Veľká senzácia! Vo fyzike bude urobená korektúra Einsteina, ak sa dokáže, že časopriestor je kvantovaný! Už teraz veľa tomu nasvedčuje

Inými slovami ide o to, či Einsteinov časopriestor má kvantový charakter – ak áno, tak potom ho musí mať aj gravitácia.

Kto dobre  pozná fyziku v podaní Alberta Einsteina a jeho teóriu chápania časopriestoru, ten vie, že sa nikdy nespriatelil s vtedy úplne novou fyzikálnou téoriou – kvantovou teóriou. Odmietal ju a neraz mal k nej len ironické komentáre. 

Vo svete fyziky bol a je veľmi dobre známy jeho výrok: „Boh nehrá kocky“- touto tézou rozumel Einstein to, že fyzika nepozná nijakú náhodu a náhody kvantovej teórie videl v tom, že stavy fyzikálneho systému sú tam opísané pomocou pravdepodobností.  

A to bola aj jeho odpoveď na otázku, čo sa mu nepáčilo na kvantovej fyzike, ktorá sa v tom čase čoraz viac presadzovala v myslení fyzikov.

Pri tejto nesmierne zaujímavej a vzrušujúcej problematike ide o jednu z najväčších záhad fyziky:

Fyzici sa už takmer 100 rokov snažia zosúladiť Einsteinovu definíciu časopriestoru s kvantovou mechanikou – zatiaľ márne.

Teraz však už existujú nové návrhy na testovanie povahy gravitácie a jej vzťahu ku kvantovej fyzike.

Dva rôzne experimenty by teda mohli ukázať, či je časopriestor kvantovaný alebo či sa riadi „klasickými“ fyzikálnymi zákonmi, ako to chcel a vždy aj tvrdil Einstein. Implementácia týchto testov s potrebnou presnosťou je však veľkou výzvou.

Všeobecná teória relativity Alberta Einsteina opisuje gravitáciu ako zakrivenie časopriestoru a tým spôsobila revolúciu vo svetovom pohľade na fyziku.

Ale táto teória tiež robí gravitáciu mimoriadnou fyzikálnou zvláštnosťou:

Zatiaľ čo ostatné základné sily sú založené na nosných časticiach a riadia sa kvantovými fyzikálnymi zákonmi, tak gravitáciu definuje iba klasická fyzika. Či existuje nejaká pridružená častica, je rovnako nejasné, ako je nejasná aj povaha časopriestoru.

Samotnému Einsteinovi sa ale tiež nepodarilo spojiť gravitáciu s inými základnými silami do jednej uzavretej teórie.

Ja som v mojej publikácii - Najväčšie záhady našej slnečnej sústavy – o.i. uviedol:

„Einsteinova teória gravitácie je s kvantovou teóriou matematicky jednoznačne nekompatibilná – to znamená, že ich nemožno navzájom spojiť podľa zákonov a či rovníc matematiky.

To samozrejme fyzikov – a najmä kvantových expertov – veľmi trápi. A tak robia všetko pre to, aby bolo možné tento nepríjemný paradox, túto de facto ich nezlučiteľnosť, eliminovať a vyriešiť.

Bolo by azda možné nejakým spôsobom časopriestor kvantovať a či skvantovať? Alebo ak nie, dala by sa potom nejakou formou modifikovať kvantová teória?“

Tu treba ale povedať, že kvantoví experti pripúšťajú aj to, že za týmto paradoxom sa môže ukývať aj niečo celkom iné.

Medzičasom už existuje niekoľko modelov – ako napr. slučková kvantová gravitácia, teória strún alebo hypotéza supratekutého časopriestoru – ktoré sa pokúšajú o odstránenie tohto paradoxu.

Ale zatiaľ všetky predpoklady zlyhali v jednom kľúčovom bode: Nemôžu dokázať, či je časopriestor kvantovaný alebo nie. Hoci merania neutrín už vylúčili niektoré extrémnejšie varianty modelu, tak základná otázka zostáva nezodpovedaná.

„Najdôležitejšou úlohou vo fyzike je preto vyvinúť experiment, ktorý dokáže otestovať kvantovú povahu gravitácie,“

tvrdí Gavin Morley z University of Warwick.

Teraz dva tímy fyzikov predsa len vyvinuli nové nápady, ktoré môžu tento problém vyriešiť. Je to  založené na myšlienke, že klasický, nekvantizovaný časopriestor by mal a či dokonca musel interagovať s kvantovými fyzikálnymi časticami špeciálnym spôsobom. Takáto interakcia medzi klasickým prostredím a kvantom vytvára potrebný kompromis. Podľa toho potom by časopriestor musel ovplyvňovať to, ako dlho môžu častice zostať v kvantovom fyzikálnom previazaní a superpozícii.

Nie je možné mať kvantové systémy s dlhými časmi koherencie bez toho, aby potom klasický fyzikálny systém nedostal silnú difúziu. Inými slovami vyjadrené:

„Ak sa pod vplyvom gravitácie môže v kozme vytvoriť relatívne stabilné kvantové previazanie, tak potom musí mať časopriestor určitý stupeň nepredvídateľnosti a teda aj fluktuácie.

Ak časopriestor nie je kvantovaný, potom musia existovať náhodné fluktuácie v jeho zakrivení – a tie sa dajú experimentálne preukázať.“

Mimochodom, toto tvrdí aj expert kvantovej fyziky, Zachary Weller-Davies z Perimeter Institute v Kanade.

A tak teraz nové experimenty majú otestovať kompatibilitu gravitácie a kvantovej fyziky.