Гравитацию могут создавать странные вспышки в квантовом мире

24 Сентября 2017 в 9:00, Илья Хель 12 636 просмотров 45

Как примирить два столпа современной физики: квантовую теорию и гравитацию? Один или оба должны уступить и сдаться. Новый подход говорит, что гравитация может вытекать из случайных флуктуаций на квантовом уровне, что делает квантовую механику фундаментальнее из этих двух теорий. Два наших основных объяснения реальности утверждают, что квантовая теория управляет взаимодействиями наименьших частиц материи. Общая теория относительности же касается гравитации и крупнейших структур во Вселенной. С тех пор, как Эйнштейн создал свою знаменитую теорию, физики пытались преодолеть разрыв между ними, но безуспешно.

Частью проблемы является знание того, какие нити каждой теории имеют фундаментальное значение для нашего понимания реальности.

Один из подходов к согласованию гравитации с квантовой механикой заключался в том, чтобы показать, что гравитация на самом фундаментальном уровне уходит в неделимые кусочки – кванты, подобно тому как электромагнитные силы вытекают из квантов под названием фотоны. Но этот путь к теории квантовой гравитации оказался непроходимым.

И вот Антуан Тиллой из Института квантовой оптики Макса Планка в Гархинге, Германия, попытался добраться до гравитации, изменяя стандартную квантовую механику.

В квантовой теории состояние частицы описывается ее волновой функцией. Волновая функция позволяет рассчитать, например, вероятность нахождения частицы в том или ином месте при измерении. До измерения неизвестно, существует ли частица, и если да, то где. Реальность, судя по всему, создается актом наблюдения, который «разрушает» волновую функцию.

Но квантовая механика не определяет, что такое это измерение или наблюдение. Например, нужен ли в таком случае сознательный агент – человек? Проблема измерения приводит к парадоксам вроде кота Шредингера, в котором кот может быть одновременно и жив, и мертв в коробке, пока кто-нибудь не откроет коробку и не заглянет в нее.

Одним из решений таких парадоксов является так называемая модель GRW, которая была разработана в конце 1980-х годов. Она включает «вспышки», которые являются случайными спонтанными коллапсами волновой функции квантовых систем. Результат точно такой же, как если бы проводились измерения, но без очевидного наблюдателя.

Тиллой модифицировали эту модель, чтобы показать, как она может привести к теории гравитации. В этой модели, когда вспышка разрушает волновую функцию и заставляет частицу оказываться в одном месте, она создает гравитационное поле в этот момент в пространстве-времени. Массивная квантовая система с большим числом частиц демонстрирует множество вспышек, а вместе с тем и флуктуации гравитационного поля.

Оказывается, что в среднем от этих флуктуаций можно было бы ожидать гравитационного поля, вытекающего из теории гравитации Ньютона (подробнее о работе – arxiv.org/abs/1709.03809). Этот подход к объединению гравитации с квантовой механикой называется полуклассическим: гравитация вытекает из квантовых процессов, но остается классической силой. «Нет никаких причин игнорировать этот полуклассический подход, в котором гравитация остается классической на фундаментальном уровне», говорит Тиллой.

«В принципе, мне нравится эта идея», говорит Клаус Хорнбергер из Университета Дуйсбург-Эссен в Германии. Но он отмечает также, что нужно решить другие проблемы до того, как этот подход станет серьезным претендентом на объединение всех фундаментальных сил, лежащих в основе законов физики, в больших и малых масштабах. Например, модель Тиллоя может быть использована для получения гравитации, описываемой теорией Ньютона, но математикам еще предстоит определить, будет ли она эффективно описывать гравитацию в рамках общей теории относительности Эйнштейна.

Тем не менее его модель делает прогнозы, которые можно проверить. Например, она прогнозирует, что гравитация будет вести себя по-разному в масштабах атома и на крупных масштабах. Если испытания покажут, что модель Тиллоя соответствует реальности, а гравитация действительно вытекает из коллапсирующих квантовых флуктуаций, это станет важным указанием на то, что теория всего будет включать полуклассическую гравитацию.

Гравитацию могут создавать странные вспышки в квантовом мире

Приложение
Hi-News.ru

Новости высоких технологий в приложении для iOS и Android.

45 комментариев

  1. mazyt

    Ах эта опять гравитация (отправлено из iOS приложения Hi-News.ru)

  2. war4444war

    Что за квантовые коллапсы? Звучит немного бредово... (отправлено из приложения Hi-News.ru)

    • mazyt

      Очевидно имеется в виду образование частиц из материи вакуума (отправлено из iOS приложения Hi-News.ru)

      • MaxLeon

        Имеется в виду переход квантовой частицы от неклассического нелокального волнового состояния к классическому корпускулярному - это и есть коллапс волновой функции. (отправлено из приложения Hi-News.ru)

        • Vladimir8

          Подход Верлинде как и Тиллоя мне тоже импонирует больше всего. Корпоскулярно волновой дуализм самый важный ключ для наблюдения примирения ОТО и квантовой физики. По сути гравитация и есть воздействие массы на ничто. Масса это и есть что-то "реальное" что является каким то наблюдателем/измерителем. Она заставляет квантовое пространство измеряться или существовать т.е. переходить от нелокального состояния (непроявленного) в классическиое - корпускула/волна. Верлинде не описывал как это происходит. Но то что гравитация это квантовый эффект мне кажется бесспорно. Возможно темная энергия и есть отражение такого возмущения/измерения как сказал Верлинде. По крайней мере это единственное пока объяснение тому что темная энергия всегда концентрируется вокруг масс и полностью повторяет их скопление.

  3. Uriel

    Ниче не понял. Можно в виде мультика? (отправлено из приложения Hi-News.ru)

  4. Asmodeus55555

    Тогда каким образом Чёрная дыра имеет гравитационное поле? Частиц-то в сингулярности нет.

    • mazyt

      Не берусь утверждать, но уверен что природа гравитации иная . (отправлено из iOS приложения Hi-News.ru)

      • Asmodeus55555

        Вот-вот. Я тоже как-то сомневаюсь.

        • baralgin

          Очень оригинально. Да всем насрать, что какой то школьник "сомневается".

      • baralgin

        На чём основана такая "уверенность"? Довод "мне так кажется" не принимается. Да этих теорий, более менее серьезных, штук 5 как минимум, а тем "теориям", которые разрабатываются всякими непризнанными гениями в дырявых трениках, просто нет числа.

  5. Vata_OFF

    "странные вспышки в квантовом мире", ору с заголовка.

  6. sender

    нене... СтранныеВспышки - это ересь! Всё дело в Теплороде! Альфа и Омега ... несогласных в коробку к Коту...

  7. Baksov

    Меня вполне устраивает такая теория. Буду рад если она подтвердится.

    • baralgin

      Т.е вы расстроитесь, если подтвердится другая теория, которая вас "не устраивает"? Кстати, а всё-таки, чем же она вас "устраивает"? Или просто надо было ляпнуть хоть что нибудь?

      • Baksov

        Меня не устраивает только теория Большого взрыва. Все остальные устраивают.
        Вы что так возбудились? Мне, честно говоря, мало дела до этих теорий, на жизнь они не влияют. Просто понравилось вот это: "Например, она прогнозирует, что гравитация будет вести себя по-разному в масштабах атома и на крупных масштабах."
        Логично же. Хотя и без этой теории ясно, что так и должно быть.

        • Vata_OFF

          Не секрет, что космос это машина времени, чем дальше мы заглядываем тем раньше видем процессы и обьекты, и что закономерно, то что мы видим в прошлом с помоью астрономических приборов, целиком и полностью согласуется с теорией большого взрыва. Мы не видим там стационарной и неизменной вселенной, а видим более высокую плотность галактик и вещества, наблюдаем меньше мпектров тяжелых химических элементов, потому что сверхновые еще не успели их наделать, наблюдаем реликтовый фон, и смое далеко, что мы можем наблюдать это реликтовый фон - это электромагнитное излучение с МАКСИМАЛЬНЫМ красным смещением среди всех наблюдаемых ЭМ волн, это излучение, которое первончально было ультафиолетовым и видимым светом, возникшим в результате образования атомов водорода из плазмы, когда вселенная остыла до нужного предела. Но вседствии расширения его длина волны переместилась в область микроволновых радиоволн, которые мы регистрируем.
          ЧТО тебя тупорылого в этом е устраивает?

          • Baksov

            Не устраивает то, что Вселенная родилась из микроскопической точки, которую и в лупу увидеть невозможно. Как можно уместить 100 миллиардов галактик в такой объём? Может я и тупорылый, но в такие бредовые теории я никогда не поверю.

      • mahan

        Твоё мнение вообще никого не волнует дядя (отправлено из приложения Hi-News.ru)

        • Baksov

          Ну ты открыл америку. Я и без тебя это знаю. Но я люблю высказать своё мнение, если тема меня интересует.

  8. mazyt

    Возьмём два одинаковых бумажных круга, чёрный и белый. Положим на плоскость и сведём их. Это момент большого взрыва. И начнём их сводить. Белый с верху. Это расширение пространства, образование вакуума. Свели? Теперь делаем откат на 5% . Белое свободное это образованное из энергии вакуума материя. Чёрная это обсолютная пустота в которой находиться материя . Конец первого этапа расширения пространства. (отправлено из iOS приложения Hi-News.ru)

    • mazyt

      Далее берём эту аппликацию и переносим на большой чёрный лист бумаги, это та пустота которая находиться за пределами галактики. Пустота имеет свойства объема. И лишь когда в неё поподает материя , она преобретает свойства отрицательной энергии. Область отрицательной энергии растягиваетесь вселенную. Вторая фаза расширения пространства .Физическое тело лежит не в вакууме а в пустоте или в области отрицательной энергии. И здесь направление действия этой силы меняет направление. Тело падает само в себя. Гравитация. Конец войны с квантовой физикой (отправлено из iOS приложения Hi-News.ru)

      • baralgin

        Гениально! Это просто разрыв мозга! Срочно подавайте заявку в Нобелевский комитет.
        P.S. Можно узнать, где публикуетесь?

        • mazyt

          Слишком просто для вас? (отправлено из iOS приложения Hi-News.ru)

          • baralgin

            Да нет. Дело в том, что такую билиберду не то, что понять, прочитать невозможно. Ну, мне во всяком случае не удалось. Возможно по причине отсутствия сверхспособностей, коими Вы несомненно обладаете.

            • mazyt

              Хорошую позицию ты выбрал, очень выгодную. Можно критиковать других не имея собственных идей. (отправлено из iOS приложения Hi-News.ru)

              • baralgin

                КОБ'а обчитались? Там есть такая фишка: "Критикуешь - предлагай".
                У меня, например, может и не быть "собственных идей" как правильно стелить асфальт, но это не значит, что я не могу критиковать раздолбаев, которые его стелют в дождь.
                __Тут же бред феерический. Кружочки, отрицательная энергия (что это????), "абсолютная пустота", аппликации, "тело падает в само себя".... Жесть.
                -
                Да и желательно, сначала грамотно писать научиться, а потом приниматься за вопросы мироздания, возможно вас хоть понять будет возможно.

                • mazyt

                  Раздолбаи кладут асфальт в дождь не по своей инициативе, их посылает умный образованный начальник . Который может писать без ошибок. Он много знает, умно говорит, и т д . Но вот беда 99 % таких рукожопые , неспособные:-) (отправлено из iOS приложения Hi-News.ru)

  9. OSA

    А как быть с силой движения нейтрино,которые ежесекундно миллионы проходят сквозь нас?да и вакуум наполняется субатомными частицами.которые имеют движение в пространстве.по крайне мере относительно движению земли.
    Кстати,если есть поток материи,который стремится к центру земли,он обязан будет превратиться в вихревой поток и с центробежной силой будет повышенное давление.а там,вполне вероятно,ударяясь друг об друга,рождения магнитного поля (частиц).ведь даже в электромагнитной катушке,которая находится в магнитном поле земли,движущий ток играет роль ложки как в парадоксе чаинок эйнштейна.у магнитного поля должно быть давление.возьмем атмосферное давление,это движение малекул,их количество на кубический сантиметр.то же должно быть и у магнитного поля.вспомните магнит,жидкий азот и микротрещины,через которые стремятся частицы...

    • OSA

      И есть смысл вспомнить то,чем заняты в ускорителях частиц.а у движущих частиц к центру планеты...скорость...

      • baralgin

        Заканчивайте баловаться с веществами. Условия содержания пациентов в спецмедучреждениях сейчас, мягко говоря, не фонтан.

  10. macss

    Квантовые "вспышки", это вспышки на уровне кванта (действия) .
    Уж ежели кванта не увидишь, то эти "вспышки" и подавно!
    На самом деле квантовые волны это всего лишь слабое
    электромагнитное поле вдали от Галактики/Метагалактики,
    и никакого отношения к Черным Дырам не имеют.
    Все подробности: http://german43.livejournal.com/.

  11. macss

    Извините, маленькая опечатка! Вместо Гравитационных волн, написал квантовые
    которых нет в природе.

  12. Berrr

    Хорошо бы конечно пруф, на научную публикацию.

    Если мне не изменяет память, где то что то подобное я читал.
    Нашел ссылку на краткий обзор GRW: http://www.romanfrigg.org/writings/GRW%20Theory.pdf
    По мнению автора теория содержит несколько серьезных проблем, решения которых пока не найдено. А лично мне не нравится, что еще теория вводит сразу две глобальные константы: вероятность появления хитов (вспышек) и ширину гауссова распределения хитов, и делается для подгонки результатов теории к результатам уравнений квантовой механики.
    Как по мне, попытка вывести из всего это еще и гравитацию, введя еще одну две константы, это синтетические игры разума.

    Но наметилась тенденция, в попытке примерить КМ и ОТО: объяснение гравитации не как фундаментальной силы, а как следствия квантовых процессов. Достаточно вспомнить
    Верлинде, который в основу расчетов положил Эмерджентную голографическую модель.
    https://hi-news.ru/science/erik-verlinde-dlya-menya-gravitaciya-ne-sushhestvuet.html
    Хотя знакомый физик сказал, что то вроде: "Ничего кроме того, что умеет работать с размерностями в формулах Верлинде не показал."
    Хотя лично мне подход Верлинде нравится.

  13. Sigmund Freud

    Сколько здесь умников, гравитация это программный код (закон) написанный внутри атома как днк.

    • Vata_OFF

      Вот именно таких умников как ты, ведь уже лет 100 известно, что гравитация это искривления пространства-времени находящейся в ней массой, а на счет того, что собой являет пространство-время, дискретно оно или нет, это уже другой вопрос, и даже если подтвердится квантовая теория гравитации это точно не отменит общую теорию относительности, а лишь поставит ее в определенные рамки и условия, как это случилось с теорие гравитации Ньютона.

  14. Raid Ashihi

    Притяжения существовать не может оно (притяжение) лишь следствие отталкивания - по другому (что касается материи ) быть не может

    • Raid Ashihi

      А может взрыв произошол объёмный - хотя это тоже как то не понятно ведь нам привычен взрыв из локального пространства . По ходу чё та мы не доганяем но при всей красоте Большого Взрыва всё же нам не удаётся представить нечто более грандиозное .Вот поэтому мы ограничены в понимании...

Новый комментарий

Для отправки комментария вы должны авторизоваться или зарегистрироваться.