Tyngdekraften:Vi kan have haft det forkert hele tiden

Symmetri har været et af de ledende principper i fysikeres søgen efter grundlæggende naturlove. Hvad betyder det, at naturlove har symmetri? Det betyder, at love ser det samme ud før og efter en operation, ligner en spejlrefleksion, det samme, men højre er nu tilbage i refleksionen.

Fysikere har ledt efter love, der forklarer både den mikroskopiske verden af ​​elementarpartikler og den makroskopiske verden af ​​universet og Big Bang i begyndelsen, forventer, at sådanne grundlæggende love skal have symmetri under alle omstændigheder. Imidlertid, sidste år, to fysikere fandt et teoretisk bevis på, at på det mest grundlæggende niveau, naturen respekterer ikke symmetri.

Hvordan gjorde de det? Tyngdekraft og hologram

Der er fire grundlæggende kræfter i den fysiske verden:elektromagnetisme, stærk kraft, svag kraft, og tyngdekraften. Tyngdekraften er den eneste kraft, der stadig er uforklarlig på kvante -niveau. Dens virkninger på store objekter, såsom planeter eller stjerner, er relativt let at se, men tingene bliver komplicerede, når man forsøger at forstå tyngdekraften i den lille verden af ​​elementarpartikler.

For at forsøge at forstå tyngdekraften på kvanteplan, Hirosi Ooguri, direktør for Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe i Tokyo, og Daniel Harlow, en adjunkt ved Massachusetts Institute of Technology, startede med det holografiske princip. Dette princip forklarer tredimensionelle fænomener påvirket af tyngdekraften på et todimensionalt fladt rum, der ikke er påvirket af tyngdekraften. Dette er ikke en reel repræsentation af vores univers, men det er tæt nok til at hjælpe forskere med at studere dets grundlæggende aspekter.

Parret viste derefter, hvordan kvantefejl korrigerer koder, som forklarer, hvordan tredimensionelle gravitationsfænomener dukker op fra to dimensioner, som hologrammer, ikke er kompatible med nogen symmetri; hvilket betyder, at sådan symmetri ikke kan være mulig i kvantegravitation.

De offentliggjorde deres konklusion i 2019, høstet stor ros fra tidsskriftsredaktører og betydelig medieopmærksomhed. Men hvordan blev sådan en idé til?

Det startede for godt fire år siden, da Ooguri stødte på et papir om holografi og dets relation til kvantefejlkorrigerende koder af Harlow, der dengang var postdoc ved Harvard University. Kort efter, de to mødtes på Institute for Advanced Study i Princeton, da Ooguri var der på sabbatår og Harlow kom for at holde et seminar.

"Jeg gik til hans seminar forberedt med spørgsmål, "Ooguri siger." Vi diskuterede meget bagefter, og så begyndte vi at tænke, måske kan denne idé, han havde, bruges til at forklare en af ​​de grundlæggende egenskaber ved kvantegravitation, om den manglende symmetri. "

Nye forskningssamarbejder og ideer er ofte født af sådanne samtaler, siger Ooguri, som også er professor ved California Institute of Technology i USA .. Ooguri rejser mindst en gang hver fjortende dag for at holde foredrag, deltage i konferencer, workshops og andre arrangementer. Selvom nogle måske spekulerer på, om alt det, der rejser, forringer koncentrationen om forskning, Ooguri tror tværtimod.

"Videnskabelige fremskridt er serendipitøse, "siger han." Det sker ofte på en måde, som du ikke forventer. Den slags udvikling er stadig meget svær at opnå ved fjernudveksling.

"Ja, i dag er det lettere med e-mails og videokonferencer, "fortsætter han, "men når du skriver en e-mail, skal du have noget at skrive om. Når nogen er i samme bygning, Jeg kan gå over gangen og stille fjollede spørgsmål. "

Disse fjollede spørgsmål er nøglen til fremskridt inden for grundvidenskab. I modsætning til andre felter, såsom anvendt videnskab, hvor forskere arbejder hen imod et specifikt mål, det første spørgsmål eller den idé, en teoretisk fysiker kommer med, er normalt ikke det rigtige, Siger Ooguri. Men, gennem diskussion, andre forskere stiller spørgsmål, der stammer fra deres nysgerrighed, tager forskningen i en ny retning, lander på et meget interessant spørgsmål, som har et endnu mere interessant svar.