Pojednostavljena teorija gravitacije možda je upravo pronađena u laboratoriju u Finskoj

Pojednostavljena teorija gravitacije, koja već desetljećima izmiče fizičarima diljem svijeta, možda je korak bliže stvarnosti zahvaljujući dvojici znanstvenika iz Finske. Njihov rad, objavljen u časopisu Reports on Progress in Physics, predlaže novi matematički okvir za povezivanje gravitacije s ostalim temeljima fizike — standardnim modelom i kvantnom teorijom.

Fizička “karta” svemira u osam dimenzija

Istraživači Mikko Partanen i Jukka Tulkki s Tehničkog sveučilišta u Helsinkiju konstruirali su model svemira temeljen na osamdimenzionalnoj strukturi, koju su potom rastavili na dijelove s po četiri dimenzije. U tim podprostorima identificirali su četiri simetrije prostor-vremenskog polja i iz njih razvili teoriju koju nazivaju ujedinjena gravitacija — novi pristup koji bi mogao omogućiti stvaranje potpuno normalizirane kvantne teorije gravitacije.

U središtu njihove metodologije nalazi se koncept gauge teorije — fizičkog pristupa koji omogućava usporedbu različitih veličina kroz zajednički referentni sustav.

Kao što se dvije različite veličine mogu usporediti pomoću istog mjerila — poput duljine izražene u metrima ili temperaturu u Celzijevima — tako i gauge teorija u fizici omogućava usporedbu različitih sila kroz zajednički matematički okvir.

Ova teorija koristi analogiju poput stare engleske poslovice o patki: ako nešto hoda i glasa se kao patka, tada je — bez obzira na boju ili veličinu — patka. U tom smislu, Partanen i Tulkki pokušali su opisati gravitaciju ne kroz specifične čestice, već kroz svojstva koja se mogu svrstati u poznate matematičke relacije.

Matematička gravitacija bez beskonačnosti

Najveći izazov dosadašnjih pokušaja ujedinjenja gravitacije i kvantne fizike bio je problem tzv. beskonačnosti — matematičkih vrijednosti koje se javljaju u proračunima i ne mogu se eliminirati bez gubitka točnosti. Međutim, nova pojednostavljena teorija gravitacije zaobilazi taj problem redefiniranjem malog broja parametara, na isti način kako to čini standardni model za elektromagnetsku i jaku silu.

Upravo tu dolazi do izražaja renormalizacija — proces prilagodbe matematičkih izraza stvarnim, mjerljivim podacima. U fizici je to ključno jer svaka teorija mora imati sposobnost opisivanja opaženih pojava, bilo da se događaju u našem dijelu svemira ili milijardama svjetlosnih godina dalje.

Za razliku od prijašnjih modela koji su često bili tzv. nekompaktni — što znači da su ostavljali otvorena pitanja i nedorečene dijelove — ovaj finski model je kompaktan. Drugim riječima, ne postoji “patka koja ne kvače”. Svi elementi uklapaju se unutar jasno definiranog sustava bez nelogičnosti ili nepotpunih skupova.

Što bi ovo moglo značiti za fiziku

Ako se ova pojednostavljena teorija gravitacije pokaže održivom kroz dodatna ispitivanja i simulacije, mogla bi poslužiti kao nova osnova za unifikaciju sila prirode. To ne znači da će zamijeniti sve dosadašnje modele, ali bi mogla postati ključan alat za bolje razumijevanje gravitacije na kvantnoj razini — što je dugo bio nedostižan cilj moderne fizike.

Iako još nije riječ o potpunoj teoriji svega, pristup Partanena i Tulkija mogao bi označiti značajan korak prema znanstvenom konsenzusu o prirodi gravitacije. Njihova metoda ne rješava samo matematičke probleme, već i otvara vrata za nova eksperimentalna testiranja u okviru postojećih laboratorijskih tehnologija.