Možda je svemir iznenađujuće jednostavan i mi smo ti koji ga činimo složenim

Ovaj znanstveni rad je oduševio fizičara Briana Coxa.

U fizici postoje dvije teorije koje se stoljećima drže kao najpouzdaniji opis stvarnosti. Kvantna mehanika upravlja zakonitostima najmanjih čestica, a opća relativnost precizno opisuje gravitaciju i prostorno vrijeme. Obje su spektakularno potvrđene u svojim područjima, no kad ih pokušamo spojiti u zajedničku sliku svijeta, dolazimo do granica koje se najjasnije vide u crnim rupama i u prvom trenutku Velikog praska, piše Dr. Alfredo Carpineti.

Izvor: kozmos.hr

Autor: Ivan Petričević

U potrazi za zajedničkim okvirom izdvojila su se dva najutjecajnija smjera. Prvi je teorija struna, koja temeljne čestice opisuje kao titrajuće niti energije. Drugi je teorija kvantne gravitacije petlji, pristup koji prostorvrijeme prikazuje kao mrežu diskretnih kvantnih elemenata, a ne kao kontinuum. Uz njih postoje i modeli koji gravitaciju tumače kao pojavu povezanu s entropijom. Iako polaze od vrlo različitih ideja, svi ti pristupi zahtijevaju iznimno zahtjevnu matematičku podlogu.

Jednostavan Hilbertov prostor i svemir bez vanjskog promatrača

Novi rad privukao je pozornost Briana Coxa jer otvara neočekivano pitanje o tome kako kvantna teorija opisuje svemir koji je potpuno zatvoren. Istraživači su se pritom usredotočili na Hilbertov prostor, temeljni matematički alat koji služi za opis svih mogućih kvantnih stanja. U uobičajenim okolnostima taj se prostor može protegnuti na beskonačno mnogo dimenzija, no autori su željeli provjeriti što se događa kada se ista konstrukcija primijeni na kozmos koji bi se jednoga dana mogao urušiti u vlastiti kraj.

Autori istražuju što se događa kad se ta konstrukcija primijeni na zatvoreni svemir, onaj koji bi se u dalekoj budućnosti mogao ponovno urušiti. Rezultat je neočekivan: Hilbertov prostor, iako u načelu beskonačno dimenzionalan, u takvom se svemiru svodi na samo jednu dimenziju. Iz toga slijedi jednostavna, ali dalekosežna posljedica. Ako je prostor kvantnih stanja jednodimenzionalan, onda u tom svemiru ne može postojati vanjski promatrač.

Brian Cox u svojoj je objavi priznao da je riječ o izuzetno tehničkom radu, ali ga je ipak nazvao uzbudljivim za svakoga tko prati teme poput kvantne gravitacije, crnih rupa ili holografije. Posebno ga je zabavila fusnota u kojoj autori poručuju: “Teološke implikacije ove tvrdnje prepuštamo čitatelju.”

Gdje se u takvom svemiru nalazimo mi

Ova studija ne tvrdi ništa o postojanju ili nepostojanju božanske perspektive. U jednodimenzionalnom Hilbertovu prostoru ne bi bilo mjesta ni za čovjeka. Autori se umjesto toga bave pitanjem kako unutar takvog okvira uopće smjestiti promatrača. To pokušavaju uz pomoć holografskog načela, prema kojem dvodimenzijska površina može sadržavati potpun opis trodimenzijskog prostora. Ideja je istražiti mogu li se svojstva opažača poput nas pojaviti u svemiru čija je temeljna struktura matematički krajnje jednostavna.

Studija ne rješava sukob između relativnosti i kvantne fizike, ali bi njezini zaključci mogli biti važni za razumijevanje crnih rupa, osobito pitanja o tome kako takvi objekti čuvaju i gube informaciju. A i ako se pokaže da će njezina upotreba ostati ograničena, fusnota će gotovo sigurno ostati zapamćena kao jedna od najduhovitijih u teorijskoj fizici.