Теория всего: ученые впервые объединили квантовую физику и теорию относительности Эйнштейна

Фото: interestingengineering.com

Физики впервые создали математическую структуру, которая доказывает, что общая теория относительности Эйнштейна согласуется с квантовой физикой. Авторы исследования, опубликованного в журнале Astroparticle Physics, утверждают, что их теория может бросить вызов основам физики и изменить понимание Вселенной, пишет Interesting Engineering.

Общая теория относительности Эйнштейна объясняет, как работает гравитация. Она гласит, что массивные объекты искривляют ткань пространства и времени вокруг себя. И чем массивнее объект, тем больше ощущается его гравитационное влияние. На самом деле теория относительности описывает, как работает Вселенная в больших масштабах.

Квантовая физика занимается изучением поведения самых крошечных фундаментальных частиц, из которых состоит Вселенная. В частности, квантовая физика изучает, как частицы могут существовать в нескольких состояниях или местах одновременно до того, как их не измерили ученые. Такое странное поведение имеют только частицы, но не крупные объекты.

Для того, чтобы описать полностью всю природу Вселенной, нужно объединить общую теорию относительности Эйнштейна и квантовую физику. Но эти две теории описывают Вселенную по-разному, а потому до сих пор так и не удалось создать так называемую теорию всего.

Попытки примирить две теории приводили к противоречивым результатам, что усложняло объединение их в одну единую структуру, которая бы описала как крупномасштабный космос, так и крошечный квантовый мир.

Например, общая теория относительности и квантовая физика не работают вместе, когда речь идет об описании черных дыр. Теория Эйнштейна гласит, что ядро черной дыры бесконечно плотное, в то время как квантовая физика предполагает, что такие бесконечности не могут существовать.

Де ведущие теории в физике нужно объединить, чтобы можно было описать Вселенную одновременно во всех масштабах. Это важно, потому что многие объекты или явления, такие, как черные дыры или Большой взрыв, вероятно, являются результатами условий, в которых как квантовая физика, так и общая теория относительности играли свою роль. Без объединения двух теорий невозможно полностью понять фундаментальную основу, например, квантовой гравитации.

Для объединения двух непримиримых теорий физики создали математическую структуру, которая, по их словам, переопределила массу и заряд фундаментальных частиц лептонов в терминах взаимодействий между энергией поля и кривизной пространства-времени.

Физики говорят, что они доказали, что уравнение поля Эйнштейна из общей теории относительности на самом деле является релятивистским квантово-механическим уравнением.

Авторы исследования отмечают, что созданное ими уравнение ковариантно в пространстве-времени и инвариантно относительно любого масштаба Планка. Поэтому константы Вселенной можно свести только к двум величинам: длине Планка и времени Планка.

Поэтому теория физиков может объяснить все физические явления в любых масштабах во Вселенной. Ученые утверждают, что их теория может бросить вызов основам физики и изменить понимание Вселенной.

Ирина Скиба / Skibair
Журналист AOinform