La nueva teoría pretende unificar la teoría de la gravedad de Einstein con la mecánica cuántica

Físicos de la UCL (University College London) han anunciado una teoría fundamental que unifica la gravedad constante y la mecánica cuántica preservando al mismo tiempo el concepto clásico de espacio-tiempo de Einstein en dos artículos publicados simultáneamente.

La física moderna se basa en dos pilares: por un lado, la teoría cuántica, que rige las partículas más pequeñas del universo, y por otro, la teoría de la relatividad general de Einstein, que explica la gravedad mediante la deformación del espacio-tiempo. Pero estos dos puntos de vista se contradicen y una combinación ha estado al acecho durante más de un siglo.

La hipótesis actual es que la teoría de la gravedad de Einstein debería modificarse o «cuantizarse» para que encaje en la teoría cuántica. Esta es la teoría cuántica de la gravedad, la teoría de cuerdas y los dos principales candidatos para la gravedad cuántica de bucles.

Pero existe una nueva teoría, desarrollada por el profesor Jonathan Oppenheim (Física y Astronomía de la UCL) y presentada en un artículo. Exploración física X, Quienes cuestionan el consenso adoptan un enfoque alternativo y proponen que el espacio-tiempo puede no estar gobernado por la teoría clásica, es decir, la cuántica.

En lugar de cambiar el espacio-tiempo, la teoría, denominada «teoría poscuántica de la gravedad clásica», cambia la teoría cuántica y predice un desorden intrínseco en la previsibilidad del propio espacio-tiempo. Esto da como resultado fluctuaciones aleatorias y violentas en el espacio-tiempo que son mayores de lo imaginado según la teoría cuántica, lo que hace que el peso aparente de los objetos sea impredecible si se mide lo suficiente.

Al mismo tiempo se publicó una segunda edición. comunicación de la naturaleza Y dirigido por el ex Ph.D. del profesor Oppenheim. Los estudiantes analizan algunos de los resultados de la teoría y proponen un experimento para probarla: medir una masa con mucha precisión para ver si su peso cambia con el tiempo.

Por ejemplo, la Oficina Internacional de Pesas y Medidas de Francia solía utilizar 1 kilogramo como estándar de peso. Si las desviaciones en las medidas de este peso de 1 kg son menores que la consistencia matemática requerida, la hipótesis puede rechazarse.

El resultado del experimento, u otra evidencia que surja que confirme la naturaleza cuántica versus clásica del espacio-tiempo, es el tema de una apuesta de 5000:1 entre el Prof. Oppenheim y el Prof. Carlo Rovli y el Dr. Geoff Pennington, líderes en loopers cuánticos. Gravedad y teoría de cuerdas.

Durante los últimos cinco años, un grupo de investigación de la UCL ha estado probando la teoría y explorando sus implicaciones.

El profesor Oppenheim dijo: «La teoría cuántica y la teoría de la relatividad general de Einstein son matemáticamente incompatibles, por lo que es importante comprender cómo se resuelve esta contradicción». ¿Deberíamos cuantificar el espacio-tiempo, o deberíamos cuantificar la teoría cuántica, o es algo completamente distinto? Ahora que tenemos una teoría fundamental consistente en la que el espacio-tiempo no está cuantificado, nadie lo sabe».

El coautor Zach Weller-Davies, quien como Ph.D. Un estudiante de la UCL ayudó a desarrollar la propuesta experimental y jugó un papel clave en la teoría misma, diciendo: «Este descubrimiento desafía nuestra comprensión de la naturaleza fundamental de la gravedad, pero explora su potencial naturaleza cuántica. También ofrece una manera de hacerlo».

«Hemos demostrado que si el espacio-tiempo no tiene naturaleza cuántica, entonces debe haber fluctuaciones aleatorias en la curvatura del espacio-tiempo que tienen una característica que puede verificarse experimentalmente».

«Tanto en la gravedad cuántica como en la gravedad clásica, el espacio-tiempo debe estar experimentando un flujo violento y aleatorio a nuestro alrededor, pero en una escala que aún no podemos detectar. Pero si el espacio-tiempo es clásico, la fluctuación debe ser mayor que una cierta escala, y esta escala se puede determinar mediante otro experimento donde probamos cuánto tiempo podemos mantener un átomo pesado en una superposición estando en dos lugares diferentes.

Los coautores, el Dr. Carlo Sparaciari y la Dra. Barbara Soda, cuyos cálculos analíticos y numéricos ayudaron a guiar el proyecto, esperan que estos experimentos determinen si seguir una teoría cuántica de la gravedad es el camino correcto a seguir.

El Dr. Soda (anteriormente de Física y Astronomía de la UCL, ahora en el Instituto Perimetral de Física Teórica, Canadá) dijo: «Debido a que la gravedad aparece a través de la deformación del espacio y el tiempo, podemos pensar en la cuestión de si la velocidad a la que fluye el tiempo es de naturaleza cuántica o de naturaleza clásica.

«Y probar esto es casi tan simple como probar si el peso de una masa es constante o parece fluir de cierta manera».

El Dr. Sparkari (Física y Astronomía de la UCL) dijo: «Si bien el concepto experimental es simple, el objeto debe pesarse con gran precisión.

«Pero lo que me parece interesante es que, partiendo de supuestos muy generales, podemos demostrar una conexión clara entre dos cantidades mensurables: la medida del flujo del espacio-tiempo y el tiempo que tarda algo como un átomo o una manzana». colocarse en una superposición cuántica de dos ubicaciones diferentes. Entonces podemos determinar estas dos cantidades empíricamente.

Wheeler-Davies añadió: «Cuando las partículas cuánticas, como los átomos, son capaces de doblar el espacio-tiempo clásico, debe existir una perturbación crítica. Debe haber un equilibrio fundamental entre la naturaleza ondulatoria de los átomos y la aleatoriedad del espacio-tiempo». el flujo debe ser.»

La propuesta de probar si el espacio-tiempo es clásico buscando fluctuaciones aleatorias de masa es un complemento a otra propuesta experimental destinada a confirmar la naturaleza cuántica del espacio-tiempo encontrando algo llamado «entrelazamiento gravitacional».

El profesor Sugato Bose (Física y Astronomía de la UCL), que no participó en el anuncio de hoy pero estuvo entre los que presentaron por primera vez el experimento de entrelazamiento, dijo: «Pero son muy importantes desde el punto de vista de la comprensión de las leyes fundamentales de la naturaleza. Creo que estos experimentos están al alcance de la mano; estas cosas son difíciles de predecir, pero tal vez sepamos la respuesta en los próximos 20 años.

La teoría poscuántica va más allá de la gravedad. El infame y problemático «postulado mediato» de la teoría cuántica es innecesario, ya que las superposiciones cuánticas se localizan necesariamente a través de sus interacciones con el espacio-tiempo clásico.

Esta teoría se inspiró en el intento del profesor Oppenheim de resolver el problema de la información de los agujeros negros. Según la teoría cuántica estándar, un objeto que entra en un agujero negro debe ser irradiado de alguna manera para que la información no pueda destruirse, pero esto viola la relatividad general, que dice que nunca se puede saber acerca de estos objetos. cruza el horizonte de sucesos de un agujero negro. La nueva teoría permite destruir información debido a un error fundamental en la predicción.