Ievērojama ir Einšteina vispārējā relativitātes teorija, kurā gravitācija dzimst no telpas laika izliekuma. Tas ir pārbaudīts ar neticamu precizitāti, dažos gadījumos līdz piecpadsmit zīmēm aiz komata. Viena no viņas interesantākajām prognozēm bija gravitācijas viļņu esamība: viļņi telpā laikā izplatās brīvi. Ne tik sen šos viļņus noķēra LIGO un VIRGO detektori.
Un tomēr ir daudz jautājumu, uz kuriem mums vēl nav atbildes. Kvantu smagums varētu palīdzēt tos atrast.
Mēs zinām, ka vispārējā relativitāte ir nepilnīga. Tas darbojas labi, ja laiktelpas kvantu efekti ir pilnīgi neredzami, kas gandrīz vienmēr notiek. Bet, kad kosmosa laika kvantu ietekme kļūst liela, mums nepieciešama labāka teorija: kvantu gravitācijas teorija.
Agrīnā Visuma ilustrācija, kas sastāv no kvantu putām, kad kvantu svārstības bija milzīgas un izpaudās mazākajā mērogā
Tā kā mēs vēl neesam formulējuši kvantu gravitācijas teoriju, mēs nezinām, kas ir telpa un laiks. Mums ir vairākas piemērotas kvantu gravitācijas teorijas, taču neviena no tām nav plaši pieņemta. Neskatoties uz to, pamatojoties uz esošajām pieejām, kvantu gravitācijas teorijā mēs varam pieņemt, kas var notikt ar telpu un laiku. Fiziķe Sabīne Hosfendere ir apkopojusi desmit pārsteidzošus piemērus.
1) Kvantu gravitācijā telpā un laikā būs savvaļas svārstības pat tad, ja nav vielas. Kvantu pasaulē vakuums nekad nav miera stāvoklī, tāpat kā telpa un laiks.
Mazākajā kvantu skalā Visumu var piepildīt ar sīkiem, mikroskopiskiem melniem caurumiem ar mazu masu. Šīs atveres var ļoti interesanti savienot vai paplašināties uz iekšu.
2) Kvantu telpas laiku var aizpildīt ar mikroskopiskiem melnajiem caurumiem. Turklāt tajā var būt tārpu caurumi vai var piedzimt infantili Visumi - kā mazi burbuļi, kas atraujas no mātes Visuma.
Reklāmas video:
3) Un tā kā šī ir kvantu teorija, telpas laiks to visu var izdarīt vienlaikus. Tas vienlaikus var radīt zīdaiņu Visumu, nevis to radīt.
Laika-laika audums var nebūt audums, bet sastāv no diskrētiem komponentiem, kas mums tikai šķiet nepārtraukts audums lielās makroskopiskās skalās.
4) Lielākajā daļā pieeju kvantu gravitācijai telpas laiks nav fundamentāls, bet sastāv no kaut kā cita. Tās var būt virknes, cilpas, kubi vai laiktelpas "atomu" varianti, kas parādās kondensētās vielas pieejās. Atsevišķus komponentus var izjaukt, tikai izmantojot visaugstākās enerģijas, kas ievērojami pārsniedz tās, kas mums ir pieejamas uz Zemes.
5) Dažās pieejās ar kondensētu vielu laiktelpai ir cieta vai šķidra ķermeņa īpašības, tas ir, tas var būt elastīgs vai viskozs. Ja tā ir taisnība, novērotās sekas ir neizbēgamas. Pašlaik fiziķi meklē līdzīgu efektu pēdas klejojošās daļiņās, tas ir, gaismā vai elektronos, kas mūs sasniedz no tālas kosmosa.
Nepārtrauktas gaismas staru shematiska animācija, kas izkaisīta ar prizmu. Dažās pieejās kvantu gravitācijai telpa var darboties kā dispersijas vide dažādiem gaismas viļņiem
6) Telpas laiks var ietekmēt gaismas caurlaidību. Tas var nebūt pilnīgi caurspīdīgs vai arī dažādu krāsu gaisma var pārvietoties ar dažādu ātrumu. Ja kvantu telpas laiks ietekmē gaismas izplatīšanos, to var novērot arī turpmākajos eksperimentos.
7) Telpas laika svārstības var iznīcināt gaismas no tāliem avotiem spēju radīt traucējumu modeļus. Šis efekts tika meklēts un nekad netika atrasts, vismaz redzamajā diapazonā.
Gaisma, kas iet caur divām biezām spraugām (augšpusē), divām plānām spraugām (centrā) vai vienu biezām spraugām (apakšā), rada traucējumus, kas norāda uz tās viļņu raksturu. Bet kvantu gravitācijā dažas no sagaidāmajām traucējumu īpašībām var nebūt iespējamas.
8) Spēcīgas izliekuma zonās laiks var pārvērsties kosmosā. Tas var notikt, piemēram, melno caurumu iekšpusē vai lielā sprādzienā. Šajā gadījumā mums zināmais telpas laiks ar trim telpiskām un dimensijām un vienu laicīgu var pārvērsties par četrdimensionālu "eiklida" telpu.
Divu dažādu vietu vai laika savienošana caur tārpa caurumu joprojām ir tikai teorētiska ideja, bet tā var būt ne tikai interesanta, bet arī neizbēgama kvantu gravitācijā
Telpu laiku var savienot lokāli ar sīkām tārpu caurumiem, kas caurstrāvo visu Visumu. Šādiem lokāliem savienojumiem jābūt visās pieejās, kuru pamatā esošā struktūra nav ģeometriska, piemēram, diagrammā vai tīklā. Tas ir saistīts ar faktu, ka šādos gadījumos "tuvuma" jēdziens nebūs fundamentāls, bet netiešs un nepilnīgs, lai attālos reģionus varētu nejauši savienot.
10) Varbūt, lai kvantu teoriju apvienotu ar gravitāciju, mums jāatjaunina nevis gravitācija, bet pati kvantu teorija. Ja tā, sekas būs tālejošas. Tā kā kvantu teorija ir visu elektronisko ierīču pamatā, tās pārskatīšana pavērs pilnīgi jaunas iespējas.
Lai gan kvantu gravitāciju bieži uzskata par ļoti teorētisku ideju, eksperimentālai pārbaudei ir daudz iespēju. Mēs visi katru dienu ceļojam pa laiktelpu. Izpratne par viņu var mainīt mūsu dzīvi.
Iļja Khels