Многие годы безуспешно пытаются совместить квантовую теорию и гравитацию. Новая попытка выглядит более перспективной, чем предыдущие, но делает предсказания, с которыми трудно согласиться: не определяет массу любого объекта во Вселенной.
Много лет физики стремятся создать теорию, которая объединила бы квантовую механику — описывающую поведение атомов и частиц меньших размеров, чем атом — и гравитацию, описывающую поведение крупных объектов. Такое объединение могло бы разрешить ряд проблем как в теории гравитации (например, сингулярности в момент Большого взрыва или космологическую постоянную), так и в квантовой физике.
Всякий раз, когда предпринимались попытки соединить их на практике, получалось нелогично. космологическую постояннуюВ квантовой механике получили величину, отличающуюся от той, которую видят астрономы, на 120 порядков. Физики называют это «худшим предсказанием в истории науки».
Многие учёные считают, что основа идеи объединения этих теорий шаткая. Во-первых, сингулярности отсутствуют во многих вариантах физических теорий – ни в момент Большого взрыва, ни в центрах чёрных дыр. Во-вторых, квантовая механика описывает события, происходящие во времени, а Общая теория относительности (описывающая гравитацию) работает со временем, уже «встроенным» в пространство. Неясно, можно ли объединить теории, где время «внешнее», и где «встроенное». Тем не менее, попытки создания единой теории всё равно продолжаются.
Физики из Университетского колледжа Лондона опубликовали две статьи. новыеработы в Physical Review X и Nature CommunicationsГипотеза радикально отличается от предыдущих: предполагается, что пространство-время классическое, как в Общей теории относительности, и квантование на него не влияет. Это позволяет избежать главных проблем предшественников — абсурдных предсказаний Вселенной при «квантовании» пространства-времени. Так как квантовая механика не затрагивает пространство-время, она не делает по нему предсказаний и не допускает ошибок в них.
Авторы новой гипотезы предложили модифицировать квантовую механику вместо «модификации» физики пространства-времени. Ученые назвали это постквантовой теорией классической гравитации. Предполагается, что кривизна пространства-времени может быть объектом сильной неопределенности, подобной принципу неопределенности Гейзенберга.
Учёные утверждают, что при попытках измерить массу крупных объектов с большой точностью результаты будут содержать огромные погрешности.
Ученые во второй работе показалиПодобные измерения, проведенные в различные моменты времени, должны показывать сильно различающиеся результаты. Новая гипотеза утверждает, что у любого объекта нет постоянной массы, а наше представление о её существовании – следствие невысокой точности измерений.
Новая гипотеза о «постквантовой неопределенности» массы тела пока не применима к космологии и астрофизике из-за недостаточной точности измерений. В области эталона килограмма такие измерения возможны, но потребуют создания высокоточных лабораторных «весов».
Вторая работа представила такой же эксперимент, но выяснилось, что приборы не обладают достаточной точностью для проверки новой гипотезы до сооружения требуемой экспериментальной установки.
Несмотря на это, технологические возможности допускают проведение такого экспериментального исследования в ближайшем времени.
Автор новой гипотезы, профессор Джонатан Оппенгейм, заключил пари с коэффициентом 5000 к 1 на подтверждение своей идеи экспериментом. Ставку зафиксировали, участниками стали сторонники других концепций квантовой гравитации — Карло Ровелли и Джефф Пенингтон. Первый приверженец петлевой квантовой гравитации, второй — струнщик.
Новая гипотеза проверяема, в отличие от струнной теории. Современные варианты теории струн, альтернативы объединения квантовой механики и гравитации, непроверяемы экспериментально или наблюдениями. Аналогично обстоит дело с многими современными гипотезами петлевой квантовой гравитации. Непроверяемые теории не вносят существенного вклада в научное знание: даже если они верны, но не приводят к наблюдаемым физическим результатам, предсказать что-либо на их основе невозможно. Экспериментальная проверка гипотезы Оппенгейма может занять много лет, поскольку требуемые измерения организовать возможно, но технически сложно.
Её достоинство ещё в том, что она объясняет исчезновение информации в чёрной дыре: информация может быть уничтожена случайными колебаниями, затрагивающими как микроскопические, так и крупные объекты.