вселената на грешното място

Гравитацията държи хората върху земната повърхност и планетите в орбитите им около Слънцето. Тя е и първото фундаментално взаимодействие, описано с математическа формула. Въпреки това именно за гравитацията физиците знаят най-малко.

Причината е несъответствието между двете основни теории на съвременната физика. Общата теория на относителността описва гравитацията при планети и по-големи космически тела, докато квантовата теория обяснява поведението на материята и взаимодействията в микроскопичния свят. Досега не е създадена завършена теория, която да съчетае двете описания.

Четири взаимодействия, но само три квантови теории

Във физиката са известни четири фундаментални взаимодействия: гравитацията, електромагнитното, силното ядрено и слабото ядрено взаимодействие. За последните три съществуват квантови теории, които позволяват да се изчислява как те действат на ниво частици.

Гравитацията обаче остава различна. Общата теория на относителността я описва като свойство на пространство-времето, а не като взаимодействие, което вече е обяснено с квантови частици. Именно тази разлика стои в основата на продължаващото търсене на квантова теория на гравитацията.

Опенхайм предлага друг път

Британският физик Джонатан Опенхайм, професор в University College London, смята, че проблемът може да не е в липсата на достатъчно добра квантова теория. Според него самата идея гравитацията да бъде превърната в квантово взаимодействие може да е погрешна.

„Такава теория няма смисъл“, твърди Опенхайм.

Предложението му е гравитацията да остане класическа, докато останалите физични системи се описват с квантовата теория. Този подход е известен като постквантова теория на класическата гравитация. Той се различава от водещите направления във фундаменталната физика, които приемат, че всички взаимодействия в крайна сметка трябва да имат квантово описание.

Идеята е спорна, тъй като поставя под въпрос посоката, следвана от физиците в продължение на десетилетия. Тя не означава, че загадката на гравитацията е решена, а че е възможно да се търси отговор на неправилен въпрос.

Експериментът ще има последната дума

Теорията на Опенхайм не е потвърдена експериментално. Учени разработват предложения за експерименти, които да проверят дали гравитацията има квантови свойства или проявява различно, класическо поведение. Подобни тестове могат да отнемат години, тъй като изискват изключително чувствителни измервания.

Засега е установено само, че общата теория на относителността и квантовата теория работят изключително добре в своите области, но не дават единно описание на природата. Дали гравитацията ще се окаже последното квантово взаимодействие или изключение от правилото, предстои да бъде решено от експериментите, а не от една-единствена теория.

Източници: scienceillustrated.com