L’idea di una “gravità post-quantistica” è un concetto intrigante che unisce due delle più grandi teorie della fisica moderna: la relatività generale, che descrive la gravità su scale cosmiche, e la meccanica quantistica, che governa il comportamento delle particelle a livello subatomico. Questa unione potrebbe portare a nuove comprensioni sull’universo. In questo articolo, esploreremo cosa significherebbe per la gravità essere “post-quantistica” e quali potrebbero essere le implicazioni per la fisica e la nostra comprensione dell’universo.
Il team di ricerca guidato da Jonathan Oppenheim dell’University College di Londra ha introdotto un concetto rivoluzionario nella fisica, proponendo che sia la teoria quantistica a necessitare di aggiornamenti, piuttosto che adattare la gravità e lo spaziotempo di Einstein ai principi quantistici. Questo approccio radicale, che ribalta decenni di tentativi di unificare meccanica quantistica e relatività generale, suggerisce che lo spaziotempo possa rimanere un’entità “classica”.
Questa nuova prospettiva, denominata “teoria postquantistica della gravità”, sfida i metodi tradizionali, che hanno sempre considerato la necessità di quantizzare la teoria della gravità di Einstein per allinearla con la meccanica quantistica. Il lavoro di Oppenheim e del suo team all’University College London, evidenziato in due articoli pubblicati su “Physical Review X” e “Nature Communications”, propone invece di mantenere lo spaziotempo come un campo classico.
La teoria di Oppenheim mira a risolvere la contraddizione matematica tra teoria quantistica e relatività generale di Einstein, suggerendo che forse è la teoria quantistica stessa che richiede modifiche. Il loro lavoro promette di essere falsificabile sperimentalmente, offrendo diversi metodi per testarne la validità.
Il fisico Carlo Sparaciari, tra gli autori di uno degli studi, spiega come la loro teoria suggerisce che la gravità e lo spaziotempo siano classici, mentre la materia rimane quantistica. Questa distinzione introdurrebbe un certo grado di casualità nello spaziotempo, che potrebbe manifestarsi in variazioni nel peso di oggetti come mele o atomi.
La sfida della Teoria del Tutto
Per decenni, i fisici hanno cercato una “Teoria del Tutto” che unisca la relatività generale di Einstein, che descrive la gravità, e la meccanica quantistica, che spiega il comportamento di particelle come elettroni e fotoni. La principale sfida sta nel fatto che queste due teorie, sebbene estremamente precise nei loro rispettivi campi, sono incompatibili a livello fondamentale. La relatività generale è una teoria classica che non tiene conto degli effetti quantistici, mentre la meccanica quantistica non può spiegare la forza di gravità.
Cosa significa “Post-Quantistica”
Il termine “post-quantistico” suggerisce un’era della fisica che va oltre l’attuale comprensione quantistica. In questo contesto, una teoria della gravità post-quantistica sarebbe una teoria che non solo incorpora gli effetti quantistici, ma li estende o li supera, possibilmente attraverso nuovi principi o entità fisiche. Questo potrebbe includere concetti come dimensioni extra, particelle ipotetiche non ancora scoperte, o nuove interazioni fondamentali.
Possibili approcci alla gravità Post-Quantistica
Ci sono diverse teorie e modelli che cercano di colmare il divario tra meccanica quantistica e gravità, ognuna con il proprio approccio unico. Ad esempio, la teoria delle stringhe propone che le particelle fondamentali siano in realtà “stringhe” vibranti in più dimensioni spaziali. Un’altra teoria è la gravità quantistica a loop, che tenta di quantizzare lo spaziotempo stesso. Un approccio post-quantistico potrebbe costruire su queste idee, o introdurre concetti completamente nuovi.
Implicazioni per la fisica e l’astronomia
Una comprensione post-quantistica della gravità avrebbe enormi implicazioni per la fisica e l’astronomia. Potrebbe fornire nuove intuizioni sui buchi neri, sull’origine e il destino dell’universo, e sulla natura della materia oscura e dell’energia oscura. Inoltre, potrebbe portare a nuove tecnologie basate su principi fisici che attualmente non comprendiamo.
Cosa ci attende?
Sviluppare una teoria della gravità post-quantistica è un’impresa enorme, che richiede non solo nuove idee teoriche, ma anche esperimenti innovativi per testarle. Attualmente, non abbiamo ancora prove sperimentali dirette che supportano una tale teoria, ma gli scienziati sono alla ricerca di indizi in fenomeni come le onde gravitazionali o gli esperimenti di fisica delle particelle ad alta energia.
La teoria postquantistica potrebbe avere impatti che vanno oltre la comprensione della gravità, influenzando anche altri aspetti della teoria quantistica, come il postulato della misura. Inoltre, questa nuova visione potrebbe offrire una soluzione al paradosso dell’informazione nei buchi neri, un dilemma che ha a lungo sfidato gli scienziati.
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