Στον παράξενο κόσμο της Κβαντικής Φυσικής, λίγα φαινόμενα είναι πιο μυστηριώδη από την κβαντική διεμπλοκή (quantum entanglement). Πρόκειται για έναν μηχανισμό που δεν έχει κανένα ανάλογο στην κλασική Φυσική και δηλώνει ότι δύο ή περισσότερα κβαντικά συστήματα – όσο μακριά και αν βρίσκονται μεταξύ τους – μοιράζονται την ίδια κατάσταση. Όταν παρατηρούμε το ένα, επηρεάζουμε άμεσα και το άλλο, ακόμη κι αν βρίσκεται στην άλλη άκρη του Σύμπαντος. Αν και θυμίζει επιστημονική φαντασία, το φαινόμενο έχει πειραματικά επιβεβαιωθεί και αποτελεί θεμελιώδη αρχή της κβαντικής πληροφορικής.
Ωστόσο, μια νέα επιστημονική πρόταση έρχεται να προκαλέσει τα θεμέλια της σύγχρονης Φυσικής, προσπαθώντας να γεφυρώσει το χάσμα ανάμεσα στη γενική θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν και τη κβαντομηχανική. Κεντρική ιδέα: η βαρύτητα δεν είναι θεμελιώδης δύναμη, αλλά προκύπτει από την οργάνωση της κβαντικής πληροφορίας στο Σύμπαν.
Η θεωρία του Florian Neukart: Η βαρύτητα ως απόρροια της κβαντικής πληροφορίας
Ο φυσικός και μηχανικός Florian Neukart, καθηγητής στο Πανεπιστήμιο του Λέιντεν στην Ολλανδία, δημοσίευσε μια τολμηρή θεωρητική πρόταση στο επιστημονικό περιοδικό Annals of Physics. Εκεί, διατυπώνει τη θέση ότι η κβαντική διεμπλοκή μπορεί να επηρεάζει άμεσα τη γεωμετρία του χωροχρόνου, δηλαδή τον τρόπο με τον οποίο ο ίδιος ο χώρος και ο χρόνος δομούνται και λειτουργούν.
Κατά τον Neukart, η βαρύτητα δεν είναι αποτέλεσμα μόνο της μάζας ή της ενέργειας που καμπυλώνουν τον χωροχρόνο, όπως προβλέπει η θεωρία της σχετικότητας, αλλά επηρεάζεται και από την κατανομή της κβαντικής πληροφορίας. Ουσιαστικά, ο επιστήμονας πρόσθεσε έναν νέο όρο που εκφράζει την κβαντική πληροφορία στις εξισώσεις πεδίου του Αϊνστάιν. Τα αποτελέσματα αυτής της προσθήκης είναι θεωρητικά και δεν είναι ακόμη μετρήσιμα πειραματικά, καθώς τα φαινόμενα αυτά λαμβάνουν χώρα σε εξαιρετικά μικρή κλίμακα – κοντά στην κλίμακα Planck.
Τι σημαίνει πρακτικά αυτή η πρόταση
Αν η θεωρία του Neukart επιβεβαιωθεί στο μέλλον, τότε ίσως βοηθήσει τους κοσμολόγους να εξηγήσουν ακραία φαινόμενα του Σύμπαντος, όπως η φύση των μελανών οπών ή η προέλευση της κοσμολογικής σταθεράς – της μυστηριώδους δύναμης που ευθύνεται για τη διαστολή του Σύμπαντος. Ο Φυσικός υποστηρίζει ότι η κβαντική διεμπλοκή ίσως παίζει ρόλο στη διαμόρφωση αυτής της σταθεράς, την οποία μπορούμε να φανταστούμε ως μια ομοιόμορφη και συνεχόμενη δύναμη που τεντώνει τον χώρο.
Παρότι το θεωρητικό πλαίσιο της πρότασης δεν καθορίζει ακόμη την κβαντική βαρύτητα – δηλαδή μια πλήρη ενοποιημένη θεωρία που εξηγεί πώς λειτουργεί η βαρύτητα στο μικρόκοσμο – εντούτοις ανοίγει νέους ερευνητικούς δρόμους. Η θεώρηση ότι ο συνεχής χωροχρόνος είναι στην πραγματικότητα έκφραση της υποκείμενης κβαντικής πληροφορίας είναι μια εντυπωσιακή καινοτομία, που μπορεί να οδηγήσει σε πιο θεμελιακές θεωρίες για τη δομή της πραγματικότητας.
Περιορισμοί και προοπτικές
Η πρόταση του Neukart, παρά τη θεωρητική της κομψότητα, συνοδεύεται και από σημαντικούς περιορισμούς. Πρώτον, οι επιπτώσεις της είναι ανιχνεύσιμες μόνο σε πολύ μικρές κλίμακες (σε μήκη κοντά στο 10^-35 μέτρα), δηλαδή μακριά από τις σημερινές τεχνολογικές δυνατότητες μέτρησης. Δεύτερον, δεν προσφέρει μια πλήρη εξίσωση κβαντικής βαρύτητας, αλλά μια επέκταση της υπάρχουσας θεωρίας του Αϊνστάιν.
Ωστόσο, το θεωρητικό ενδιαφέρον της είναι τεράστιο, καθώς προσφέρει ένα νέο πρίσμα για να εξετάσουμε τις σχέσεις ανάμεσα στη μάζα, την ενέργεια, τη βαρύτητα και την πληροφορία. Αν ισχύει ότι η πληροφορία είναι ο θεμελιώδης δομικός λίθος του Σύμπαντος, τότε ίσως και η ίδια η πραγματικότητα να είναι λιγότερο «υλική» και περισσότερο υπολογιστική στη βάση της.
Η ιδέα ότι η βαρύτητα μπορεί να μην είναι μια πρωτογενής δύναμη, αλλά ένα παράγωγο φαινόμενο της κβαντικής πληροφορίας, αποτελεί ίσως μια από τις πιο ριζοσπαστικές θεωρίες των τελευταίων ετών. Παρά τις τεχνικές δυσκολίες και την απουσία πειραματικής επαλήθευσης, η εργασία του Neukart ανανεώνει το ενδιαφέρον για την ενοποίηση της Φυσικής και ενδεχομένως φέρνει την επιστήμη ένα βήμα πιο κοντά στην κατανόηση του ίδιου του Σύμπαντος.
Σε κάθε περίπτωση, η πρόταση αυτή, είτε επιβεβαιωθεί είτε όχι, θέτει νέα ερωτήματα και διευρύνει το πλαίσιο της φυσικής σκέψης, αποδεικνύοντας για ακόμη μια φορά ότι οι απαντήσεις στα πιο βαθιά μυστήρια του Σύμπαντος ίσως κρύβονται σε κβαντικά νήματα πληροφορίας που ακόμη προσπαθούμε να κατανοήσουμε.
[via]
