|
Разгадка секретов квантовой гравитации
|
|
|
|
Сегодня наше представление о Вселенной основывается на двух основных теоретических концепциях. Общая теория относительности Альберта Эйнштейна описывает очень большую Вселенную — движение планет и распространение гравитации в пространстве-времени. Квантовая теория, с другой стороны, описывает вселенную очень малых размеров, где взаимодействия квантуются. Например, квантом электромагнитного взаимодействия является фотон, в то время как бозоны и глюоны являются квантами слабого и сильного взаимодействия соответственно.
|
|
|
|
Возможно, вы заметили, что гравитация не включена в этот список взаимодействий и связанных с ними мельчайших частиц. Хотя ученые предполагают, что у квантовой гравитации также должен быть переносчик силы (называемый гравитоном), на самом деле мы никогда его не видели. Этим летом журнал Nature сообщил о растущих усилиях ученых выяснить раз и навсегда, существует ли квантовая гравитация, по мере того как улучшаются наши теоретические представления и экспериментальные возможности. Одна из самых интересных работ по изучению этой идеи была предпринята в Лондонском университете, где физики Джозеф Азиз и Ричард Хоулт исследуют, может ли классическая гравитация вызвать квантовую запутанность — явление, при котором две частицы оказываются связанными, и измерение одной из них влияет на другую.
|
|
|
|
“Что касается других взаимодействий, мы квантовали их, предполагая, что они существуют в рамках независимого фона классического пространства и времени”, - сказал Хаул, чья статья была опубликована в конце октября в журнале Nature. “Но с квантовой гравитацией, возможно, вы не сможете этого сделать, потому что гравитация описывает само пространство-время, а не что-то внутри пространства-времени”.
|
|
|
|
|
|
|
Квантовая теория утверждает, что запутанность возникает в результате обмена виртуальными гравитонами. Как объясняется в Space.com, таких гравитонов на самом деле не существует, но из-за “дурацкого мира квантовой физики” математически допустимо существование таких частиц в течение чрезвычайно ограниченного периода времени. Идея, лежащая в основе работы Азиза и Хоула, заключается в том, что гравитация может оставаться классической, но в то же время опосредовать квантовую запутанность.
|
|
|
|
“Вы могли бы рассматривать гравитационное взаимодействие как нечто более общее, чем просто посредничество гравитационного поля”, - сказал Хоул. Space.com “и с этим могут быть связаны квантовые процессы, процессы виртуальной материи, и в этом случае, даже если гравитационное поле является классическим, гравитационное взаимодействие все равно потенциально может запутать материю.”
|
|
|
|
Хоул отмечает, что эта идея не означает, что квантовой гравитации не существует — на самом деле, он считает, что должны быть методы для различения этих двух методов запутывания. Квантовая гравитация имела бы более сильные корреляции, что означает, что можно было бы легко определить состояние одной частицы в паре запутанных частиц, используя информацию о другой. В классическом сценарии запутанности корреляция была бы слабее из-за природы вероятностей. Это исследование помогает сформировать параметры, устанавливающие эти эффекты для будущих экспериментов.
|
|
|
|
“Ничто не говорит о том, что вы не можете провести [эксперимент] теоретически”, - сказал Хоул Space.com “но вы должны устранить всю декогеренцию [факторы, которые могли бы привести к разрушению суперпозиции], и это невероятно сложная задача”.
|
|
|
|
К счастью, сложные задачи - это хорошо известные препятствия для физиков, пытающихся объединить две самые мощные теории в истории науки.
|
|
|
|
Источник
|
