ایده‌ای بحث‌برانگیز که می‌خواهد نظریه گرانش اینشتین و مکانیک کوانتوم را آشتی دهد

در دو مقاله‌ای که دانشگاه کالج لندن (UCL) به‌طور هم‌زمان منتشر کرده، فیزیک‌دانان ممکن است درنهایت نظریه‌ای ابداع کرده باشند که می‌تواند نظریه گرانش اینشتین را با دنیای عجیب مکانیک کوانتوم ادغام کند. این نظریه اگر درست باشد، می‌تواند یکی از پیچیده‌ترین مشکلات قرن‌های گذشته را در رابطه با درک ما از عملکرد جهان و ماهیت ماده حل کند.

اساس فیزیک مدرن بر دو نظریه اساسی استوار است: نظریه کوانتومی و نظریه نسبیت عام اینشتین. نظریه کوانتومی به بررسی رفتار کوچک‌ترین ذرات جهان می‌پردازد؛ از سوی دیگر نظریه نسبیت عام گرانش را از طریق انحنای فضا-زمان توضیح می‌دهد. بااین‌حال، این دو نظریه بیش از یک قرن است که باهم در تضاد هستند و هنوز راه‌حلی برای آشتی این دو پیدا نشده است. بسیاری از دانشمندان نیز بر این باورند که نظریه گرانش اینشتین باید اصلاح یا «کوانتیزه» شود تا در چهارچوب نظریه کوانتومی جای گیرد.

اکنون براساس دو مقاله منتشرشده در Physical Review X و نیچر، پروفسور «جاناتان اوپنهایم» از دپارتمان فیزیک و نجوم UCL معتقد است این ایده که نظریه کوانتومی فضا-زمان را اداره می‌کند، ممکن است دقیق نباشد. این فیزیکدان یک رویکرد جایگزین را در مقاله خود پیشنهاد می‌دهد. دیدگاه رادیکال اوپنهایم این است که فضا-زمان مقوله‌ای است که باید در فیزیک کلاسیک روشن شود و اصلاً کوانتومی نیست؛ درنتیجه او به‌کلی اجماع این دو نظریه را زیر سؤال می‌برد.

جاناتان اوپنهایم و نظریه «پساکوانتومی گرانش کلاسیک»

پروفسور اوپنهایم می‌گوید:

«نظریه کوانتومی و نظریه نسبیت عام اینشتین از نظر ریاضی با یکدیگر سازگاری ندارند، بنابراین مهم است که بفهمیم این تناقض چگونه حل می‌شود. آیا فضا-زمان باید کوانتیزه شود یا باید نظریه کوانتومی را اصلاح کرد، یا شاید پای چیز دیگری در میان است؟ هرکسی می‌تواند این را بفهمد که نظریه‌ بنیادی فضا-زمان اینشتین را نمی‌توان کوانتیزه کرد.»

«نظریه پساکوانتومی گرانش کلاسیک» به‌جای اصلاح فضا-زمان، نظریه کوانتومی را هدف قرار می‌دهد. این نظریه به بررسی نوسانات غیرقابل پیش‌بینی در فضا-زمان و نقد نظریه کوانتومی می‌پردازد. براساس نظریات محققان، اگر فضا-زمان ماهیت کوانتومی نداشته باشد، درعوض باید نوسان‌های تصادفی در انحنای فضا-زمان نشان خاصی داشته باشند که شاید بتوان آن را به‌صورت تجربی اندازه‌گیری کرد.

پژوهش دوم نیز درواقع به بررسی تجربی و آزمایشگاهی این نظریه پرداخته است. این پژوهش توسط دانشجویان دکترای سابق پروفسور اوپنهایم نوشته شده. محققان در این پژوهش یک جرم بسیار دقیق را اندازه‌گیری کردند تا به پاسخ این پرسش برسند که آیا وزن در طول زمان در نوسان است یا خیر.