Die Schwerkraft können seltsame Blitz in der Quanten-Welt
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Wie passt die beiden Säulen der modernen Physik: Quantentheorie und Gravitation? Eine oder beide müssen nachgeben und aufgeben. Ein neuer Ansatz sagt, dass die Schwerkraft fließen kann, aus zufälligen Fluktuationen auf der quantenebene, was macht die Quantenmechanik фундаментальнее aus diesen beiden Theorien. Zwei unserer wichtigsten Erklärungen der Realität behaupten, dass die Quantentheorie verwaltet die Interaktionen der kleinsten Teilchen der Materie. Die Allgemeine Relativitätstheorie betrifft die Gravitation und die größten Strukturen im Universum. Seitdem Einstein schuf seine berühmte Theorie der Physik versucht, die Lücke zwischen Ihnen, aber ohne Erfolg.
Ein Teil des Problems ist, zu wissen, welche Fäden jeder Theorie eine grundlegende Bedeutung für unser Verständnis der Realität.
Ein Ansatz zur Koordination der Gravitation mit der Quantenmechanik Bestand darin, zu zeigen, dass die Gravitation auf der grundlegendsten Ebene geht in die unteilbare Stücke – Strahlen, ähnlich wie die elektromagnetischen Kräfte ergeben sich aus Quanten genannt Photonen. Aber diesen Weg zur Theorie der Quantengravitation war unpassierbar.
Und hier ist Antoine Тиллой aus dem Institut für Quantenoptik max-Planck-Garching bei München, Deutschland, hat versucht zu erreichen Gravitation, die änderung der Standard-Quantenmechanik.
In der Quantentheorie Zustand des Teilchens beschreibt Ihre Ripple-Funktion. Die Wellenfunktion können Sie berechnen, z.B. die Wahrscheinlichkeit, ein Teilchen in einem bestimmten Ort bei der Messung. Vor der Messung unbekannt, ob es ein Teilchen, und wenn ja, wo. Die Realität offenbar wird der Akt der Beobachtung, die «zerstört» Welle Funktion.
Aber die Quantenmechanik nicht definiert, was diese Messung oder Beobachtung. Zum Beispiel, ob in diesem Fall eine bewusste Agent – Mensch? Das Problem der Messung führt zu Paradoxien wie die Katze von Schrödinger, in dem die Katze kann und gleichzeitig lebendig und tot in der Box, bis jemand öffnet den Karton und sieht nicht hinein.
Eine Lösung für solche Paradoxien ist die sogenannte Modell GRW, die entwickelt wurde in den späten 1980er Jahren. Es umfasst «Blitz», die sind zufällig spontan коллапсами Wellenfunktion Quanten-Systeme. Das Ergebnis ist genau das gleiche wie wenn die Messungen wurden, aber ohne offensichtliche Beobachter.
Тиллой modifiziert dieses Modell, um zu zeigen, wie es kann dazu führen, dass die Theorie der Gravitation. In diesem Modell, wenn der Blitz zerstört die Welle Funktion und zwingt das Teilchen an einem Ort zur Verfügung gestellt werden, schafft es das Gravitationsfeld an diesem Punkt in der Raumzeit. Massive Quanten-System mit einer großen Anzahl von Partikeln zeigt viele Ausbrüche, die zusammen mit den Fluktuationen des Gravitationsfeldes.
Es stellt sich heraus, dass im Durchschnitt von diesen Fluktuationen zu erwarten wäre Gravitationsfeldes, die sich aus Newtons Theorie der Gravitation (mehr über die Arbeit – arxiv.org/abs/1709.03809). Dieser Ansatz zur Vereinigung der Gravitation mit der Quantenmechanik genannt полуклассическим: Gravitation ergibt sich aus der Quanten-Prozesse, sondern bleibt der klassischen Kraft. «Es gibt keinen Grund zu ignorieren, das полуклассический Ansatz, in dem die Gravitation bleibt auf der klassischen fundamentalen Ebene», sagt Тиллой.
«Im Prinzip gefällt mir diese Idee», sagt Klaus Hornberger von der Universität Duisburg-Essen in Deutschland. Aber er stellt auch fest, dass andere Probleme lösen müssen, bevor dieser Ansatz wird eine ernsthafte Anwärter auf die Vereinigung aller Grundkräfte der Ihnen zugrunde liegenden Gesetze der Physik, in großen und kleinen Maßstab. Zum Beispiel das Modell Тиллоя kann verwendet werden, um die Gravitation, die der beschriebenen Theorie Newtons, aber Mathematiker müssen noch festlegen, ob es effektiv beschreiben, die Gravitation im Rahmen der Allgemeinen Relativitätstheorie von Einstein.
Dennoch sein Modell macht Vorhersagen, die überprüft werden können. Zum Beispiel, es sagt Voraus, dass die Gravitation würde sich anders Verhalten in der Skala der Atome und auf einem großen Maßstab. Wenn die Tests zeigen, dass das Modell Тиллоя der Realität entspricht, und die Schwerkraft Tat ergibt sich aus коллапсирующих Quanten-Fluktuationen, ist es ein wichtiger Hinweis darauf, dass die Theorie von allem wird auch полуклассическую Schwerkraft.
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