Fyzici tvrdia, že odhalili chýbajúci diel skladačky vesmíru. Ak majú pravdu, zmení to všetko, čo vieme o čiernych dierach aj veľkom tresku
Výskumníci predstavili sľubný základ pre novú teóriu gravitácie, ktorá by nám odomkla záhady vesmíru.
Fyzici sa už roky snažia vysporiadať s nesúladom, ktorý prevláda medzi našimi dvoma najlepšími teóriami na opísanie fungovania vesmíru. Vedci z Aalto University veria, že vo svojej novej práci prinášajú odpoveď.
Einsteinova teória relativity nám mimoriadne presne dokáže popísať pohyb “veľkých” vecí, teda planét, hviezd a galaxií. Kvantová mechanika sa zas špecializuje na “malé” veci, teda častice. Obe teórie fungujú fantasticky vo svojich príslušných oboroch, no rozpadajú sa, ak by sme ich chceli použiť v opačnom svete.
Výskumníci logicky predpokladajú, že vesmír ako celok funguje spojením kvantovej mechaniky a teórie relativity. Hľadajú preto novú “teóriu všetkého”, ktorá by tieto dva svety dokázala spojiť.
Spôsob ako zjednotiť dve dôležité teórie
Problém nekompatibility kvantovej mechaniky a teórie relativity sa dá krásne popísať napríklad pri čiernych dierach. Naše najlepšie modely momentálne hovoria, že v jadre čiernej diery sa nachádza nekonečne malý bod, ktorý nazývame singularita. Veľmi zjednodušene povedané, singularita je čierna diera, to ostatné je výsledok nepredstaviteľne obrovskej gravitačnej sily, ktorú singularita vytvára.
Čierna diera je teda zároveň aj kvantovým objektom (pozn. Singularita) aj relativistickým objektom (pozn. Čierna diera ako celok). Aj kvôli nesúladu relativity a kvantovej mechaniky zatiaľ nedokážeme povedať, čo sa naozaj deje za horizontom udalostí čiernej diery.
Neprehliadni
Výskumníci z Aalto University ale prichádzajú s novou teóriou, ktorá sa lepšie pozerá na gravitáciu. Ich teória sa nazýva “kvantová teória gravitácie” a opisuje túto príťažlivú silu spôsobom, ktorý je kompatibilný so štandardným modelom časticovej fyziky. Veria, že ich nová práca nám pomôže lepšie pochopiť, ako vznikol náš vesmír.
“Naša práca je len počiatkom. Ak sa ale nakoniec ukáže, že s pomocou nej dokážeme vytvoriť kompletnú teóriu kvantovej gravitácie, potom nám poskytne riešenie mimoriadne komplikovaných problémov, napríklad čiernych dier alebo veľkého tresku. Teória, ktorá by dokázala uspokojivo popísať naraz všetky základné prírodné sily sa nazýva teória všetkého,” vyjadril sa Mikko Partanen, jeden z autorov výskumu.
Autori štúdie vysvetľujú, že ich cieľom bolo popísať gravitáciu spôsobom, ktorý popisuje interakcie častíc medzi sebou cez pole. Najpodobnejšie je elektromagnetické pole, v rámci ktorého medzi sebou interagujú nabité častice. Keď teda máme častice s energiou, ich interakcie by sa odohrávali cez gravitačné pole.
Túto myšlienku majú výskumníci už roky, no problémom bolo nájsť teóriu na gravitačné pole, ktorá by bola kompatibilná s ostatnými troma základnými prírodnými silami, teda elektromagnetickou, slabou a silnou jadrovou silou.
“Štandardný model časticovej fyziky je podobnou teóriou a má isté symetrie. Hlavnou myšlienkou je založiť našu teóriu gravitácie na týchto symetriách, nie na symetrii, ktorú popisuje teória všeobecnej relativity,” hovorí Partanen.
Nové chápanie gravitácie
Kým nemáme v rukách takúto teóriu, potom nedokážeme spojiť dokopy naše dve najpoužívanejšie a najlepšie teórie, teda teóriu relativity a kvantovú mechaniku. Nový prístup ponúka “kostru” pre ďalšie štúdie. Tá je síce sľubná, no zároveň autori štúdie priznávajú, že nemajú v rukách definitívne dôkazy.
Autorom sa podarilo vysporiadať sa s nekonečnami, ktoré sa objavujú v teóriách gravitácie. To dokázali len po prvú fázu. Otázkou teda ostáva, či sa im podarí nekonečná z matematického modelu odstrániť úplne.
Vo vedeckých kruhoch nekonečno znamená, že niekde vo výpočte je chyba alebo že nemáme kľúčové poznatky, ktoré by viedli k správnemu výsledku. V prípade teórie relativity nekonečná opisujú extrémne husté a malé objekty, ktoré dnes poznáme ako čierne diery. Samotný Albert Einstein ale priznával, že jeho teória relativity môže byť nekompletná.
Výskumníci publikovali svoju novú interpretáciu gravitácie a veria, že na ňu nadviažu ďalšie štúdie a postupne z nej vypracujú alternatívnu teóriu gravitácie.
Komentáre