Ученые из Университета Аалто в Финляндии сделали значительный шаг в разработке единой теории, которая объединяет гравитацию с другими фундаментальными силами — электромагнетизмом и сильными и слабыми ядерными силами. Это достижение имеет ключевое значение для будущего понимания того, как функционирует Вселенная на самых глубоких уровнях. Работу, описывающую эту теорию, опубликовали в журнале Reports on Progress in Physics ведущие исследователи Микко Партанен и Юкка Тулкки.
Долгое время ученые пытались объединить две ведущие теории современности — квантовую теорию поля и теорию гравитации Эйнштейна. Каждая из них описывает разные аспекты реальности: квантовая теория — мир мельчайших частиц, а теория гравитации — более крупные объекты, такие как планеты, звезды и черные дыры. Однако несмотря на огромную точность обеих теорий, они не согласуются друг с другом, и ученым не удается соединить их в одну.
Микко Партанен и Юкка Тулкки предложили новый подход к описанию гравитации, который не противоречит стандартной модели частиц и их взаимодействий. По словам Партанена, если эта теория подтвердится, она позволит в будущем решить сложнейшие проблемы, такие как природа сингулярностей черных дыр и загадки, связанные с началом Вселенной, включая ее расширение и Большой взрыв.
Главной задачей, которую ставили перед собой ученые, было создать теорию, в которой гравитация будет описана с использованием так называемой теории калибровки, уже применяемой к электромагнитной и ядерным силам. Это открытие важнее, чем может показаться на первый взгляд. Ведь современные технологии, включая GPS в смартфонах, работают благодаря теории гравитации Эйнштейна. Новая теория поможет не только расширить наше понимание Вселенной, но и поспособствует развитию новых технологий.
Партанен и Тулкки объяснили, что для описания гравитации они использовали подход, схожий с тем, как в стандартной модели частиц взаимодействуют силы электромагнитного поля. Гравитация, как и другие силы, действует через поле, и теперь ученые предложили способ описать ее в едином контексте с остальными силами природы.
Тем не менее теория еще не доказана. Она использует метод нормализации, который помогает бороться с бесконечностями в математических расчетах. Пока что результаты показывают, что нормализация работает на первом уровне, но предстоит еще доказать ее эффективность для более сложных расчетов.
Мы уверены, что нам удастся решить эту задачу, но для этого потребуется время.
Исследователи считают, что их работа откроет новые горизонты для науки, так же, как теории квантовой механики и относительности когда-то изменили наше восприятие мира. Партанен подчеркивает, что эта теория открывает множество путей для будущих исследований, которые могут привести к кардинальным изменениям в физике, а также в области технологий, связанных с энергией, медициной и космическими исследованиями.
Идея объединения всех фундаментальных сил природы нередко соседствует с куда более радикальными представлениями о Вселенной. Одна из таких концепций предлагает рассматривать гравитацию не как силу, а как вычислительный процесс — подробнее об этом вы можете прочитать в этой статье.
