Νέα θεωρία από Έλληνες επιστήμονες επιχειρεί να βρει το «Ιερό Δισκοπότηρο» της Φυσικής!

Οι Θεωρητικοί Φυσικοί φλερτάρουν με την ιδέα της ενοποίησης της Γενικής Θεωρίας της Σχετικότητας και της Κβαντομηχανικής εδώ και λίγο περισσότερο από έναν αιώνα, πρακτικά από τη στιγμή που γεννήθηκαν και οι δύο κλάδοι της Φυσικής στις αρχές του 20ού αιώνα. Σε πολύ γενικές γραμμές, η Γενική Θεωρία της Σχετικότητας περιγράφει τα βαρυτικά φαινόμενα ως αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης αντικειμένων με μάζα και του χωροχρονικού συνεχούς. Ωστόσο, η Κβαντομηχανική μελετά τη συμπεριφορά της φύσης στην κλίμακα των υποατομικών σωματιδίων.

Η συμφιλίωση της περιγραφής του πολύ μεγάλου και του πολύ μικρού δεν είναι εύκολη. Η στρατηγική που έχουν επιλέξει μέχρι σήμερα οι περισσότεροι Θεωρητικοί Φυσικοί στην προσπάθειά τους να συμβιβάσουν τη Γενική Σχετικότητα και την Κβαντική Θεωρία υποστηρίζει την ανάγκη τροποποίησης της θεωρίας που ανέπτυξε ο Albert Einstein προκειμένου να την «προσαρμόσουν» στην κβαντική θεωρία.

Στην πραγματικότητα, αυτό επιδιώκουν σήμερα οι δύο πιο ευρέως υποστηριζόμενες θεωρίες για την κβαντική βαρύτητα: η Θεωρία των Χορδών και η Κβαντική Βαρύτητα Βρόχων. Το πρόβλημα είναι ότι καμία από τις δύο δεν έχει καταφέρει να αποδείξει περίτρανα αν είναι σωστή, παρόλο που και οι δύο έχουν σημειώσει κάποιες αξιοσημείωτες επιτυχίες. Σε αυτόν τον τομέα, είναι επίσης σημαντικό να μην παραβλέψουμε τη μετα-κβαντική θεωρία της κλασικής βαρύτητας του Oppenheim, η οποία προτείνει σε γενικές γραμμές την τροποποίηση της κβαντικής θεωρίας έτσι ώστε να είναι σε θέση να συνυπάρξει με τη γενική σχετικότητα, σεβόμενη παράλληλα τους μηχανισμούς που καθορίζουν την αλληλεπίδραση μεταξύ αντικειμένων με μάζα και του χωροχρονικού συνεχούς.

Μια ομάδα Φυσικών με επικεφαλής τον Δρ Γιώργο Ζουπάνο, από το Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο, δημοσίευσε ένα πολύ ενδιαφέρον άρθρο στο επιστημονικό περιοδικό Wiley στο οποίο προτείνει μια εναλλακτική υπόθεση σε σχέση με τις θεωρίες που αναφέραμε στην προηγούμενη παράγραφο. Εκ των προτέρων θα μπορούσαμε να συμπεράνουμε ότι η συνύπαρξη πολλών θεωριών που δεν έχουν ακόμη επιβεβαιωθεί εκφράζει ότι οι Φυσικοί δεν γνωρίζουν πραγματικά πώς να αντιμετωπίσουν αυτή την πρόκληση. Τα καλά νέα είναι ότι συνεχίζουν να έχουν πρωτότυπες ιδέες για να προσπαθήσουν να ξεπεράσουν αυτό που είναι αναμφίβολα η μεγαλύτερη πρόκληση που θέτει η σύγχρονη Φυσική.

Ας ξεκινήσουμε με τη θεωρία του Ζουπάνου και των συνεργατών του. Αυτό που προτείνουν, σε γενικές γραμμές, είναι ότι ο χωροχρόνος δεν είναι συνεχής, όπως υπερασπίζεται η Γενική Σχετικότητα, αλλά διακριτός. Και, επιπλέον, η γεωμετρία του είναι πολύ διαφορετική από αυτή που περιγράφει η θεωρία του Einstein. Οι επιπτώσεις αυτής της προσέγγισης είναι πολύ βαθιές και οδηγούν στην έννοια της διαχεόμενης βαρύτητας (Fuzzy Gravity), η οποία εξηγεί γιατί τα αποτελέσματα της βαρύτητας κατανέμονται ομοιόμορφα σε ένα δεδομένο χώρο και δεν συγκεντρώνονται σε ένα μόνο σημείο. Ωστόσο, η ιδέα αυτή απαιτεί την αύξηση του αριθμού των χωρικών διαστάσεων του χωροχρόνου.

Η κατανόηση των αρχών που διέπουν τη θεωρία της διαχεόμενης βαρύτητας είναι πολύπλοκη, γι’ αυτό δεν θα τις εξετάσουμε σε αυτό το άρθρο (όσοι επιθυμείτε μπορείτε να διαβάσετε την εργασία στο Wiley). Σε κάθε περίπτωση, υπάρχει και κάτι άλλο που δεν πρέπει να παραβλέψουμε: η θεωρία του Ζουπάνου μπορεί δυνητικά να περιγράψει την κβαντική βαρύτητα, αλλά δεν ενσωματώνει τις άλλες θεμελιώδεις δυνάμεις, όπως ο ηλεκτρομαγνητισμός, η ισχυρή πυρηνική αλληλεπίδραση ή η ασθενής δύναμη.

Αυτή ακριβώς η έλλειψη είναι που οδήγησε τους επιστήμονες να προτείνουν την ανάγκη να προστεθούν επιπλέον χωρικές διαστάσεις στον χωροχρόνο. Οι Φυσικοί μάλλον απέχουν ακόμη πολύ από την ενοποίηση της Γενικής Σχετικότητας και της Κβαντομηχανικής, αλλά προτάσεις όπως αυτές του Jonathan Oppenheim ή του Γιώργου Ζουπάνου και των ομάδων τους είναι μια φρέσκια πνοή που μας καλεί να συνεχίσουμε να ερευνούμε τα μυστήρια του Σύμπαντος εξοπλισμένοι με τα εργαλεία που μας δίνει η Επιστήμη. Ποιος ξέρει, ίσως μέσα σε λίγα χρόνια να υπάρξει πειραματική επιβεβαίωση της θεωρίας της διαχεόμενης βαρύτητας ή οποιασδήποτε άλλης!

[via]