جهان میتواند ساده باشد – شاید ما همان چیزی باشیم که آن را پیچیده میکند، بر اساس مقالهٔ جدید گرانش کوانتومی که پروفسور برایان کاکس آن را «هیجانانگیز» نامیده است
فیزیکدان بریتانیایی همچنین به یک پانویس واقعاً الهامبخش در این پیشنویس مقاله تمجید کرد
مقالهٔ پیچیده، پانویس خندهدار.
حقوق تصویر: kakteen/Shutterstock.com
مکانیک کوانتومی و نسبیت عام دو ستون اصلی فیزیک قرن بیستم هستند. در حوزههای خود، دانشمندان بارها نشان دادهاند که این نظریهها چقدر صحیحاند. با این حال، میدانیم که محدودیتهایی دارند. این دو نظریه بهخوبی با هم کار نمیکنند، بهویژه در دو حوزهٔ مهم: سیاهچالهها و بیگبنگ.
جستجو برای نظریهٔ همه چیز، یا حداقل نظریهای که هم ویژگیهای کوانتومی واقعیت و هم گرانش را در بر بگیرد، همچنان ادامه دارد. چندین کاندیدا وجود دارند و محدودیتهایشان بهطور مستمر مورد بررسی است. اکثر این نظریهها در حال حاضر فراتر از توانایی ما برای آزمون هستند؛ معمولاً ما مکانیک کوانتومی یا نسبیت را بررسی میکنیم، برای مثال اخیراً با برخوردهای سیاهچالهها.
در پیشبرد نظریهٔ یکپارچهٔ بزرگ، نظریهٔ ریسمان و گرانش کوانتومی حلقهای پیشسر هستند. نظریهٔ ریسمان ذرات بنیادی را بهجای نقطهای، بهصورت رشتههای یکبعدی میداند و ویژگیهایشان ناشی از نحوه ارتعاش آنهاست. در مقابل، گرانش کوانتومی حلقهای فرض میکند که فضا بهصورت بخشهای بنیادی بهجای تقسیمپذیری نامحدود، از قطعات جزئی تشکیل شده که بهصورت حلقهها بههم پیوستهاند.
در نظریهٔ گرانش کوانتومی تنوع فراوانی وجود دارد؛ برای مثال نسخهای که گرانش را از انتروپی استخراج میکند. این نظریهها بر پایهٔ ریاضیات پیشرفته ساخته شدهاند تا این مسئلهٔ خاص را حل کنند – و اکنون به هستهٔ این مقالهٔ جدید میرسیم که پروفسور برایان کاکس بهشدت از آن خوشش آمد.
این مقاله – پیشنویسی که هنوز تحت بررسی همتاها نیست و توسط دنیل هارلو، میخائیلو اوستایوک و یینگ ژائو از MIT و مؤسسه نظری فیزیک کاولی نوشته شده است – بر فضای هیلبِرت گرانش کوانتومی متمرکز است. فضای هیلبِرت گسترشی از فضای اقلیدسی است – فضایی که برای انجام هندسهٔ سهبعدی به کار میبریم – که به ابعاد بینهایت منجر میشود. حال اگر این مفهوم را بر یک جهان بسته (جهانی که در نهایت ممکن است به یک فروپاشی بزرگ منجر شود) اعمال کنید، پدیدهای عجیب رخ میدهد.
این فضای هیلبِرت که ممکن است ابعاد بینهایتی داشته باشد، وقتی به گرانش کوانتومی در یک جهان بسته میپردازد، یکبعدی است. پیامد اساسی این موضوع – که دلیل وجود پانویس است – این است که چنین جهانی نمیتواند ناظر خارجی داشته باشد.
«این مقاله – که واقعاً فنی است اما بهنظر من حداقل خواندن آن (اگرچه درک کامل آن شاید دشوار باشد) برای علاقهمندان به گرانش کوانتومی، سیاهچالهها، هولوگرافی و غیره هیجانانگیز است؛ شامل یکی از بزرگترین پانویسها میباشد. ‘ما پیامدهای دینی این بیان را بهعنوان تمرینی برای خواننده میگذاریم’»، کاکس در یک پست رسانههای اجتماعی گفت.
این به این معنا نیست که این مطالعه وجود یا عدم وجود موجودی الهی که به جهان نگاه میکند را اثبات یا رد میکند. در آن جهان یکبعدی، ما نیز نمیتوانستیم وجود داشته باشیم. اما مقاله بر چگونگی جایگذاری ناظری همانند ما در چنین جهانی با استفاده از اصول هولوگرافی تمرکز دارد؛ بهطوری که برای مثال یک سطح صاف میتواند تمام اطلاعات یک شیء سهبعدی را در خود داشته باشد.
این مقاله هنوز اتحاد دشوار نسبیت و مکانیک کوانتومی را حل نکرده است، اما ممکن است در فیزیک سیاهچالهها کاربرد داشته باشد. اگر این اتفاق نیفتد، حداقل پانویس این مقاله بهعنوان بخشی از تاریخ ثبت خواهد شد.
این پیشنویس در arXiv بارگذاری شده است.