SEGUIR
Un dels desafiaments més grans de la Física moderna és trobar una teoria única o 'unificada' que es pot descriure totes les lleis de la naturalesa en un sol marc. Un que connecta les dues grans (i irreconciliables) teories que, ara com ara, els científics usen per comprendre la realitat: la Relativitat General d'Einstein, que descriu l'Univers a gran escala; i la Mecànica Quàntica, que descriuen el nostre món a nivell atòmic. La raó per la qual aquestes dues reeixides teories encaixen entre si constitueix un dels misteris més grans a què enfronta la Ciència.
Si constés, aquesta teoria del 'gravat ad quantum' inclourà una descripció tant macroscòpica com microscòpica de la realitat, i la nostra donaria a més una visió profunda de fenòmens avui inaccessibles com els forats negres o l'instant en què l'Univers va crear.
Però com aconseguir-ho? Durant gairebé un segle, diverses generacions de físics han intentat, sense èxit, esbrinar per què les lleis que regeixen al regne del que és molt petit no 'funcionen' al món macroscòpic que ens envolta, i viceversa. Ara, un equip d'investigadors de la Universitat Tecnològica de Chalmers, a Suècia, juntament amb el MIT nord-americà, ha publicat un article a 'Nature Communications' on suggereix que la gravetat, la força que dominava l'Univers, sorgeix a gran escala . en realitat del món quàntic. Per arribar a aquesta extraordinària conclusió, els investigadors han recorregut a les matemàtiques avançades ia l'anomenat 'principi hologràfic'.
“Els nostres esforços per comprendre els ulls de la natura –explica Daniel Persson, coautor de l'estudi–, i el llenguatge en què estan escrits aquestes lleis són les matemàtiques. Quan busquem respostes a preguntes en física, sovint també ens porten nous descobriments en matemàtiques. Aquesta interacció és particularment prominent en la cerca de la gravetat quàntica, on és extremadament difícil fer experiments”.
Un exemple de fenomen que requereix aquest tipus de descripció unificada dels forats negres. Un forat negre es va formar quan una estrella prou pesada col·lapsa sota la seva pròpia força gravitacional, de manera que tota la seva massa es concentra en un volum extremadament petit. The description of the mecànica quàntica dels forats negres encara està en bolquers, però involucra matemàtiques avançades espectaculars.
En aquest cas de la teoria unificada, explicada per part seva Robert Berman, primer signant de l'article, “el desafiament consisteix a descriure com l'onada de gravetat es va formar com un fenomen 'emergent'. Així com els fenòmens quotidians, com el flux d'un líquid, emergeixen dels moviments caòtics de les gotes individuals, volem descriure com emergeix la gravetat del sistema mecànic-quàntic a nivell microcòpic”.
A partir d'aquesta manera, els investigadors van demostrar com la grava emergeix d'un sistema especial de mecànica quàntica, en un model simplificat per la grava quàntica anomenat 'principi hologràfic'.
«Usant tècniques matemàtiques que ja havia investigat abans –prossegueix Berman– vam aconseguir formular una explicació de com sorgeix la gravetat pel principi hologràfic, d'una manera més precisa que abans».
El nou article també pot oferir una nova manera d'enfrontar-se a la misteriosa energia fosca. A la Teoria General de la Relativitat d'Einstein, la gravetat es descriu com un fenomen geomètric. Així com un llit acabat de fer corba sota el pes d'una persona, els objectes pesats poden corbar l'espai temps, el 'teixit' que conforma l'Univers.
Però segons la teoria d'Einstein, fins i tot l'espai buit, l'estat de buit de l'Univers té una rica estructura geometrica. Si notem acostar-nos i mirar aquest buit amb un microscopi, veuríem diminutes fluctuacions o ones mecàniques quàntiques, conegudes com a energia fosca, la misteriosa energia formada que es considera responsable de l'expansió accelerada de l'Univers.
L'estudi pot conduir a noves comprensions sòbries com sorgir aquestes ones microscòpiques mecàniques-quàntiques, així com la relació entre la teoria de la gravetat d'Einstein i la Mecànica Quàntica, cosa que els científics fa dècades que intenten.
“Aquests resultats –conclou Persson– obren la possibilitat de provar altres aspectes del principi hologràfic, com la descripció microscòpica dels forats negres. També esperem poder utilitzar aquestes noves noves en el futur per obrir nous camins a les matemàtiques”.
