Edukacja
Dyplom już nie kusi. Pokolenie Z wybiera inne ścieżki niż studia
22 maja 2025
Nowa teoria grawitacji
Grawitacja to jedna z najważniejszych, a zarazem najbardziej tajemniczych sił działających we Wszechświecie. W przeciwieństwie do sił elektromagnetycznych czy jądrowych grawitacja rządzi się innymi prawami. Tamte oddziaływania można z powodzeniem opisać za pomocą mechaniki kwantowej, która świetnie radzi sobie w świecie cząstek elementarnych. Grawitacja jednak od dziesięcioleci pozostaje „czarną owcą” fizyki teoretycznej. Klasyczna teoria Einsteina opisuje ją bardzo dobrze w przypadku planet, galaktyk czy czarnych dziur. Tymczasem na poziomie subatomowym przestaje działać. Dlatego właśnie tak obiecująco brzmi nowa teoria grawitacji, która próbuje połączyć grawitację z językiem fizyki kwantowej.
Fizycy teoretyczni od lat próbują pokonać tę trudność. Naukowcy z Uniwersytetu Aalto w Finlandii, Mikko Partanen i Jukka Tulkki, w swojej nowej pracy, opublikowanej w czasopiśmie Reports on Progress in Physics, proponują odważną koncepcję. Nowa teoria grawitacji ma opisywać ją jako jedną z tzw. sił cechowania. Są to oddziaływania, które wynikają z symetrii w prawach fizyki. Oznacza to, że cząstki oddziałują ze sobą, wymieniając nośniki sił, jak fotony w elektromagnetyzmie. Jest to fundament Modelu Standardowego. Jeśli ich podejście się sprawdzi, może to być jeden z najważniejszych kroków na drodze do opracowania „teorii wszystkiego”.
Teoria wszystkiego to hipotetyczna formuła, która opisywałaby wszystkie znane zjawiska fizyczne w jednej spójnej strukturze. Teoretycznie ma ona łączyć prawa rządzące najmniejszymi cząstkami (mechanika kwantowa) z tymi, które opisują ruch planet i galaktyk (ogólna teoria względności). Mówiąc prosto: to fizyczny „klucz”, który tłumaczyłby, jak działa cały Wszechświat, od wnętrza atomu po czarne dziury.
Polecamy: Początek wszechświata i ciemna materia: naukowcy mają nową teorię
Grawitacja jak inne siły?
Zacznijmy od podstaw. Model Standardowy to fundamentalna teoria fizyki cząstek, która opisuje trzy z czterech znanych sił we Wszechświecie: elektromagnetyzm, oddziaływanie słabe i silne. Choć Model Standardowy doskonale sprawdza się w eksperymentach, nie obejmuje grawitacji i dlatego nie jest jeszcze pełną teorią wszystkiego. I tutaj głos zabierają fińscy fizycy i ich nowa teoria grawitacji, czyli tzw. Unified Gravity.
„Nasza teoria pozwala sformułować grawitację jako teorię cechowania, podobnie jak elektromagnetyzm, oddziaływanie słabe i silne” – piszą Partanen i Tulkki w swojej publikacji z 2025 roku.
Jak to zrobili? Wprowadzili nowy element – tzw. pole wymiarów czasoprzestrzennych. Dzięki niemu znaleźli cztery proste symetrie, które można potraktować jak źródła grawitacji. Co ciekawe, to podobnie dzieje się w elektromagnetyzmie. To pozwala opisać grawitację tym samym językiem, co inne siły w fizyce cząstek, bez tworzenia zupełnie nowych zasad.
Jak działa nowa teoria grawitacji w praktyce?
W praktyce oznacza to uproszczenie obliczeń i możliwość włączenia grawitacji w świat fizyki kwantowej bez potrzeby tworzenia odrębnego języka matematycznego. Co ważne, ich teoria nadal daje te same wyniki co ogólna teoria względności w klasycznych testach, takich jak odchylenie światła przez Słońce czy fale grawitacyjne. Nowa teoria grawitacji nie burzy więc obecnej fizyki. Wprost przeciwnie, zachowuje wszystko, co już w niej działa. Nie wprowadza żadnych dziwnych, egzotycznych cząstek ani niepewnych wielkości fizycznych.
„Nie dodajemy żadnych nowych, niesprawdzonych parametrów. Wszystko opiera się na znanych stałych fizycznych” – napisał portal naukowy Science Alert, cytując fińskich uczonych.
Czy jesteśmy bliżej „teorii wszystkiego”?
Partanen i Tulkki nie ukrywają, że ich celem jest zbliżenie się do „teorii wszystkiego”. Nowa teoria grawitacji jest obecnie spójna matematycznie, co jest jej niewątpliwą zaletą. Uczeni zaznaczają jednak, że choć podejście jest obiecujące, wymaga dalszych badań. Kluczowe będzie przetestowanie tej teorii w ekstremalnych warunkach, takich jak wnętrza czarnych dziur czy moment Wielkiego Wybuchu.
„Pełne zrozumienie implikacji tej nowej teorii grawitacji zostanie uzyskane dopiero po dalszych intensywnych pracach” – piszą autorzy w podsumowaniu swojej publikacji.
Nie karmimy nagłówkami. Holistic News to magazyn do przemyślenia.
Teoria wszystkiego to nie tylko marzenie fizyków, ale także potężne narzędzie, które mogłoby zrewolucjonizować nasze rozumienie rzeczywistości. W praktyce mogłaby pozwolić na przewidywanie zjawisk, które dziś są poza naszym zasięgiem, np. w warunkach ekstremalnych, jak wnętrza czarnych dziur czy moment Wielkiego Wybuchu.
Dzięki niej moglibyśmy też lepiej projektować eksperymenty w fizyce wysokich energii i lepiej rozumieć dane, które już mamy. Może również przyczynić się do powstania nowych technologii, tak jak teoria kwantowa umożliwiła powstanie komputerów, laserów czy telefonii komórkowej.
Polecamy: Niewiarygodne odkrycie. Teoria grawitacji do poprawy?
