Един от основните въпроси в Общата теория на относителността, който я отделя от други описания на Вселената, като квантовата физика, е съществуването на сингулярности. Сингулярностите са точки, които при математическо описание дават безкрайна стойност и предполагат области от Вселената, където познатите ни закони на физиката ще престанат да действат. Това са точките в началото на Вселената и в центъра на черните дупки.
Нова статия в Nuclear Physics B предполага, че разширената трактовка на сингулярностите в класическата физика вътре в квантовата физика може да помогне за отстраняването на това несъответствие между клоновете на физиката.
„Нито едно описание на природата не е съвършено и пълно. Всяка теория има своя област на приложимост, отвъд която се разпада и нейните прогнози вече нямат смисъл“, обяснява водещият автор Роберто Казадио (Roberto Casadio) от катедрата по физика и астрономия на Университета в Болоня, Италия. Като пример той цитира теориите на Нютон, чиито изчисления все още са достатъчно достоверни, за да се изпращат по тях ракети в космоса, но са неприложими за описани на много малки или изключително масивни обекти.
"Това е сериозен проблем, защото Общата теория на относителността - теорията, която най-добре описва гравитационното взаимодействие в момента - предсказва съществуването на сингулярности доста общо", коментира Казадио. "Това е като да имаш дупка в пространството, където нищо не може да съществува, но въпреки това в нея могат да попаднат и наблюдателите, и всичко останало."
Казадио предполага, че това може да се представи като лист хартия с малка дупка в него.
„Можете да местите върха на писалката си върху хартията, което представлява движението на частица, но ако стигнете до дупката, писалката ви изведнъж спира да рисува и частиците изведнъж изчезват“, обяснява Казадио. "Това илюстрира как сингулярностите са теоретични препятствия, които ни пречат да разберем напълно природата."
Казадио добавя, че фактът, че физиката престава да съществува при сингулярности, води до въпроси без отговор като: Какво наистина се е случило в началото на Вселената? Всичко ли се е родило от точка, която всъщност никога не е съществувала? Какво се случва с частица, когато попадне в центъра на черна дупка?
„Тези отворени въпроси са причината, водени от нашето любопитство, да продължим тази линия на изследване“, разказва авторът. „Нашият подход до голяма степен разчита на методите на квантовата теория на полето (QFT): рамката, която комбинира квантовата механика и Специалната теория на относителността и поражда много успешния Стандартен модел на физиката на елементарните частици.
Авторите използват инструментите на QFT, за да конструират математически обект, който може да сигнализира за наличието на сингулярности в експериментално измерими величини. Този обект, който те са нарекли "функционален индекс на кривината", е различен от нула при наличието на сингулярности и изчезва в тяхно отсъствие.
Този подход разкрива, че някои сингулярности, предвидени теоретично, остават безвредни математически конструкции.
„Ако нашият формализъм оцелее при научно изследване и се окаже правилният подход, това би предполагало съществуването на много дълбок физически принцип, така че изборът на физически променливи е доста маловажен“, заключава Казадио. "Това може да бъде следствие за нашето разбиране за физика, дори извън темата за сингулярностите."
Справка: Roberto Casadio et al, Covariant singularities in quantum field theory and quantum gravity, Nuclear Physics B (2021). DOI: 10.1016/j.nuclphysb.2021.115496
Източник: A quantum approach to a singularity problem
SciencePOD
Още по темата
Математика
Нова теория за системи, които се противопоставят на третия закон на Нютон (видео)
Космос
Дали снимката на черната дупка M87* не показва гравитомагнитен монопол?
Космос
Може ли нашата Вселена да е нечий проект по химия? (видео)
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари