Rewolucja w fizyce: nowe podejście do ujednolicenia teorii!

Rewolucja w fizyce: nowe podejście do ujednolicenia teorii!

8 marca 2025 roku ogłoszono, że dr Wolfgang Wieland, fizyk z Uniwersytetu Fryderyka Aleksandra w Erlangen-Norymberdze (FAU), otrzymał znaczne fundusze od Niemieckiej Fundacji Badawczej w ramach programu Heisenberg. Celem jego projektu jest opracowanie nowatorskiego podejścia do łączenia teorii kwantowej i teorii względności w konkretnych obszarach problemowych. Aktualne odkrycia zostały opublikowane w renomowanym czasopiśmie „Classical and Quantum Gravity” i cieszą się dużym zainteresowaniem społeczności naukowej.

Naukowcy stoją przed zasadniczym wyzwaniem: czterech podstawowych sił wszechświata – grawitacji, oddziaływania elektromagnetycznego, oddziaływania słabego i oddziaływania silnego – nie da się jeszcze wyjaśnić za pomocą jednolitej teorii. Podczas gdy ogólna teoria względności działa jako podstawowy model grawitacji, teoria kwantowa zajmuje się pozostałymi trzema podstawowymi siłami. Problem niezgodności obu teorii znany jest od lat trzydziestych XX wieku, co podkreśla pilność jego rozwiązania.

Potrzeba zjednoczenia

Ogólna teoria względności służy do obliczania zachowania dużych mas, podczas gdy teoria kwantowa opisuje najmniejsze cząstki. Aby zrozumieć zjawiska takie jak Wielki Wybuch i czarne dziury, potrzebny jest ujednolicony model. W czarnych dziurach, gdzie zgodnie z teorią względności materia gromadzi się w jednym punkcie, konieczne staje się nowe zrozumienie grawitacji.

Uważa się, że w ekstremalnych warunkach grawitacja kwantowa może zmienić koncepcje przyczynowości i czasu. W krytycznym środowisku czarnych dziur określenia „przed” i „po” tracą znaczenie. Dziesięciolecia badań doprowadziły do ​​opracowania koncepcji mających na celu ujednolicenie tych teorii. Podejście Wielanda opiera się na założeniu, że przestrzeń i czas nie są ciągłe, ale składają się z małych części.

Innowacyjne podejście Wielanda

Jego koncepcja przewiduje skwantowaną czasoprzestrzeń, w której istnieją stałe kroki dla ruchów i postępów czasowych. Jednostki Plancka odgrywają w tym kluczową rolę, zwłaszcza moc Plancka, która stanowi obliczalną górną granicę mocy we wszechświecie. Wcześniejsze rozważania sugerują, że moc może stać się nieskończenie duża, co sprawi, że cząstkowe równania matematyczne staną się nierozwiązywalne. Jednakże badania Wielanda pokazują, że istnieje górna granica mocy w skwantowanej czasoprzestrzeni, a konkretnie moc Plancka wynosząca 10^53 watów.

Jeśli teorie Wielanda są słuszne, może to oznaczać, że moc fal grawitacyjnych można również rozłożyć na kwanty. Ponadto projekt Heisenberg bada, w jaki sposób grawitacja wpływa na przyczynową strukturę świata.

Aktywnym obszarem badań jest grawitacja kwantowa, która jako teoria ma na celu ujednolicenie mechaniki kwantowej z ogólną teorią względności. Zadeklarowanym celem jest to, że ujednolicona teoria unika formalnie nieskończonych terminów i w ten sposób umożliwia obliczenie skrajnych przypadków, takich jak Wielki Wybuch lub czarne dziury. W tym kontekście opracowywane są już różne teorie, takie jak teoria strun i pętlowa grawitacja kwantowa.[ Wikipedia ] Chociaż grawitacja jest uważana za najsłabszą z sił elementarnych, ma ona dalekosiężne skutki we wszechświecie.

Postępy Wielanda mogą być przełomowe w zrozumieniu podstawowych struktur wszechświata, który wciąż jest owiany wieloma tajemnicami. Podejście oparte na grawitacji kwantowej może rzucić nowe światło na wiele kwestii fizycznych. Fizycy mają nadzieję, że w przyszłości wyłoni się spójna teoria, która jednoczy wszystkie znane siły i odkryje tajemnice kosmosu.