Προς μια θεωρία των πάντων

1) Η ασυμβατότητα της σχετικότητας με την κβαντομηχανική

θεωρία πάντων

Το όνειρο της ενοποίησης της σχετικότητας και της κβαντομηχανικής σε μία ενιαία θεωρία λέγεται «Θεωρία των Πάντων». Το πρόβλημα σε αυτήν την πορεία έγκειται στο γεγονός ότι από μαθηματική άποψη οι δύο θεωρίες είναι ασυμβίβαστες. Εντούτοις οι επιστήμονες έχουν κάνει προσπάθειες να προσεγγίσουν μια θεωρία που να αγκαλιάζει τόσο τη σχετικότητα όσο και την κβαντομηχανική. Παρακάτω θα δούμε τις δύο σημαντικότερες θεωρίες που διεκδικούν τον τίτλο της «θεωρίας των πάντων».

Για τη γενική θεωρία της σχετικότητας η βαρύτητα δεν είναι μια δύναμη σαν τις άλλες τρεις που γνωρίζουμε (ηλεκτρομαγνητική, ασθενής πυρηνική και ισχυρή πυρηνική δύναμη) αλλά αποτελεί συνέπεια του γεγονότος ότι ο χωροχρόνος είναι καμπυλωμένος λόγω της παρουσίας μάζας.

Η κβαντική θεωρία ερμηνεύει φαινόμενα που εξελίσσονται σε ατομική κλίμακα, τα οποία αδυνατεί να εξηγήσει η κλασική θεωρία. Όταν εξετάζουμε φαινόμενα του μακρόκοσμου η κβαντωση των μεγεθών γίνεται δυσδιάκριτη και τα συμπεράσματα της κβαντικής θεωρίας ταυτίζονται με αυτά της κλασικής. Στην κβαντική θεωρία εισάγει την έννοια του τυχαίου όπου μπορούμε μόνο να αποδώσουμε μια συγκεκριμένη πιθανότητα στο να εξελιχθεί ένα φαινόμενο κατά τον έναν ή τον άλλο τρόπο, σε αντίθεση με τη σχετικότητα η οποία προβλέπει ένα ντετερμινιστικό Σύμπαν.

Η κβαντομηχανική περιγράφει με ακρίβεια όλες τις δυνάμεις εκτός από την βαρύτητα η οποία φαίνεται ότι δεν έχει ρόλο στον μικρόκοσμο. Σε κβαντικό επίπεδο αυτό που εμείς αντιλαμβανόμαστε σαν δύναμη (π.χ. απωστική δύναμη μεταξύ ομόσημων φορτίων) οφείλεται στην ανταλλαγή κάποιων σωματιδίων - φορέων αλληλεπίδρασης τα οποία ονομάζουμε μποζόνια, μεταξύ των σωματιδίων ύλης (φερμιόνια).

Έτσι κάθε δύναμη έχει τα αντίστοιχα μποζόνια. Η ηλεκτρομαγνητική δύναμη έχει το φωτόνιο, η ισχυρή πυρηνική το γκλουόνιο, η ασθενής πυρηνική έχει τα μποζονια W+, W- και Z με φορτίο +e, -e και 0 αντίστοιχα, ενώ ακόμα και για τη βαρύτητα υπάρχει ένα θεωρητικό σωματίδιο (καθώς δεν έχει ακόμα αποδειχθεί πειραματικά η ύπαρξη του) το οποίο μεταφέρει τη βαρύτητα σε κβαντικό επίπεδο. Το σωματίδιο αυτό ονομάζεται βαρυτόνιο. Τα σωματίδια – φορείς αλληλεπίδρασης που ανταλλάσσονται μεταξύ των σωματιδίων της ύλης δεν μπορούν να ανιχνευτούν άμεσα από κάποια πειραματική διάταξη όπως ανιχνεύονται τα σωματίδια ύλης. Για το λόγο αυτό ονομάζονται «δυνάμει» σωματίδια (σε αντίθεση με τα πραγματικά σωματίδια ύλης).

Έχουμε λοιπόν τη γενική σχετικότητα η οποία περιγράφει τη βαρύτητα στο μακρόκοσμο και την κβαντομηχανική η οποία περιγράφει τις τρεις άλλες δυνάμεις στο μικρόκοσμο. Το μεγάλο ερώτημα είναι: Μπορούμε άραγε να ενοποιήσουμε τη γενική σχετικότητα με την κβαντομηχανική; Με αλλά λόγια, μπορούμε να ενοποιήσουμε τη βαρύτητα με τις άλλες τρεις δυνάμεις;


  Δείτε τη συνέχεια: επόμενο
Ή μεταβείτε στην ενότητα:
Σφάλμα. Ο περιηγητής σας θα έπρεπε να δείχνει περιεχόμενο flash. Για να το δείτε παρακαλούμε εγκαταστείστε / ενεργοποιήστε το flash player.

Get Adobe Flash player

1 Η ασυμβατότητα της σχετικότητας με την κβαντομηχανική
2 Η θεωρία των χορδών
3 Η κβαντική βαρύτητα βρόχων