В физическом мире шумиха: впервые за долгое время появилась правдоподобная теория гравитации, совместимая с квантовой физикой, которая одновременно объясняет темную материю, энергию и проблему измерения в квантовой физике.

Почему мы вообще хотим квантовать гравитацию? Предположим, что гравитация ровно такая, как описана в ОТО — классическая. Тогда мы можем нарушить правила квантовой механики! Возьмем летящий массивный шарик. У него есть неопределенность положения и импульса. Обычно чем точнее мы измеряем координату, тем хуже мы знаем импульс (и наоборот) — это задается соотношением неопределенности Гейзенберга. Но представим теперь, что мы используем гравитацию для определения его положения. Если гравитация классическая, мы в принципе не ограничены в точности такого измерения! Более того, измерив координату дважды с каким-то промежутком мы узнаем скорость шарика — снова с бесконечной точностью. Нарушаем-с!

Но мы нарушаем и законы теории относительности. Давайте представим кота Шредингера, только мы его не убиваем, а сажаем в две коробки так, что пока их не откроем, не узнаем, где он. Теперь берем одну коробку и улетаем в соседнюю Галактику, а вторая коробка остается вашему другу. Согласно законам квантов, если друг откроет коробку и найдет там кота, ваша коробка заметно полегчает (причем моментально). А если он не найдет кота, ваша коробка потяжелеет. Таким образом вы можете узнать, в каком состоянии кот, не открывая коробку! Причем это происходит моментально, нарушая ограничение на скорость света.

Поэтому большинство физиков считают, что гравитация должна быть квантовой. Но вообще говоря, есть другой способ избежать парадоксов: можно поменять уравнения гравитации так, что она сама по себе будет обладать неопределенностью (классической). Другими словами, величина гравитационного поля в конкретный момент времени — случайная величина. То есть, взаимодействие с другими телами тоже оказывается случайным. С одной стороны, это позволяет избежать проблем с соотношением неопределенности — неопределенность в гравитации спасает. С другой стороны, эта случайность приводит к коллапсу волновой функции — чем массивнее взаимодействующие объекты, тем быстрее произойдет коллапс. Другими словами, в эксперименте с котом ваша попытка измерить гравитационное притяжение кота будет эквивалентно открытию ящика.

Подобные теории гравитации — полу-классические — известны довольно давно, но до сих пор то, как они были построены, приводило к дополнительным парадоксам. Но тут известный физик Джонатан Оппенгейм стал развивать одну из таких старых идей и обнаружил, что парадоксов не возникает. Такая модифицированная теория гравитации соотносится со всеми основными наблюденияеми. Более того, уравнения устроены так, что из них естественным образом следуют эффекты темной материи и темной энергии без привлечения каких-то дополнительных сущностей!

И — вишенка на торте — есть способы экспериментально проверить эту теорию уже сейчас!

Одной простой теорией решается сразу три фундаментальных проблемы. Ух, что будет!

Конечно, это только первые шаги: во-первых, надо проверить правильность его выводов; во-вторых, посчитать другие предсказания теории в разных режимах. Но впервые за долгое время у нас есть интересная теория, что особенно ценно на фоне застоя в теории струн и прочих попытках в квантовую гравитацию.
_______
Источник | #homeostatic_universe
@F_S_C_P
Генерируй картинки с ⛵️MIDJOURNEY в Telegram