Teóriu „všetkého“ máme po 100 rokoch na dosah. Prelomová štúdia búra hranice fyziky a vesmíru

Už vyše sto rokov vedci snívajú o tom, že sa „teória všetkého“ objaví na obzore. Jediný fyzikálny rámec, ktorý by dokázal vysvetliť všetky známe sily vo vesmíre. Tri z nich, elektromagnetickú, slabú a silnú jadrovú interakciu, sa podarilo spojiť do takzvaného štandardného modelu vďaka kvantovej teórii poľa. Štvrtá sila, gravitácia, stále stojí bokom. Jej opis, zakotvený v Einsteinovej všeobecnej teórii relativity, je nezlučiteľný s kvantovou mechanikou, pretože nevychádza z polí, ale z geometrie časopriestoru.

Vedci z Aaltovej univerzity teraz prišli s novou teóriou, ktorá by mohla prelomiť túto bariéru. Namiesto toho, aby gravitáciu opisovali ako zakrivenie časopriestoru, zaviedli nový matematický koncept. Ten dostal pomenovanie časopriestorové dimenzionálne pole, ktoré podľa nich môže prirodzene generovať gravitačné pole prostredníctvom svojich symetrií.

Rovnako ako ostatné základné sily vznikajú zo symetrií v štandardnom modeli, gravitácia by mohla v tomto prístupe vyplývať z geometrickej štruktúry samotného priestoru. Na tému upozornil portál Interesting Engineering.

Renormalizovateľná kvantová gravitácia

Kľúčovým aspektom novej teórie je jej renormalizovateľnosť, teda schopnosť zbaviť sa nekonečných hodnôt, ktoré sa objavujú pri kvantových výpočtoch. Väčšina doterajších pokusov o kvantovú gravitáciu stroskotala práve na tom, že výpočty nedávali zmysluplné výsledky. Nový rámec z Aaltovej univerzity však umožňuje získať konečné a dobre definované hodnoty aspoň do prvého rádu.

Teória tak poskytuje elegantný a fyzikálne konzistentný spôsob, ako zaradiť gravitáciu do spoločného kvantového jazyka so zvyškom fyziky. Dôležitý je aj fakt, že v klasickom (nekvantovom) limite vedie nový model k tzv. teleparalelnej gravitácii, ktorá je matematicky rovnocenná s Einsteinovou teóriou relativity. To znamená, že pri popise bežnej gravitačnej reality, napríklad pohybu planét alebo správania sa čiernych dier, dáva nový model rovnaké výsledky ako všeobecná relativita.

Midjourney/Úprava redakcie

Výhľad do budúcnosti

Hoci je táto teória zatiaľ v štádiu konceptu, autori veria, že ide o zásadný krok smerom k úplnej kvantovej teórii gravitácie.

„Ak sa ukáže, že tento prístup vedie k plnohodnotnej kvantovej teórii gravitácie, mohli by sme získať odpovede na otázky týkajúce sa singularít čiernych dier či samotného počiatku vesmíru,“ uvádza hlavný autor štúdie Mikko Partanen.

Pixabay

Tím plánuje rozšíriť výpočty aj nad rámec prvého rádu, čo by umožnilo ešte presnejšie modelovanie a odstránenie nekonečných hodnôt v ďalších úrovniach výpočtu. Zároveň je pozoruhodné, že teória nevyžaduje zavádzanie nových fyzikálnych parametrov, čím si zachováva teoretickú jednoduchosť a estetiku, ktorá je vo vede často znamením správnej cesty.

Čítajte viac z kategórie: Novinky