ຊອກຫາວິທີທີ່ຈະ reconcile gravity ກັບ Quantum Mechanics

Jose Manuel Nievesປະຕິບັດຕາມ

ຫນຶ່ງໃນສິ່ງທ້າທາຍທີ່ຍິ່ງໃຫຍ່ທີ່ສຸດຂອງຟີຊິກທີ່ທັນສະໄຫມແມ່ນການຊອກຫາທິດສະດີດຽວຫຼື 'ເອກະພາບ' ທີ່ສາມາດພັນລະນາກົດຫມາຍທັງຫມົດຂອງທໍາມະຊາດໃນກອບດຽວ. ຫນຶ່ງທີ່ເຊື່ອມຕໍ່ທັງສອງທິດສະດີທີ່ຍິ່ງໃຫຍ່ (ແລະ irreconcilable) ທີ່, ໃນມື້ນີ້, ນັກວິທະຍາສາດນໍາໃຊ້ເພື່ອເຂົ້າໃຈຄວາມເປັນຈິງ: Einstein's General Relativity, ເຊິ່ງອະທິບາຍຈັກກະວານໃນຂະຫນາດໃຫຍ່; ແລະກົນຈັກ Quantum, ເຊິ່ງອະທິບາຍໂລກຂອງພວກເຮົາໃນລະດັບປະລໍາມະນູ. ເຫດຜົນວ່າເປັນຫຍັງທັງສອງທິດສະດີທີ່ປະສົບຜົນສໍາເລັດນີ້ເຂົ້າກັນໄດ້ເປັນຫນຶ່ງໃນຄວາມລຶກລັບທີ່ຍິ່ງໃຫຍ່ທີ່ສຸດທີ່ກໍາລັງປະເຊີນກັບວິທະຍາສາດ.

ຖ້າໄດ້ຮັບການຢືນຢັນ, ທິດສະດີຂອງ 'ການແກະສະຫຼັກ quantum' ນີ້ຈະປະກອບມີທັງການອະທິບາຍ macroscopic ແລະ microscopic ຂອງຄວາມເປັນຈິງ, ແລະຂອງພວກເຮົາຍັງຈະໃຫ້ວິໄສທັດເລິກຂອງປະກົດການທີ່ບໍ່ສາມາດເຂົ້າເຖິງໄດ້ໃນມື້ນີ້ເຊັ່ນຂຸມດໍາຫຼືປັດຈຸບັນທີ່ຈັກກະວານສ້າງ.

ແຕ່ວິທີການໄດ້ຮັບມັນ? ເກືອບຫນຶ່ງສະຕະວັດ, ນັກຟິສິກຫຼາຍລຸ້ນຄົນໄດ້ພະຍາຍາມ, ໂດຍບໍ່ປະສົບຜົນສໍາເລັດ, ເພື່ອຄິດອອກວ່າເປັນຫຍັງກົດຫມາຍທີ່ປົກຄອງໃນຂອບເຂດຂະຫນາດນ້ອຍບໍ່ໄດ້ 'ເຮັດວຽກ' ໃນໂລກ macroscopic ທີ່ຢູ່ອ້ອມຮອບພວກເຮົາ, ແລະໃນທາງກັບກັນ. ໃນປັດຈຸບັນ, ທີມງານຂອງນັກຄົ້ນຄວ້າຈາກມະຫາວິທະຍາໄລ Chalmers University of Technology ໃນສວີເດນ, ຮ່ວມກັບ MIT ອາເມລິກາ, ໄດ້ຈັດພີມມາບົດຄວາມໃນ 'Nature Communications' ທີ່ພວກເຂົາແນະນໍາວ່າແຮງໂນ້ມຖ່ວງ, ກໍາລັງທີ່ຄອບຄອງຈັກກະວານ, ເກີດຂຶ້ນໃນຂະຫນາດໃຫຍ່. ຕົວຈິງແລ້ວຈາກໂລກ quantum. ເພື່ອບັນລຸຂໍ້ສະຫຼຸບພິເສດນີ້, ນັກຄົ້ນຄວ້າໄດ້ຫັນໄປຫາຄະນິດສາດທີ່ກ້າວຫນ້າແລະອັນທີ່ເອີ້ນວ່າ 'ຫຼັກການ holographic'.

Daniel Persson, ຜູ້ຂຽນຮ່ວມຂອງການສຶກສາອະທິບາຍວ່າ "ຄວາມພະຍາຍາມຂອງພວກເຮົາທີ່ຈະເຂົ້າໃຈສາຍຕາຂອງທໍາມະຊາດ," ແລະພາສາທີ່ກົດຫມາຍເຫຼົ່ານີ້ແມ່ນຂຽນເປັນຄະນິດສາດ. ໃນເວລາທີ່ພວກເຮົາຊອກຫາຄໍາຕອບຂອງຄໍາຖາມໃນຟີຊິກ, ພວກເຂົາເຈົ້າມັກຈະນໍາພາພວກເຮົາໄປສູ່ການຄົ້ນພົບໃຫມ່ໃນຄະນິດສາດເຊັ່ນດຽວກັນ. "ການໂຕ້ຕອບນີ້ແມ່ນມີຄວາມໂດດເດັ່ນໂດຍສະເພາະໃນການຄົ້ນຫາແຮງໂນ້ມຖ່ວງຂອງ quantum, ບ່ອນທີ່ມັນມີຄວາມຫຍຸ້ງຍາກທີ່ສຸດທີ່ຈະດໍາເນີນການທົດລອງ."

ຕົວຢ່າງຂອງປະກົດການທີ່ຕ້ອງການປະເພດຂອງການອະທິບາຍແບບປະສົມປະສານຂອງຂຸມດໍາຂອງມັນ. ຂຸມດຳເກີດຂຶ້ນເມື່ອດາວໜ່ວຍໜຶ່ງທີ່ໜັກພໍຈະລົ້ມລົງພາຍໃຕ້ແຮງໂນ້ມຖ່ວງຂອງມັນ, ສະນັ້ນ ມວນທັງໝົດຂອງມັນຈຶ່ງມີຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນໃນປະລິມານໜ້ອຍທີ່ສຸດ. ຄໍາອະທິບາຍກ່ຽວກັບກົນຈັກ quantum ຂອງຂຸມດໍາແມ່ນຍັງຢູ່ໃນໄວເດັກ, ແຕ່ກ່ຽວຂ້ອງກັບຄະນິດສາດທີ່ກ້າວຫນ້າທີ່ຫນ້າປະທັບໃຈ.

ໃນກໍລະນີຂອງທິດສະດີລວມນີ້, ອະທິບາຍໂດຍ Robert Berman, ຜູ້ລົງນາມຄັ້ງທໍາອິດຂອງບົດຄວາມ, "ສິ່ງທ້າທາຍແມ່ນເພື່ອອະທິບາຍວິທີການຄື້ນແຮງໂນ້ມຖ່ວງທີ່ເກີດເປັນປະກົດການ 'ສຸກເສີນ'. ເຊັ່ນດຽວກັນກັບປະກົດການປະຈໍາວັນ, ເຊັ່ນການໄຫຼຂອງຂອງແຫຼວ, ອອກມາຈາກການເຄື່ອນໄຫວທີ່ວຸ່ນວາຍຂອງ droplets ແຕ່ລະບຸກຄົນ, ພວກເຮົາຕ້ອງການອະທິບາຍວິທີການແຮງໂນ້ມຖ່ວງອອກຈາກລະບົບ quantum-mechanical ໃນລະດັບກ້ອງຈຸລະທັດ."

ຈາກແບບຟອມນີ້, ນັກຄົ້ນຄວ້າໄດ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນວິທີການກ້ອນຫີນອອກຈາກລະບົບພິເສດຂອງ Quantum Mechanics, ໃນຮູບແບບທີ່ງ່າຍດາຍໂດຍ gravel quantum ເອີ້ນວ່າ 'ຫຼັກການ holographic'.

"ການນໍາໃຊ້ເຕັກນິກທາງຄະນິດສາດທີ່ຂ້ອຍໄດ້ສືບສວນກ່ອນ," Berman ສືບຕໍ່, "ພວກເຮົາໄດ້ສ້າງຄໍາອະທິບາຍກ່ຽວກັບວິທີການແຮງໂນ້ມຖ່ວງເກີດຂື້ນໂດຍຜ່ານຫຼັກການ holographic, ໃນທາງທີ່ຊັດເຈນກວ່າກ່ອນ."

ບົດຄວາມໃຫມ່ອາດຈະສະເຫນີວິທີການໃຫມ່ເພື່ອຈັດການກັບພະລັງງານຊ້ໍາທີ່ລຶກລັບ. ໃນທິດສະດີສົມທຽບທົ່ວໄປຂອງ Einstein, ກາວິທັດໄດ້ຖືກອະທິບາຍວ່າເປັນປະກົດການເລຂາຄະນິດ. ເຊັ່ນດຽວກັບເສັ້ນໂຄ້ງຂອງຕຽງນອນທີ່ເຮັດໃໝ່ໆພາຍໃຕ້ນໍ້າໜັກຂອງຄົນເຮົາ, ວັດຖຸໜັກສາມາດໂຄ້ງເວລາອາວະກາດໄດ້, ເປັນ 'ຜ້າ' ທີ່ປະກອບເປັນຈັກກະວານ.

ແຕ່ຕາມທິດສະດີຂອງ Einstein, ເຖິງແມ່ນວ່າພື້ນທີ່ຫວ່າງເປົ່າ, 'ລັດສູນຍາກາດ' ຂອງຈັກກະວານ, ມີໂຄງສ້າງເລຂາຄະນິດທີ່ອຸດົມສົມບູນ. ຖ້າພວກເຮົາເຂົ້າໃກ້ແລະເບິ່ງຊ່ອງຫວ່າງນີ້ດ້ວຍກ້ອງຈຸລະທັດ, ພວກເຮົາຈະເຫັນການເຫນັງຕີງຂອງກົນຈັກ quantum ນ້ອຍໆຫຼືຄື້ນ, ທີ່ເອີ້ນວ່າພະລັງງານຊ້ໍາ, ພະລັງງານທີ່ລຶກລັບທີ່ຖືກສ້າງຕັ້ງຂື້ນທີ່ຖືວ່າເປັນຄວາມຮັບຜິດຊອບຕໍ່ການເລັ່ງການຂະຫຍາຍຂອງຈັກກະວານ.

ການສຶກສາດັ່ງກ່າວອາດຈະເຮັດໃຫ້ຄວາມເຂົ້າໃຈໃຫມ່ທີ່ງຽບໆກ່ຽວກັບວິທີທີ່ຄື້ນຟອງກົນຈັກ quantum microscopic ເຫຼົ່ານີ້ເກີດຂື້ນ, ເຊັ່ນດຽວກັນກັບຄວາມສໍາພັນລະຫວ່າງທິດສະດີແຮງໂນ້ມຖ່ວງຂອງ Einstein ແລະ Quantum Mechanics, ບາງສິ່ງບາງຢ່າງທີ່ນັກວິທະຍາສາດໄດ້ພະຍາຍາມຫຼາຍສິບປີ.

"ຜົນໄດ້ຮັບເຫຼົ່ານີ້ - ສະຫຼຸບ Persson - ເປີດຄວາມເປັນໄປໄດ້ຂອງການທົດສອບດ້ານອື່ນໆຂອງຫຼັກການ holographic, ເຊັ່ນຄໍາອະທິບາຍກ້ອງຈຸລະທັດຂອງຂຸມດໍາ. "ພວກເຮົາຍັງຫວັງວ່າຈະສາມາດນໍາໃຊ້ຄວາມເຂົ້າໃຈໃຫມ່ເຫຼົ່ານີ້ໃນອະນາຄົດເພື່ອທໍາລາຍພື້ນຖານໃຫມ່ໃນຄະນິດສາດ."