В рамках этой теоретической основы было предложено рассматривать пространство-время как жидкость. В этом смысле общая теория относительности была бы аналогом гидродинамики жидкостей, которая описывает поведение жидкостей на макроскопическом уровне, но ничего не говорит нам об атомах / молекулах, из которых они состоят. Аналогичным образом, согласно некоторым моделям, общая теория относительности ничего не говорит об «атомах», составляющих пространство-время, но описывает динамику пространства-времени, как если бы это был «классический» объект.
Следовательно, пространство-время было бы явлением, «возникающим» из более фундаментальных составляющих, точно так же, как вода — это то, что мы воспринимаем из массы молекул H2O, которые ее образуют.Стефано Либерати, профессор Международной школы перспективных исследований (SISSA) в Триесте, и Лука Макчоне, научный сотрудник Университета Людвига-Максимилиана в Мюнхене, разработали новаторские способы использования физики элементарных частиц и астрофизики высоких энергий для опишите эффекты, которые должны были бы наблюдаться, если бы пространство-время было жидкостью. Либерати и Макчоне также предложили первые экспериментальные проверки этих явлений. Их статья только что была опубликована в журнале Physical Review Letters.
Квантовая механика способна эффективно объяснить три из четырех фундаментальных сил Вселенной (электромагнетизм, слабое взаимодействие и сильное взаимодействие). Но он не объясняет гравитацию, которая в настоящее время учитывается только общей теорией относительности, разработанной в области классической физики.
Таким образом, идентификация правдоподобной модели квантовой гравитации (то есть описания гравитации в рамках квантовой физики) является одной из основных проблем, с которыми сегодня сталкивается физика. Однако, несмотря на множество предложенных на сегодняшний день моделей, ни одна из них не оказалась удовлетворительной или, что более важно, поддающейся эмпирическому исследованию.
Исследования, подобные исследованию, проведенному Либерати и Макчоне, предоставляют новые инструменты для оценки ценности возможных сценариев квантовой гравитации.В прошлом модели, рассматривающие пространство-время как возникающее, как жидкость, из более фундаментальных сущностей, предполагали и изучали эффекты, которые подразумевают изменения в распространении фотонов, которые перемещались бы с разными скоростями в зависимости от их энергии. Но это еще не все: «Если мы продолжим аналогию с жидкостями, не имеет смысла ожидать только этих типов изменений», — объясняет Либерати. «Если пространство-время — это своего рода жидкость, то мы должны также принять во внимание его вязкость и другие диссипативные эффекты, которые никогда не рассматривались подробно».
Либерати и Макчоне каталогизировали эти эффекты и показали, что вязкость имеет тенденцию быстро рассеивать фотоны и другие частицы на своем пути: «И все же мы можем видеть фотоны, летящие от астрофизических объектов, находящихся на расстоянии в миллионы световых лет!» он продолжает. «Если пространство-время является жидкостью, то, согласно нашим расчетам, оно обязательно должно быть сверхтекучим. Это означает, что его значение вязкости чрезвычайно низкое, близкое к нулю».
«Мы также предсказали другие более слабые диссипативные эффекты, которые мы могли бы увидеть с помощью будущих астрофизических наблюдений. Если это произойдет, у нас будет надежный ключ к поддержке возникающих моделей пространства-времени», — заключает Либерати. «С современной астрофизической технологией пришло время перевести квантовую гравитацию с чисто умозрительной точки зрения на более феноменологическую.
Невозможно представить более захватывающее время для работы с гравитацией».