به گزارش برگزیده، فیزیکدانها سالهای طولانی را به تلاشی نافرجام برای ساخت یک نظریه واحد اختصاص دادهاند که بتواند همه چیز در جهان، از ذرات زیراتمی گرفته تا کهکشانهای عظیم را با یک فرمول کلی توصیف کند. این نظریه بزرگ و به ظاهر دستنیافتنی را «نظریه همهچیز» (Theory of Everything) نامیدهاند.
اکنون، گروهی از پژوهشگران فنلاندی مدعی برداشتن گامی تازه در این مسیر شدهاند. آنها روشی تازه پیشنهاد کردهاند که میتواند دو نظریه بزرگ و ناسازگار فیزیک، مکانیک کوانتومی و نسبیت عام اینشتین را با هم آشتی دهد.
دو نظریه برای توصیف جهان
فیزیک مدرن تا کنون برای توصیف جهان، از دو نظریهی جداگانه استفاده میکند. یکی مکانیک کوانتومی که رفتار ذرات ریز مثل الکترون و فوتون را در مقیاس بسیار کوچک توضیح میدهد، و دیگری نسبیت عام که رفتار اجرام بزرگ مثل سیارات، ستارهها و کهکشانها را در مقیاس بزرگ با دقتی خارقالعاده پیشبینی میکند.
در نسبیت عام فضا و زمان بهوسیله جرم و انرژی خمیده میشوند و این مفهومی است که برای توصیف گرانش کاربرد دارد. اما در مکانیک کوانتومی، جهان براساس احتمالات و ذراتی که بهصورت موج رفتار میکنند پیشبینی میشود.
بهبیان ساده، یکی جهان را قطعی میبیند، دیگری احتمالی. این تضاد باعث شده تا دههها هیچکس نتواند این دو را در یک نظریهی منسجم ترکیب کند.
بر اساس نتایج پژوهشی تازه که در نشریهی علمی Reports on Progress in Physics منتشر شده است، میکو پارتانن و پوکا تولکی سعی کردهاند گرانش را نه با معادلات کلاسیک اینشتین، بلکه بهشکلی شبیه به مکانیک کوانتومی توضیح دهند..
آنها از مفهومی به نام «میدانها» (Fields) استفاده کردهاند که در فیزیک کوانتومی برای توصیف نیرو مثل میدان الکتریکی و مغناطیسی استفاده میشود. با بازنویسی گرانش بهصورت میدان، حالا این نیرو را میتوان با نیروهای دیگر مانند الکترومغناطیسی و هستهای در یک چارچوب قرار داد.
پارتانن میگوید: «ما توانستهایم نشان دهیم که این نظریه بدون افزودن حتی یک پارامتر جدید، پدیدههایی مثل خم شدن نور کنار یک جرم بزرگ را توضیح میدهد.»
بهعبارت دیگر، این نظریه همان نتایج نسبیت عام اینشتین را ارائه میکند اما در قالبی که با مکانیک کوانتومی سازگار است.
راهی طولانی تا اثبات
البته این فقط قدم اول است. برای اینکه این نظریه «نظریه همهچیز» نام بگیرد، باید در جایی که نسبیت عام به بنبست میرسد، کار کند. برای مثال داخل سیاهچالهها، جایی که نسبیت عام دیگر جواب نمیدهد.
مشکل اینجاست که تفاوت بین پیشبینی این نظریه با نسبیت عام بسیار ناچیز است. مثلاً در انحراف نور توسط خورشید، تفاوت فقط ۰.۰۰۰۱ درصد است که فراتر از دقت اندازهگیری ابزارهای کنونی است.
اما در مورد ستارگان نوترونی، این تفاوت ممکن است به چند درصد برسد. هر چند ساخت تلسکوپهایی برای اندازهگیری این اختلاف ممکن است اما نیاز به سرمایهگذاری و فناوری دقیقتری دارد.
در حال حاضر، پژوهشگران در حال بررسی این نظریه هستند تا مطمئن شوند معادلات آن دچار تناقض نیست. اگر همهچیز درست پیش برود، این نظریه میتواند اولین گام به سوی نظریه همه چیز باشد.
منبع: بیبیسی
۵۸۵۸
