Международен екип от изследователи разработи преработена теория за гравитацията, която може да разреши една от най-големите мистерии на физиката: как се е родила Вселената. Така нареченият Gravidade Quântica Quadrática се стреми да преодолее пропастта между общата теория на относителността на Einstein и квантовата механика в ранните моменти на Big Bang.
Liderado от Niayesh Afshordi, Universidade професор по Waterloo и Instituto Perimeter, изследването предполага, че самата гравитация съдържа необходимите съставки, за да обясни първоначалното разширяване на космоса, без да разчита на допълнителни хипотетични концепции. Творбата поставя под въпрос традиционния възглед за това как е започнала Вселената.
Проблемът с теорията на Einstein
Общата теория на относителността, разработена от Albert Einstein през 1915 г., е изключително точна при описването на Вселената в големи мащаби. Теорията на Contudo е изправена пред критичен колапс, когато се приложи към ранните моменти на Big Bang и вътрешността на черните дупки.
Nessas екстремни условия на плътност, температура и кривина, уравненията Einstein предсказват сингулярност точка, в която плътността и температурата стават безкрайни. „Това обикновено показва, че теорията се изтласква отвъд това, което е надеждно“, обяснява Afshordi. Общата теория на относителността просто не работи при толкова високи енергии, колкото тези, които са съществували при раждането на космоса.
Cientistas се опитва да разреши тази непълнота от десетилетия. Стандартният подход е да се приеме общата теория на относителността и след това да се добавят допълнителни слоеве теория – предимно хипотетично инфлационно поле – за да се обясни как вселената се е разширила толкова бързо точно след Big Bang.
Como новата гравитация работи
Предложението на Afshordi и неговия екип обръща тази логика. Вместо да поправят общата теория на относителността с допълнителни съставки, те разшириха самата теория на гравитацията, така че тя да остане последователна дори при изключително високи енергии. Разширението Essa е това, което физиците наричат „ултравиолетова пълнота“.
„Нашият подход пита дали част от това поведение в ранната вселена може да дойде директно от гравитацията, след като бъде разтегнато по начин, който се държи по-добре при екстремни енергии“, каза Afshordi. Gravidade Quântica Quadrática поддържа уравненията Einstein като основа, но добавя математически термини, които гарантират, че теорията работи във всякаква енергийна скала.
Surpreendentemente, когато екипът приложи тази разширена гравитация към Big Bang, фаза, подобна на инфлация, естествено се появи от уравненията. Não трябваше да бъде въведен ръчно. „Беше впечатляващо, че можеше да излезе от самата гравитация“, каза Afshordi. Моделът също потенциално елиминира концепцията за първоначална сингулярност, тази невъзможна точка, където всичко би било безкрайно.
Testes наблюдения на хоризонта
Изследователите посочват две основни насоки за бъдещи изследвания:
- Melhorar теоретичното разбиране на модела и тестването на неговата устойчивост отвъд вече проучените опростени сценарии
- Elaborar ясни наблюдателни прогнози, които отличават тази теория от по-конвенционалните модели на инфлация
- Procurar специфични модели в първичните гравитационни вълни
- Analisar фини следи в космическия микровълнов фон (CMB), остатък от космическа вкаменелост от първата светлина на Вселената
- Usar данни от бъдещи наблюдения за потвърждаване или опровергаване на хипотезата
„Това са едни от малкото сонди, които могат да ни кажат директно за физиката в изключително отдалечени времена“, обясни Afshordi. Ако бъдещите наблюдения открият правилния модел на първични гравитационни вълни или отличителни белези върху CMB, предсказани от модела, това ще предостави конкретен начин да се тества дали този възглед за ранната вселена е правилен.
Ajuste с текущи данни
Предложеният модел се вписва много добре в наличните в момента космологични данни. В някои случаи той отговаря на наблюденията по-добре от много стандартни модели на инфлация. Isso не доказва, че теорията е правилна, необходимо е повече време и наблюдения, но предлага надежда, че този път може да доведе до истински отговори.
Квантовата гравитация представлява Santo Graal на теоретичната физика. Unificar общата теория на относителността с квантовата механика ще запълни фундаментална празнина в нашето разбиране за природата. Isso би обяснил как работи Вселената в огромни космически мащаби, а също и в малки субатомни мащаби, където двете теории са несъвместими.
Ако Afshordi и подходът на неговия екип се окажат правилни, това не само ще обясни Big Bang по-последователно. Também би означавало, че Einstein е почти сигурен, че неговата теория се нуждае само от естествено разширение, за да работи при наистина екстремни енергии, без нужда от допълнителни радикално нови концепции.