La gravità possono creare strani flash nel mondo quantistico
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Come conciliare i due pilastri della fisica moderna: la teoria quantistica e la gravità? Uno o entrambi devono cedere e arrendersi. Un nuovo approccio dice, che la gravità può derivare da fluttuazioni casuali a livello quantistico, che rende la meccanica quantistica фундаментальнее di queste due teorie. I nostri due principali spiegazioni realtà sostengono che la teoria quantistica gestisce le interazioni dei minimi di particelle di materia. La teoria della relatività generale per quanto riguarda la gravità e le più grandi strutture dell'Universo. Da allora, come Einstein ha creato la sua famosa teoria, i fisici hanno cercato di colmare il divario tra di loro, ma senza successo.
Parte del problema è sapere quali fili di ogni teoria sono di fondamentale importanza per la nostra comprensione della realtà.
Uno degli approcci all'accordo di gravità con la meccanica quantistica è quello di mostrare che la gravità al livello più fondamentale va a atomici pezzi – bit, proprio come la forza elettromagnetica derivano da quanti sotto il nome di fotoni. Ma in questo modo alla teoria della gravità quantistica era impraticabile.
Ed ecco Antoine Tilla dell'Istituto di ottica quantistica di Max Planck a Garching, in Germania, ha cercato di raggiungere la gravità, modificando standard della meccanica quantistica.
In teoria quantistica lo stato di una particella è descritta la sua funzione d'onda. La funzione d'onda permette di calcolare, ad esempio, la probabilità di trovare la particella in un modo o in un altro luogo durante la misurazione. Prima della misura sconosciuta, se esiste una particella, e se sì, dove. La realtà, a quanto pare, viene creato un atto di osservazione, che «distrugge» la funzione d'onda.
Ma la meccanica quantistica non definisce che cosa è questa misura o di sorveglianza. Ad esempio, se in questo caso, cosciente agente – uomo? Il problema della misura porta ad una sorta di paradosso del gatto di Schrödinger, in cui il gatto può essere contemporaneamente vivo e morto in una scatola fino a quando qualcuno non si apriva la scatola e non guardare in esso.
Una delle soluzioni di questi paradossi è il cosiddetto modello GRW, che è stato sviluppato alla fine degli anni 1980. Esso comprende un «flash», che sono casuali spontaneo коллапсами funzione d'onda sistemi quantistici. Il risultato è esattamente lo stesso, come se sono state effettuate le misurazioni, ma senza apparente osservatore.
Tilla modificato questo modello, per mostrare come si può portare alla teoria della gravitazione. In questo modello quando il flash distrugge la funzione d'onda e fa particella di trovarsi in un luogo, si crea un campo gravitazionale a questo punto nello spazio-tempo. Massive sistema quantistico con un gran numero di particelle dimostra un sacco di flash, e insieme con i temi e le fluttuazioni del campo gravitazionale.
Si Scopre che, in media, da queste fluttuazioni ci si aspetterebbe campo gravitazionale, derivante dalla teoria della gravitazione di Newton (leggi di più sul lavoro – arxiv.org/abs/1709.03809). Questo approccio all'unificazione della gravità con la meccanica quantistica si chiama полуклассическим: la gravità deriva da processi quantistici, ma rimane un classico con la forza. «Non c'è alcun motivo per ignorare questo полуклассический approccio, in cui la gravità rimane un classico a livello fondamentale», dice Tilla.
«In linea di principio, mi piace questa idea», dice Klaus-Hornberger dell'Università di Duisburg-Essen in Germania. Ma egli osserva, inoltre, che è necessario risolvere altri problemi prima di questo approccio sarà un serio concorrente per l'unione di tutte le forze fondamentali, alla base delle leggi della fisica, in grandi e piccole dimensioni. Ad esempio, il modello Тиллоя può essere utilizzato per ottenere la gravità descritta la teoria di Newton, ma i matematici ancora da definire se sarà efficace per descrivere la gravità nell'ambito della teoria della relatività generale di Einstein.
Tuttavia il suo modello fa previsioni che si possono verificare. Ad esempio, si prevede che la gravità si comporta in modo diverso a livello di atomo e su larga scala. Se le prove dimostrano che il modello Тиллоя corrisponde alla realtà, e la gravità è veramente emerge da коллапсирующих delle fluttuazioni quantistiche, questo diventerà un importante indicazione che la teoria del tutto includerà полуклассическую gravità.
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