Ένα δύο φορές σύμπαν; Ο φυσικός διερευνά πώς η δεύτερη διάσταση του χρόνου θα μπορούσε να ενοποιήσει τους νόμους της φυσικής
Σε ένα έγγραφο που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Physical Review Letters , Perimeter Institute for Chysoretical Physics Researcher Neil Turok περιγράφει ένα πλαίσιο που είναι γνωστό ως "εξαρτώμενη από το χρόνο κβαντική μηχανική", το οποίο υποθέτει την ύπαρξη μιας δεύτερης, κρυμμένης διάστασης του χρόνου.
Αυτή η δεύτερη χρονική διάσταση, υποστηρίζει ο Turok, θα μπορούσε να παράσχει ένα συνεπές μαθηματικό πλαίσιο για τη συμφιλίωση των φαινομενικά ασυμβίβαστων θεωριών της κβαντικής μηχανικής και της γενικής σχετικότητας, δύο από τους πιο θεμελιώδεις πυλώνες της σύγχρονης φυσικής.
Κβαντική μηχανική και γενική σχετικότητα:Μια σύγκρουση παραδειγμάτων
Στο επίκεντρο της έντασης μεταξύ της κβαντικής μηχανικής και της γενικής σχετικότητας βρίσκεται το ζήτημα του τρόπου συμφιλίωσης των νόμων που διέπουν τη συμπεριφορά των μικροσκοπικών σωματιδίων (κβαντικού σφαίρα) με εκείνους που περιγράφουν τη συμπεριφορά των μαζικών αντικειμένων και των βαρυτικών αλληλεπιδράσεών τους (σχετικιστική σφαίρα).
Η κβαντική μηχανική, που αναπτύχθηκε στις αρχές του 20ου αιώνα, περιγράφει τον κόσμο στα ατομικά και υποατομικά επίπεδα, όπου τα σωματίδια μπορούν να εμφανίζουν τόσο συμπεριφορά που μοιάζει με κύματα όσο και με σωματίδια και οι αλληλεπιδράσεις τους διέπονται από πιθανότητες.
Η γενική σχετικότητα, από την άλλη πλευρά, που διατυπώθηκε από τον Albert Einstein στις αρχές του 20ου αιώνα, περιγράφει τη δύναμη της βαρύτητας ως καμπυλότητα του χωροχρόνου που προκαλείται από την παρουσία μάζας και ενέργειας. Ήταν εξαιρετικά επιτυχής στην εξήγηση της μεγάλης κλίμακας δομής και δυναμικής του σύμπαντος.
Παρά την αξιοσημείωτη επιτυχία τους στους αντίστοιχους τομείς τους, αυτές οι δύο θεωρίες έχουν αποδειχθεί επίμονα ανθεκτικές στην ενοποίηση. Η κβαντική μηχανική και η γενική σχετικότητα λειτουργούν με διαφορετικά μαθηματικά πλαίσια και φαίνονται θεμελιωδώς ασυμβίβαστα.
Χρονική εξαρτώμενη κβαντική μηχανική:μια νέα προοπτική
Η προτεινόμενη θεωρία του Turok, η εξαρτώμενη από το χρόνο κβαντική μηχανική, προκαλεί την παραδοσιακή ιδέα ότι ο χρόνος είναι μια μονοδιάστατη οντότητα που προχωράει ομοιόμορφα. Αντ 'αυτού, προτείνει ότι ο χρόνος είναι στην πραγματικότητα δισδιάστατος, με μία διάσταση που βιώνουμε άμεσα και ένα άλλο που παραμένει κρυμμένο.
Σε αυτό το πλαίσιο, η δεύτερη διάσταση του χρόνου θα μπορούσε να προσφέρει μια φυσική γέφυρα μεταξύ της κβαντικής μηχανικής και της γενικής σχετικότητας. Θα μπορούσε να προσφέρει μια συνεπής μαθηματική περιγραφή που ενσωματώνει τόσο την πιθανοτική φύση των κβαντικών αλληλεπιδράσεων όσο και τη ντετερμινιστική δυναμική των βαρυτικών δυνάμεων.
"Η ιδέα είναι ότι αν εξετάσουμε τις εξισώσεις της κβαντικής μηχανικής και τις εξισώσεις της γενικής σχετικότητας, και οι δύο περιέχουν μαθηματικές δομές που υποδηλώνουν την ύπαρξη κρυμμένης διάστασης του χρόνου", εξήγησε ο Turok σε ένα δελτίο τύπου του Ινστιτούτου Περίμεου.
Με την εισαγωγή αυτής της δεύτερης διάστασης του χρόνου, ο Turok στοχεύει να ξεπεράσει ορισμένες από τις εννοιολογικές προκλήσεις που εμπόδισαν την ενοποίηση της κβαντικής μηχανικής και της γενικής σχετικότητας, όπως το πρόβλημα της δυαδικότητας των κυμάτων-σωματιδίων και της φύσης των βαρυτικών singularities (μαύρες τρύπες).
Ενοποίηση των νόμων της φυσικής
Εάν η θεωρία του Turok αποδειχθεί έγκυρη, θα μπορούσε να έχει βαθιές επιπτώσεις στην κατανόηση του σύμπαντος. Θα μπορούσε να παράσχει ένα ενοποιημένο πλαίσιο για την περιγραφή όλων των φυσικών φαινομένων, από τη συμπεριφορά των υποατομικών σωματιδίων στη δυναμική των γαλαξιών και την επέκταση του κόσμου.
Η θεωρία έχει επίσης τη δυνατότητα να ρίξει φως σε μερικές από τις πιο αινιγματικές παρατηρήσεις στην αστροφυσική, όπως η επιταχυνόμενη επέκταση του σύμπαντος, η φύση της σκοτεινής ύλης και η προέλευση της ακτινοβολίας φόντου του κοσμικού μικροκυμάτων.
Ωστόσο, ο Turok αναγνωρίζει ότι η πειραματική επαλήθευση της δεύτερης διάστασης του χρόνου θα είναι εξαιρετικά δύσκολη. Μπορεί να απαιτεί την ανάπτυξη νέων τεχνολογιών και πειραματικών ρυθμίσεων που μπορούν να διερευνήσουν την κρυμμένη χρονική διάσταση.
Παρά τις προκλήσεις αυτές, η πρόταση ενός δισδιάστατου χρόνου συνεχίζει αντιπροσωπεύει μια τολμηρή προσπάθεια να ενοποιηθούν οι νόμοι της φυσικής και να ξεδιπλώσουν μερικά από τα βαθύτερα μυστήρια του σύμπαντος μας. Υπογραμμίζει τη συνεχιζόμενη αναζήτηση για μια ολοκληρωμένη θεωρία που μπορεί να περιλαμβάνει όλες τις πτυχές της φυσικής πραγματικότητας, από τις μικρότερες κλίμακες μέχρι την απεραντοσύνη του κόσμου.
