Un vid se deschide adânc în inima fizicii. Teoria generală a relativității, care descrie gravitația, intră în conflict cu fizica cuantică. Într-un efort de a sigila această fisură în fizică, un număr impresionant de fizicieni și-au petrecut carierele încercând să construiască o teorie a gravitației cuantice.
Dar un fizician susține o cale radical diferită. Jonathan Oppenheim crede că gravitația ar putea fi fundamental clasică, ceea ce înseamnă că nu este deloc cuantică. Este o idee neconvențională, să spunem cel puțin așa.
Toate forțele cunoscute, cu excepția gravitației, sunt formulate în termeni de fizică cuantică. Punctul de vedere predominant este că gravitația va trebui să se asimileze cu colegii săi cuantici. Dar gravitația este diferită, argumentează Oppenheim. În timp ce celelalte forțe evoluează într-un peisaj al spațiu-timpului, gravitația este îndoirea spațiu-timpului însuși. Deci, spune Oppenheim, „este destul de neclar că ar trebui să aibă o natură cuantică, în opinia mea”.
Fizicienii au conceput mai multe teoreme „no-go” care par să interzică o teorie clasică a gravitației. Astfel de teoreme evidențiază inconsistențele, aparent fatale, ale ideilor care apar atunci când gravitația clasică este aplicată particulelor cuantice. Dar aceste interdicții pot fi depășite adăugând o caracteristcă aleatorie modului în care spațiu-timpul se îndoaie în răspuns la particulele cuantice, raportează Oppenheim, pe 4 decembrie, în „Physical Review X”.
Luați în considerare celebrul experiment cu două fante din fizica cuantică. Particulele sunt trimise către un detector, separate de o barieră cu două fante. Când aceste particule ajung la detector, ele creează un model striat numit modelul de interferență. Acest model apare pentru că, în fizica cuantică, particula nu este constrânsă să treacă prin una dintre fante sau cealaltă. În schimb, poate exista într-o superpoziție, luând o combinație cuantică a ambelor rute posibile. Dacă un cercetător face o măsurare pentru a determina prin care fantă a trecut particula, acest model dispare.
Dacă o imagine clasică standard a gravitației ar fi corectă, ar fi posibil să măsurăm câmpul gravitațional al acelei particule atât de precis, încât să putem determina prin care fantă a trecut particula. Această posibilitate ar distruge modelul de interferență, chiar fără a face cu adevărat măsurarea. Deoarece oamenii de știință observă modele de interferență în laborator, aceasta este o mare lovitură pentru o teorie clasică standard a gravitației.
Dar caracteristica aleatorie introdusă în teoria lui Oppenheim înseamnă că, în loc să aibă un câmp gravitațional determinat, câmpul fluctuează. Acest lucru înseamnă că, spre deosebire de versiunea standard a gravitației clasice, nu este posibil să se determine prin care fantă a trecut particula măsurând cu precizie câmpul său gravitațional. Particulele pot trece prin fante într-o superpoziție, iar modelul de interferență este salvat, restabilind posibilitatea ca gravitația să fie clasică.
Experimentele pot testa această teorie în căutarea unor dovezi ale acestor fluctuații gravitaționale aleatoare, raportează Oppenheim și colegii săi, pe 4 decembrie, în „Nature Communications”. „Practic, măsurăm foarte precis răspunsul unei mase la un câmp gravitațional”, spune coautorul studiului Zach Weller-Davies, care a efectuat cercetarea la Perimeter Institute for Theoretical Physics din Waterloo, Canada.
Nu este prima dată când oamenii de știință propun o modalitate de a face ca gravitația clasică să se comporte asemenea fizicii cuantice. Dar Oppenheim a fost „în fruntea unei renașteri”, spune fizicianul Vivishek Sudhir, de la MIT. Sudhir speră să testeze teoria cu un alt tip de experiment, măsurând corelațiile dintre mișcările a două mase care interacționează gravitational, după cum raportează el și un coleg, pe 16 septembrie, la arXiv.org.
Cu toate acestea, teoria are caracteristici pe care unii fizicieni le-ar putea găsi nesatisfăcătoare. De exemplu, aleatorul implicat înseamnă că teoria nu este reversibilă: spre deosebire de alte teorii, nu există niciun mod de a începe de la sfârșitul unei interacțiuni și a urmări pașii înapoi. Totuși, chiar și unii adepți ai gravitației cuantice cred că lucrarea are merite.
„Motivul pentru care această lucrare este interesantă pentru mine nu este neapărat pentru că aș crede că gravitația este clasică”, spune Flaminia Giacomini, de la ETH Zurich. Rezultatul, spune ea, este interesant indiferent dacă gravitația este găsită a fi clasică sau cuantică. Asta pentru că, pentru ca un experiment să declare cu încredere că gravitația este cuantică, oamenii de știință trebuie să înțeleagă posibilitățile gravitației clasice. „Doar în acest fel vom putea demonstra într-un mod puternic că gravitația nu este compatibilă cu o descriere clasică.”
