دو محقق از پلی بالقوه میان نسبیت عام و مکانیک کوانتوم(دو نظریه برجسته در علم فیزیک) پرده برداشتند که می تواند فیزیکدانان را به تجدید نظری در خصوص ماهیت فضا و زمان وادار کند.
نظریه نسبیت عام آلبرت اینشتین، گرانش را به عنوان ویژگی هندسی فضا و زمان توصیف می کند. هر چه جرم یک جسم بیشتر باشد، تغییر بیشتری در فضا-زمان خواهد بود و این تغییر به شکل گرانش احساس می شود. در دهه ۱۹۷۰ میلادی، فیزیکدانان استیون هاوکینگ و یاکوب بکنشتاین متوجه ارتباطی میان قسمت سطحی سیاهچاله و ساختار کوانتومی میکروسکوپی آن شدند که آنتروپیاش را مشخص می کند. این موضوع نشان داد ارتباطی میان نظریه نسبیت عام اینشتین و مکانیک کوانتوم وجود دارد.
کمتر از سه دهه بعد، فیزیکدان نظری “خوان مالداسنا” ارتباط دیگری میان گرانش و دنیای کوانتوم کشف کرد. این ارتباط منجر به ارائه مدلی به این مضمون شد که فضا-زمان را میتوان با تغییر میزان درهم تنیدگی میان مناطق سطحی مختلف یک جسم، ایجاد یا نابود کرد. به بیانی دیگر، این مسئله به ما میگوید فضا-زمان، حداقل همانطور که در مدلها توصیف شده است، محصول درهم تنیدگی میان اجسام است.
به منظور بررسی بیشتر این خط فکری، چونجون چائو و شان کارول از موسسه تکنولوژی کالیفرنیا(کلتک) سعی کردند تا ببینند آیا می توانند ویژگیهای دینامیک گرانش(که از نسبیت عام با آن آشنا هستیم) را با استفاده از چارچوبی که فضا-زمان از درهم تنیدگی کوانتومی ایجاد می شوند را بدست بیاورند یا خیر. تحقیقات آنها به تازگی در مجلۀ arXiv منتشر شده است.
چائو و کارول با استفاده از مفهوم ریاضیاتی با نام فضای هیلبرت توانستند شباهتهایی میان معادلات اصلی درهم تنیدگی کوانتومی و نسبیت عام پیدا کنند. این موضوع، ایدۀ ادغام فضا-زمان و گرانش از درهم تنیدگی کوانتومی را تایید می کند. کارول اظهار داشت قدم بعدی تحقیقات، مشخص کردن دقت فرضیات این مطالعات می باشد. او در این باره گفت: «یکی از آشکارترین راهها این است که چک کنیم آیا تقارنهای نسبیت در این چارچوب بازیابی شدهاند یا خیر. مخصوصا این نظریه که قوانین فیزیک بر سرعت حرکت شما در فضا بستگی ندارند.»
نظریه همه چیز
امروزه تقریبا تمام چیزهایی که ما از ابعاد فیزیکی کیهان میدانیم را میتوان با نسبیت عام و مکانیک کوانتوم توضیح داد. نسبیت عام بسیاری از فعالیتها، مانند کهکشانها یا سیارات را در مقیاس بزرگ توضیح میدهد اما مکانیک کوانتوم به ما در درک ابعاد بسیار کوچک مانند اتمها و ذرات زیراتمی کمک می کند. گرچه به نظر این دو نظریه با یکدیگر قابل تلفیق نیستند. این مسئله باعث شده است تا فیزیکدانان در جستجوی نظریه همه چیز باشند. نظریهای که چارچوبی برای توضیح همه چیز، از جمله ماهیت فضا و زمان ارائه دهد.
چون گرانش و فضا-زمان بخش مهمی از “همه چیز” هستند، کارول معتقد است که تحقیقات او و چائو می تواند مسئله ادغام نسبیت عام و مکانیک کوانتوم را پیش ببرد. او اشاره کرد که مقالۀ آنها قطعیت نداشته و جامع نمیباشد. او اظهار داشت: «تحقیقات ما هنوز در خصوص دیگر نیروهای طبیعت حرف زیادی برای گفتن ندارد، بنابراین ما هنوز فاصله زیادی با تلفیق “همه چیز” با یکدیگر داریم.»
با اینحال اگر ما به چنین نظریهای دست یابیم، میتواند به یافتن پاسخی برای بزرگترین سوالات دانشمندان کمک کند. شاید ما بتوانیم ماهیت اصلی ماده تاریک، انرژی تاریک، سیاهچالهها و دیگر معماهای کیهانی را کشف کنیم. محققان در حال حاضر به دنبال استفاده از دنیای کوانتوم به منظور بهبود سیستمهای محاسباتی هستند. نظریه “همه چیز” میتواند این فرایند را با گشودن دیدگاههای تازه به این دنیای عجیب سرعت بخشد. در حالی که جستجوی دانشمندان برای نظریه همه چیز کم و بیش موفقیتآمیز بوده است، به گفته کارول هر میزان از تحقیقات جدید(قطعی و…) میتواند ما را یک قدم به یافتن این نظریه نزدیکتر کرده و عصر جدیدی در درک بشریت از کیهان آغاز شود.
منبع: futurism.com