Нова квантова теорія гравітації, розроблена вченими з Університету Аалто, пропонує інноваційний підхід до об’єднання всіх чотирьох фундаментальних сил природи, наближаючи фізиків до створення довгоочікуваної “Теорії всього”.
Революційний підхід до квантової гравітації: шлях до “Теорії всього”
Фізики давно намагаються узгодити гравітацію з трьома іншими фундаментальними силами (електромагнітною, слабкою і сильною), які описуються квантовою теорією поля. Основна проблема полягає в принциповій відмінності їхнього математичного опису: гравітаційне поле в загальній теорії відносності Ейнштейна є проявом кривизни самого простору-часу, тоді як інші сили існують як поля в просторі-часі.
Новий математичний підхід до гравітації
Дослідники з Університету Аалто запропонували радикально новий підхід, який вводить поняття “поля просторово-часового виміру”. Ця математична сутність має чотири симетрії, які природно породжують гравітаційне поле при застосуванні до кожної точки простору-часу.
Подібно до того, як інші фундаментальні сили в Стандартній моделі виникають завдяки певним симетріям у їхніх квантових полях, гравітація в цій теорії з’являється з симетрій поля просторово-часової розмірності. Це дозволяє інтегрувати гравітацію в загальну структуру квантової теорії поля разом з іншими трьома силами.
Успіхи та перспективи нового підходу
Найважливішим досягненням цієї теорії є те, що вона виявилася перенормованою до першого порядку. Це означає, що розрахунки з використанням цієї теорії дають скінченні, визначені значення без нескінченностей, що вирішує одну з найгостріших проблем квантової гравітації.
Крім того, дослідники продемонстрували, що в класичній межі (без урахування квантових ефектів) їхня теорія зводиться до телепаралельного еквіваленту загальної теорії відносності Ейнштейна. Це критично важливо, оскільки підтверджує, що нова теорія узгоджується з найточнішим наявним описом гравітації на макрорівні.
Як зазначив провідний автор дослідження Мікко Партанен: “Якщо це призведе до повної КТВ гравітації, то врешті-решт це дасть відповіді на дуже складні проблеми розуміння сингулярностей у чорних дірах і Великого вибуху”.
Хоча дослідження є суто теоретичним, воно пропонує потенційне вирішення проблеми, яка залишається нерозв’язаною вже майже століття. Наступним кроком науковці планують розширити свою теорію за межі членів першого порядку, щоб нескінченності могли бути повністю виключені з розрахунків.
Ця нова теорія дає свіжий погляд на давню проблему фізики, не вводячи нових параметрів, а припускаючи, що гравітація виникає через симетрії поля розмірності простору-часу, а не через кривизну самого простору-часу.
Якщо ця теорія підтвердиться подальшими дослідженнями, вона може стати вирішальним кроком до об’єднання всіх фундаментальних взаємодій природи в єдину математичну структуру, наближаючи нас до розуміння найглибших таємниць Всесвіту.
#гравітація #може #виникати #симетрій #поля
Source link
