Tähelepanuväärne on Einsteini üldrelatiivsusteooria, kus gravitatsioon sünnib aegruumi kõverusest. Seda on kontrollitud uskumatult täpselt, mõnel juhul kuni viieteistkümnendkohani. Üks tema huvitavamaid ennustusi oli gravitatsioonilainete olemasolu: aegruumi lainetused, mis levivad vabalt. Mitte nii kaua aega tagasi tabasid neid laineid LIGO ja VIRGO detektorid.
Ja ometi on palju küsimusi, millele meil pole veel vastuseid. Kvantgravitatsioon võib aidata neid leida.
Me teame, et üldrelatiivsusteooria on puudulik. See töötab hästi, kui aegruumi kvantefektid on täiesti nähtamatud, mis on peaaegu alati nii. Kuid kui aegruumi kvantmõjud suurenevad, vajame paremat teooriat: kvantgravitatsiooni teooriat.
Kvantvahust koosneva varase universumi illustratsioon, kui kvantide kõikumised olid suured ja avaldusid kõige väiksemas mahus
Kuna me pole veel kvantgravitatsiooni teooriat sõnastanud, ei tea me ka, mis on ruum ja aeg. Kvantgravitatsiooni jaoks on meil mitu sobivat teooriat, kuid ükski neist pole laialt aktsepteeritud. Sellegipoolest võime olemasolevate lähenemisviiside põhjal kvantgravitatsiooni teoorias eeldada, mis võib juhtuda ruumi ja ajaga. Füüsik Sabine Hossfender on kogunud kümme jahmatavat näidet.
1) Kvantgravitatsioonis esineb aegruumi metsikuid kõikumisi ka aine puudumisel. Kvantmaailmas pole vaakum kunagi puhkeolekus, nagu ka ruum ja aeg.
Väikseimas kvantkaalal saab universumi täita väikeste, väikese massiga mikroskoopiliste mustade aukudega. Need augud võivad väga huvitavalt ühenduda või laieneda sissepoole.
2) Kvantruumi saab täita mikroskoopiliste mustade aukudega. Veelgi enam, see võib sisaldada ussiauke või võivad sündida infantiilsed universumid - nagu väikesed mullid, mis murduvad ema universumist.
Reklaamvideo:
3) Ja kuna see on kvantteooria, saab ruumi-aeg seda kõike korraga teha. See võib samaaegselt luua imikuuniversumi ja seda mitte luua.
Aegruumi kangas ei pruugi olla üldse kangas, vaid see koosneb diskreetsetest komponentidest, mis näivad meile olevat pideva kangana ainult suurtel makroskoopilistel skaaladel.
4) Enamikus kvantgravitatsiooni käsitlustes ei ole aegruum põhiline, vaid koosneb millestki muust. Need võivad olla kondenseeritud aine lähenemisviisides ilmuvad stringid, tsüklid, qubitid või aegruumi "aatomite" variandid. Üksikuid komponente saab lahti võtta ainult kasutades kõige kõrgemaid energiaid, mis on palju kõrgemad kui need, mis on meile Maa peal kättesaadavad.
5) Mõnes kondenseeritud ainega lähenemises on aegruumil tahke või vedel keha omadused, see tähendab, et see võib olla elastne või viskoosne. Kui see vastab tõele, on täheldatud tagajärjed vältimatud. Füüsikud otsivad praegu sarnaste efektide jälgi rändavatest osakestest, see tähendab valguses või elektronides, mis jõuavad meieni kaugest kosmosest.
Prismaga hajutatud pideva valgusvihu skemaatiline animatsioon. Mõnes kvantgravitatsiooni käsitlevas lähenemises võib ruum toimida hajutatava keskkonnana erinevate valguse lainepikkuste korral
6) Ruumi aeg võib mõjutada valguse läbimist. See ei pruugi olla täiesti läbipaistev või eri värvi valgus võib liikuda erineva kiirusega. Kui kvantruum aeg mõjutab valguse levikut, võib seda täheldada ka tulevastes katsetes.
7) Aegruumi kõikumine võib hävitada kaugetest allikatest pärit valguse võime luua häiremustreid. Seda efekti otsiti ja seda ei leitud, vähemalt nähtavas vahemikus.
Läbi kahe paksu pilu (ülemine), kaks õhukest pilu (keskel) või üks paks pilu (põhi) läbival valgusel on häireid, mis viitavad selle lainele. Kuid kvantgravitatsiooni korral ei pruugi mõned eeldatavad interferentsiomadused olla võimalikud.
8) Tugeva kumerusega piirkondades võib aeg muutuda kosmoseks. See võib juhtuda näiteks mustade aukude sees või suure pauguga. Sel juhul võib meile teadaolev kolme ruumilise ja dimensioonilise ning ühe ajalise aegruum muutuda neljamõõtmeliseks "eukleidiliseks" ruumiks.
Kahe erineva koha või ruumi ühendamine ussiaugu kaudu jääb ainult teoreetiliseks ideeks, kuid see ei pruugi olla mitte ainult huvitav, vaid ka kvantgravitatsioonis vältimatu
Ruumi aega saab ühendada mittekohalikult kogu universumit läbivate pisikeste ussiaukudega. Sellised mitte-lokaalsed ühendused peavad eksisteerima kõikides lähenemisviisides, mille alusstruktuur pole geomeetriline, näiteks graafikus või võrgus. See on tingitud asjaolust, et sellistel juhtudel ei ole "läheduse" mõiste põhiline, vaid kaudne ja ebatäiuslik, nii et kauged piirkonnad saaksid kogemata ühendada.
10) Võimalik, et kvantteooria ja gravitatsiooni ühendamiseks peame värskendama mitte gravitatsiooni, vaid kvantteooriat ennast. Kui jah, on tagajärjed kaugeleulatuvad. Kuna kvantteooria on kõigi elektroonikaseadmete keskmes, avab selle läbivaatamine täiesti uued võimalused.
Ehkki kvantgravitatsiooni peetakse sageli väga teoreetiliseks ideeks, on eksperimentaalseks kontrollimiseks palju võimalusi. Me kõik reisime iga päev läbi aegruumi. Temast aru saamine võib meie elu muuta.
Ilja Khel
