Нов начин за обяснение на гравитацията може да ни приближи до разрешаването на неразрешимите досега различия между нея и квантовата механика.

Физиците Микко Партанен и Юкка Тулки от Университета Аалто във Финландия са разработили нов начин на мислене за гравитацията, който според тях е съвместим със Стандартния модел на физиката на елементарните частици - теорията, описваща другите три фундаментални сили във Вселената - силна, слаба и електромагнитна.

Това не е точно теория на квантовата гравитация, но може да ни помогне да стигнем до нея.

„Ако се окаже, че това води до цялостна квантова теория на гравитацията, то в крайна сметка ще даде отговор на много трудните проблеми за разбирането на сингулярностите в черните дупки и Големия взрив“, казва Партанен.

"Теория, която последователно описва всички фундаментални сили на природата, често се нарича Теория на всичко. Някои фундаментални въпроси на физиката все още остават без отговор. Например настоящите теории все още не обясняват защо в наблюдаемата Вселена има повече материя, отколкото антиматерия."

Гравитацията наистина е проблемната точка в едно иначе чисто обяснение на поведението на Вселената. Тя е четвъртата и най-слаба фундаментална сила, но не играе добре с останалите три. Квантовата теория описва как се държи физическата Вселена в наистина малки мащаби - атомни и субатомни - но не работи с мащабната Вселена, където гравитацията взема връх.

Класическата физика и общата теория на относителността описват гравитацията много добре, но не и квантовата сфера. Досега двете теории се оказваха неразрешими; въпреки това Вселената съществува доста весело и с двете, така че учените смятат, че трябва да има начин да ги накараме да играят добре.

Тъй като обаче проблемът се оказа толкова неразрешим, вероятно той няма да бъде решен наведнъж, а на постепенни, но важни стъпки. Постепенната стъпка, която са направили Партанен и Tулки, е да опишат гравитацията в контекст - концепция от квантовата теория на полето, при която поведението на частиците се описва в определено поле.

Електромагнитното поле е един от примерите за габарит. Подобно е и гравитационното поле.

"Най-познатото калибровъчно поле е електромагнитното поле. Когато електрически заредени частици взаимодействат помежду си, те си взаимодействат чрез електромагнитното поле, което е съответното калибровъчно поле", обяснява Тулки. „Така че, когато имаме частици, които имат енергия, взаимодействията, които те осъществяват само защото имат енергия, биха се случили чрез гравитационното поле.“

Стандартният модел е теоретична конструкция във физиката на елементарните частици, описваща електромагнитното, слабото и силното взаимодействие на всички елементарни частици. Стандартният модел не включва гравитацията. За да доближат теорията на гравитацията до Стандартния модел, Партанен и Тулки се опитват да приложат тези симетрии към калибровъчната теория на гравитацията.

Публикуваните от тях резултати изглеждат обещаващи.

„Нашата теория доближава калибровата теория на гравитацията до калибровата теория на Стандартния модел в сравнение с конвенционалните калибровъчни теории на гравитацията“, пишат те в статията си.

Важно е да се отбележи, че работата им до момента е много далеч от теория на квантовата гравитация. Тя обаче представлява важен път за изследване, който може значително да ускори търсенето на решение на този неотложен проблем във физиката. За тази цел Партанен и Тули канят други учени да участват в развитието на работата. Статията стига до определена точка и теорията работи добре в рамките на тази граница, но ще изисква още много физика и стрес тестове.

Снимка: Unsplash/Mikko Partanen and Jukka Tulkki/Aalto University

Виж още: Квантовата симулация показва как реалността може да се срине като пясъчна кула