Разработанная физиками из Университета Аалто новая квантовая теория гравитации, возможно, впервые позволяет согласовать общую теорию относительности Эйнштейна с квантовой теорией поля, на которой основана Стандартная модель физики элементарных частиц. Это достижение приближает науку к созданию так называемой «теории всего» — универсальной формулировки, которая объединит в себе все известные взаимодействия во Вселенной.
Разработчики теории, Микко Партанен и Юкка Тулкки уверены, что в течение нескольких лет их работа сможет пролить свет на такие фундаментальные вопросы, как природа сингулярностей в черных дырах и механизм возникновения Вселенной в момент Большого взрыва. По словам Партанена, предложенная ими модель гравитации основана на принципах симметрии, аналогичных тем, которые используются в Стандартной модели для описания электромагнитных, слабых и сильных ядерных взаимодействий. В отличие от классического подхода Эйнштейна, который использует геометрию пространства-времени, эта теория описывает гравитацию как калибровочное поле, через которое взаимодействуют частицы, обладающие энергией.
Такой подход позволяет объединить все четыре фундаментальные силы в единое квантовое описание, устраняя противоречия между квантовой механикой, которая описывает микромир, и общей теорией относительности, отвечающей за макроуровень и гравитационные эффекты. Эти две теории на протяжении десятилетий оставались несовместимыми, несмотря на блестящие успехи в каждой из них по отдельности. Однако для полного понимания процессов, происходящих в экстремальных условиях — например, возле горизонта событий черной дыры или в первые доли секунды существования Вселенной, — необходима именно единая квантовая теория гравитации, или, как ее частенько называют ученые, теория всего.
Создание такой теории требует преодоления множества технических и математических трудностей. Одной из них является проблема бесконечностей, возникающих в расчетах. Партанен и Тулкки применили метод перенормировки, который позволяет математически обрабатывать эти бесконечности. Пока им удалось убедительно показать работоспособность этого подхода на вычислениях первого порядка. Этого, конечно же, недостаточно: ученым предстоит подтвердить перенормировку и для более высоких порядков — без этого теория может оказаться внутренне противоречивой.
Тем не менее, авторы уверены, что движутся в правильном направлении и уже открыли доступ к своим наработкам для научного сообщества, рассчитывая на внешнюю экспертизу и совместную работу с коллегами над развитием теории. По их мнению, даже если путь к полной теории квантовой гравитации еще далек от завершения, сама возможность двигаться в этом направлении открывает захватывающие горизонты для физики. Как и в случае с квантовой механикой и теорией относительности, новая теория может в будущем лечь в основу технологий, которые нам сегодня даже представить трудно.
Тем временем ученые обнаружили квантовые эффекты в белках и выяснили, как мельчайшие частицы координируют передачу энергии внутри клеток.
