ทฤษฎีใหม่ท้าทายทฤษฎีสัมพันธภาพ: ไอน์สไตน์คิดผิดหรือไม่?

(แดน ทรี) – ทฤษฎีใหม่นี้ดูเหมือนจะท้าทายทฤษฎีของนักฟิสิกส์ อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ ขณะเดียวกันก็เปิดทิศทางใหม่ในการผูกโยงแรงโน้มถ่วงและกลศาสตร์ควอนตัมเข้าด้วยกัน

ทฤษฎีฟิสิกส์ใหม่กำลังสั่นคลอนรากฐานของทฤษฎีสัมพันธภาพ โดยเสนอแบบจำลองแรงโน้มถ่วงแบบควอนตัมเต็มรูปแบบเป็นครั้งแรกโดยไม่จำเป็นต้องมิติพิเศษ ซึ่งเปิดโอกาสให้เป็นไปได้ว่าไอน์สไตน์อาจคิดผิดเกี่ยวกับธรรมชาติที่แท้จริงของแรงโน้มถ่วง (ภาพประกอบ: Getty)

บทความทางฟิสิกส์เชิงทฤษฎีที่เพิ่งตีพิมพ์ใหม่ถือเป็นจุดเปลี่ยนในความพยายามถอดรหัสแรงโน้มถ่วงควอนตัมซึ่งเป็นหนึ่งในความลึกลับที่ยิ่งใหญ่ที่สุดของจักรวาล

ที่นั่นเป็นครั้งแรกที่ นักวิทยาศาสตร์ เสนอทฤษฎีที่สามารถเชื่อมโยงแรงโน้มถ่วงเข้ากับกลศาสตร์ควอนตัมโดยไม่ต้องมีสมมติฐานที่ขัดแย้ง เช่น มิติพิเศษ งานวิจัยซึ่งนำโดยนักฟิสิกส์ 2 คนคือ Mikko Partanen และ Jukka Tulkki (มหาวิทยาลัย Aalto ประเทศฟินแลนด์) ได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร Reports on Progress in Physics

ในรายงานของพวกเขา พวกเขาโต้แย้งว่าทฤษฎีสัมพันธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์ ถึงแม้จะเป็นศิลาฤกษ์ของฟิสิกส์สมัยใหม่ แต่ก็ไม่สามารถอธิบายปรากฏการณ์ในระดับย่อยอะตอม ซึ่งฟิสิกส์ควอนตัมมีอิทธิพลเหนือกว่าได้อย่างครบถ้วน

แนวทางใหม่: แรงโน้มถ่วงควอนตัม

ความก้าวหน้าในทฤษฎีของ Mikko Partanen และ Jukka Tulkki อยู่ที่การแทนที่แบบจำลอง "กาลอวกาศโค้ง" ด้วยระบบของสนามควอนตัมสี่สนามที่โต้ตอบกัน

ที่นั่น สนามเหล่านี้จะไม่โค้งงอของกาลอวกาศตามที่ไอน์สไตน์บรรยายไว้ แต่จะโต้ตอบกับมวลในลักษณะเดียวกับที่สนามแม่เหล็กไฟฟ้าโต้ตอบกับประจุไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้า

ทฤษฎีใหม่ไม่จำเป็นต้องมีพารามิเตอร์อิสระอื่นใดนอกเหนือจากค่าคงที่ทางกายภาพที่มีอยู่แล้ว (ภาพประกอบ: Getty)

ที่น่าทึ่งคือ โมเดลนี้ยังคงสร้างทฤษฎีสัมพันธภาพทั่วไปได้ในระดับคลาสสิก ขณะเดียวกันก็เปิดโอกาสให้สามารถอธิบายผลเชิงควอนตัมในลักษณะทางคณิตศาสตร์ที่สอดคล้องกันได้ ต้องขอบคุณสิ่งนี้ ทฤษฎีนี้จึงหลีกเลี่ยงสิ่งที่ไม่รู้ในฟิสิกส์สมัยใหม่ เช่น ความน่าจะเป็นเชิงลบหรืออนันต์ที่ไม่เป็นฟิสิกส์

เพื่อดำเนินการดังกล่าว โมเดลใหม่ไม่จำเป็นต้องมีอนุภาคสมมติฐานหรือพารามิเตอร์การปรับแต่งที่ไม่ได้รับการตรวจยืนยัน ซึ่งขัดแย้งกับทฤษฎีอื่นๆ มากมาย

ผู้เขียนกล่าวว่าทฤษฎีของพวกเขาใช้เฉพาะค่าคงที่ทางกายภาพที่ทราบเท่านั้น ซึ่งช่วยลดความเสี่ยงของอคติและเปิดโอกาสให้มีการทดสอบเชิงทดลองในอนาคต

แอปพลิเคชั่นที่น่าสนใจแต่ยังต้องมีการทดสอบ

แม้ว่าจะถือว่าเป็นก้าวสำคัญ แต่ทฤษฎีนี้ยังอยู่ในขั้นเริ่มต้น โดยเฉพาะอย่างยิ่ง มันไม่สามารถแก้ไขปัญหาพื้นฐานในฟิสิกส์จักรวาลวิทยาได้ เช่น ลักษณะของหลุมดำ หรือกลไกของบิ๊กแบง

ที่สำคัญกว่านั้น การตรวจสอบเชิงทดลองยังคงเป็นความท้าทาย เนื่องจากแรงโน้มถ่วงเป็นปฏิสัมพันธ์ที่อ่อนแอที่สุดในธรรมชาติ และผลเชิงควอนตัมของมันก็เล็กมาก

อย่างไรก็ตาม ศักยภาพของทฤษฎีนี้มีอยู่มากมาย หากเป็นจริง มันไม่เพียงแต่สามารถวัดแรงโน้มถ่วงได้เท่านั้น ซึ่งเป็นสิ่งที่นักวิทยาศาสตร์พยายามศึกษาค้นคว้ามานานเกือบศตวรรษ แต่ยังช่วยสร้างทฤษฎีเกี่ยวกับทุกสิ่งทุกอย่างที่รวมแรงทั้งหมดในธรรมชาติเข้าเป็นแบบจำลองทางคณิตศาสตร์เดียวได้อีกด้วย

นักวิจัยมีความหวังดีว่าด้วยความก้าวหน้าในเทคโนโลยีการวัดและอุปกรณ์ทดลอง หลักฐานทางอ้อมครั้งแรกหรือสัญญาณการทดลองของแรงโน้มถ่วงควอนตัมอาจปรากฏขึ้นในอีกไม่กี่ทศวรรษข้างหน้า

หากได้รับการยืนยัน จะไม่เพียงแต่เปลี่ยนนิยามของแรงโน้มถ่วงเท่านั้น แต่จะแสดงให้เห็นอีกด้วยว่าถึงแม้ไอน์สไตน์จะเก่งกาจเพียงใด เขาก็สามารถคิดผิดได้

ที่มา: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/ly-thuyet-moi-thach-thuc-thuyet-tuong-doi-einstein-da-sai-20250527070318079.htm