Μια νέα θεωρητική μελέτη από ερευνητές του Πανεπιστημίου Kyushu, του Πανεπιστημίου Waterloo και του Πανεπιστημίου Στοκχόλμης υποστηρίζει ότι ορισμένα πειράματα που σχεδιάζονται για να αποδείξουν την ύπαρξη της κβαντικής βαρύτητας ίσως τελικά μην μπορούν να διακρίνουν αν η βαρύτητα είναι πραγματικά κβαντική ή αν τα αποτελέσματα οφείλονται στη γνωστή φυσική του χωροχρόνου.
Η έρευνα δημοσιεύθηκε στο περιοδικό npj Quantum Information και προτείνει ένα νέο θεωρητικό πλαίσιο που αλλάζει τον τρόπο με τον οποίο ερμηνεύονται ορισμένα από τα πιο φιλόδοξα πειράματα της σύγχρονης φυσικής.
Το μεγάλο ανοιχτό πρόβλημα της φυσικής
Η σύγχρονη φυσική βασίζεται σε δύο εξαιρετικά επιτυχημένες θεωρίες. Η κβαντομηχανική περιγράφει τη συμπεριφορά των στοιχειωδών σωματιδίων και του μικρόκοσμου, ενώ η Γενική Θεωρία της Σχετικότηταςτου Άλμπερτ Αϊνστάιν εξηγεί τη βαρύτητα, την κίνηση των άστρων, των μαύρων τρυπών και την εξέλιξη του Σύμπαντος.
Παρά την επιτυχία τους, οι δύο θεωρίες δεν έχουν ακόμη ενοποιηθεί σε μία κοινή περιγραφή της φύσης. Για τον λόγο αυτό οι επιστήμονες αναζητούν εδώ και δεκαετίες μια θεωρία της κβαντικής βαρύτητας.
Δύο διαφορετικές ερμηνείες του ίδιου φαινομένου
Οι ερευνητές εισήγαγαν την έννοια της «σχετικότητας των υπερθέσεων του χωροχρόνου», σύμφωνα με την οποία πολλές καταστάσεις που μέχρι σήμερα θεωρούνταν ως υπέρθεση διαφορετικών βαρυτικών πεδίων μπορούν να περιγραφούν εξίσου σωστά ως κβαντικά σωματίδια που κινούνται μέσα σε έναν απολύτως συνηθισμένο χωροχρόνο.
Με άλλα λόγια, δύο διαφορετικές θεωρητικές προσεγγίσεις μπορούν να περιγράφουν ακριβώς το ίδιο φυσικό φαινόμενο, χωρίς να είναι δυνατό να ξεχωρίσει κανείς ποια είναι η πραγματική.
Δεν απορρίπτεται η κβαντική βαρύτητα
Ο επικεφαλής της μελέτης, αναπληρωτής καθηγητής Joshua Foo, εξηγεί ότι το νέο πλαίσιο δεν αποδεικνύει πως η βαρύτητα είναι κλασική. Αντίθετα, δείχνει ότι αρκετά από τα προτεινόμενα πειράματα ενδέχεται να μην αποτελούν τελικά σαφή απόδειξη της κβαντικής φύσης της.
Η συν-συγγραφέας της εργασίας, Magdalena Zych, επισημαίνει ότι το σημαντικό είναι πλέον να εντοπιστούν εκείνα τα πειραματικά χαρακτηριστικά που δεν μπορούν να εξηγηθούν από τη συμβατική φυσική και απαιτούν πραγματικά μια θεωρία κβαντικής βαρύτητας.
Οδηγός για τα πειράματα του μέλλοντος
Η νέα θεωρητική εργασία προσφέρει έναν πρακτικό οδηγό για τον σχεδιασμό μελλοντικών πειραμάτων, βοηθώντας τους φυσικούς να διαχωρίσουν ποια αποτελέσματα αποτελούν πραγματικές ενδείξεις κβαντικής βαρύτητας και ποια μπορούν να ερμηνευθούν με τις ήδη γνωστές θεωρίες.
Αν και πρόκειται για καθαρά θεμελιώδη έρευνα, οι επιστήμονες υπενθυμίζουν ότι αντίστοιχες θεωρητικές ανακαλύψεις στο παρελθόν οδήγησαν τελικά σε τεχνολογίες όπως το GPS, τα λέιζερ και τα σύγχρονα ηλεκτρονικά συστήματα.
Όπως τονίζει ο Joshua Foo, πριν οι επιστήμονες μπορέσουν να αποδείξουν την κβαντική φύση της βαρύτητας, πρέπει πρώτα να γνωρίζουν ποια ακριβώς πειραματικά στοιχεία μπορούν να αποτελέσουν αδιαμφισβήτητη απόδειξη της ύπαρξής της.
