10 MISTERE ALE SPAȚIU-TIMPULUI PE CARE GRAVITAȚIA CUANTICĂ LE-AR PUTEA REZOLVA

Teoria generală a relativității, în care gravitația este produsă de curbarea spațiu-timpului este extraordinară și a fost confirmată cu o precizie uluitoare. Una dintre cele mai interesante predicții ale acesteia este existența undelor gravitaționale, mici tulburări ale spațiu-timpului, care călătoresc liber prin Univers și care sunt în prezent detectate cu regularitate de experimentele LIGO/VIRGO.

Dar noi știm că relativitatea generală este, totuși, incompletă. Ea funcționează bine în condițiile unor efecte cuantice minore ale spațiu-timpului, iar acestea constituie majoritatea celor detectate. Însă, când aceste efecte cuantice devin mult mai mari, avem nevoie de o teorie mai bună: o teorie a ”gravitației cuantice”.

Pentru că nu avem încă la îndemână această teorie a gravitației cuantice, nu știm foarte precis ce sunt cu adevărat spațiul și timpul. Avem câteva asemenea teorii candidate ale gravitației cuantice, însă nici una dintre acestea nu este general acceptată. Cu toate acestea, pe baza abordărilor existente, am putea specula ce s-ar putea întâmpla cu spațiul și timpul într-o teorie a gravitației cuantice. În rândurile de mai jos, sunt prezentate 10 cele mai surprinzătoare asemenea speculații:

  1. În gravitația cuantică există un orizont de așteptare ale unei fluctuații majore a spațiu-timpului chiar și în cazul absenței materiei. În lumea cuantică, vidul nu se odihnește niciodată și nici spațiu-timpul.
  2. Spațiu-timpul cuantic ar putea fi plin de găuri negre microscopice. Destul de ciudat, ar putea deține găuri de vierme sau să producă universuri bebeluși, care sunt mici bule extrase din universul mamă.
  3. Și pentru că vorbim de teoria cuantică, spațiu-timpul ar putea realiza toate aceste lucruri simultan. Ar putea, în același timp, atât să creeze universuri bebeluși și să nu creeze astfel de produse.
  4. În cele mai multe dintre abordări, spațiu-timpul nu este fundamental, de sine stătător, ci este compus din altceva. Ar putea fi vorba de stringuri, bucle, qbits, sau unele variante ale ”atomilor” spațiu-timpului, care apar în materia condensată, pe baza abordărilor. Constituenții individuali, însă, ar putea fi rezolvați prin sondarea cu energii extrem de înalte, deocamdată în termeni imposibili de probat pe Terra.
  5. În unele abordări ce vizează materia condensată, spațiu-timpul are proprietăți de lichid fie solid, fie fluid, așa încât ar putea fi elastic sau să dețină vâscozitate. Dacă așa stau lucrurile, asta ar trebui să conducă la consecințe observabile. În prezent, fizicienii se află în căutarea unor asemenea particule mesager (ex. lumina sau electronii), care ajung la noi de la o distanță mare a cosmosului.
  6. Spațiu-timpul ar putea afecta modul în care lumina călătorește prin el. S-ar putea să nu fie transparent în întregime, sau lumina de diverse culori ar putea călători cu viteze diferite, un efect cunoscut sub denumirea de ”dispersie”. Dacă spațiu-timpul cuantic influențează răspândirea luminii, și acest lucru ar putea fi observabil în experimente viitoare.
  7. Fluctuațiile spațiu-timpului ar putea distruge abilitatea luminii sosite de la surse îndepărtate de a crea tipare de interferență. Acest efect a fost căutat și nu a fost găsit până în prezent, în gama luminii vizibile.
  8. În regiunile de curbură puternică, timpul s-ar putea transforma în spațiu. Aceasta s-ar putea produce, spre exemplu, în interiorul unor găuri negre, sau la evenimentul big bang. Într-un asemenea caz, ceea ce cunoaștem ca spațiul cu trei dimensiuni spațiale și o dimensiune a timpului, s-ar putea transforma într-un spațiu ”Euclidian” cu patru dimensiuni.
  9. Spațiu-timpul ar putea să fie conectat ne-local cu mici scurtături de-a lungul întregului univers. Aceste conexiuni non-locale ar trebui să existe în toate abordările în care structura de bază este non-geometrică, cum ar fi cea grafică sau pe bază de rețea. Asta pentru că, în asemenea cazuri, noțiunea de ”vecinătate” nu este fundamentală, ci doar derivată și ar trebui să fie imperfectă. Într-o asemenea situație, locații foarte îndepărtate din Univers ar fi conectate … accidental.
  10. Dacă ar trebui să combinăm teoria cuantică cu gravitația, cu gravitația este cea care trebuie actualizată, cu teoria cuantică. Într-o asemenea perspectivă, consecințele ar fi cu adevărat extraordinare. Pentru că teoria cuantică stă la baza tuturor dispozitivelor electronice actuale, dacă aceasta ar fi schimbată, ar deschide extrem de multe posibilități noi.

Deși gravitația cuantică este văzută ca o abstracțiune, realizarea de teste experimentale sau observaționale asupra acesteia deschide multe oportunități. Cu toții călătorim prin spațiu-timp zi de zi. Înțelegerea acestuia ne-ar putea schimba viețile.

By Sabine Hossenfelder, Sursa: www.forbes.com

Traducere și adaptare: Ciprian Crișan


10 mistere ale spațiu-timpului pe care gravitația cuantică le rezolvă
Versiune audio - via Ruxandra Munteanu

Lasă un răspuns