Revolutsioon füüsikas: uus lähenemisviis teooriate ühendamiseks!

Revolutsioon füüsikas: uus lähenemisviis teooriate ühendamiseks!

8. märtsil 2025 teatati, et Friedrich-Alexanderi ülikooli Erlangen-Nürnbergi (FAU) füüsik dr Wolfgang Wieland on Heisenbergi programmi raames saanud märkimisväärset rahastust Saksa Teadusfondilt. Tema projekti eesmärk on välja töötada uudne lähenemine kvant- ja relatiivsusteooria kombineerimiseks konkreetsetes probleemvaldkondades. Praegused leiud avaldati tunnustatud ajakirjas "Classical and Quantum Gravity" ja tekitavad teadusringkondades suurt huvi.

Teadlased seisavad silmitsi põhimõttelise väljakutsega: universumi nelja põhijõudu – gravitatsiooni, elektromagnetilist vastasmõju, nõrka vastasmõju ja tugevat vastastikmõju – ei saa veel seletada ühtse teooriaga. Kui üldrelatiivsusteooria toimib gravitatsiooni põhimudelina, siis kvantteooria tegeleb ülejäänud kolme põhijõuga. Probleem, et need kaks teooriat ei ühildu, on olnud teada juba 1930. aastatest, mis rõhutab lahenduse kiireloomulisust.

Vajadus ühineda

Üldrelatiivsusteooriat kasutatakse suurte masside käitumise arvutamiseks, kvantteooria aga kirjeldab väikseimaid osakesi. Ühtset mudelit on vaja, et mõista selliseid nähtusi nagu Suur Pauk ja mustad augud. Mustades aukudes, kus aine koguneb relatiivsusteooria järgi ühte punkti, muutub vajalikuks uus arusaam gravitatsioonist.

Arvatakse, et kvantgravitatsioon võib äärmuslikes tingimustes muuta põhjuslikkuse ja aja mõisteid. Mustade aukude kriitilises keskkonnas kaotavad mõisted “enne” ja “pärast” oma tähenduse. Aastakümnete pikkused uuringud on viinud kontseptsioonide väljatöötamiseni, mis püüavad neid teooriaid ühendada. Wielandi lähenemine hõlmab ideed, et ruum ja aeg ei ole pidevad, vaid koosnevad väikestest osadest.

Wielandi uuenduslikud lähenemised

Tema kontseptsioon näeb ette kvantiseeritud aegruumi, milles liikumiseks ja ajas kulgemiseks on kindlad sammud. Plancki ühikud mängivad selles otsustavat rolli, eriti Plancki võimsus, mis kujutab endast universumi võimsuse arvutatavat ülempiiri. Varasemad kaalutlused viitavad sellele, et võimsus võib muutuda lõpmatult suureks, muutes osalised matemaatilised võrrandid lahendamatuks. Wielandi uuringud näitavad aga, et kvantiseeritud aegruumis on võimsuse ülempiir, täpsemalt Plancki võimsus 10^53 vatti.

Kui Wielandi teooriad kehtivad, võib see tähendada, et gravitatsioonilainete võimsust saab jagada ka kvantideks. Lisaks uurib Heisenbergi projekt, kuidas gravitatsioon mõjutab maailma põhjuslikku struktuuri.

Kvantgravitatsioon, mille eesmärk on teooriana ühendada kvantmehaanika üldrelatiivsusteooriaga, on aktiivne uurimisvaldkond. On deklareeritud eesmärk, et ühtne teooria väldib formaalselt lõpmatuid termineid ja muudab seega äärmuslikud juhtumid, nagu suur pauk või mustad augud, arvutatavaks. Selles kontekstis töötatakse juba välja erinevaid teooriaid, nagu stringiteooria ja ahela kvantgravitatsioon. Vikipeedia ] Kuigi gravitatsiooni peetakse elementaarjõududest nõrgimaks, on sellel universumis kaugeleulatuv mõju.

Wielandi edusammud võivad olla murrangulised universumi põhistruktuuride mõistmisel, mis on endiselt varjatud paljude saladustega. Kvantgravitatsiooni lähenemisviis võib heita uut valgust paljudele füüsilistele küsimustele. Füüsikud loodavad, et tulevikus tekib sidus teooria, mis ühendab kõik teadaolevad jõud ja avab kosmose saladused.