Az UCL (University College London) fizikusai nem túlzás, hogy forradalmian új elképzeléssel álltak elő, amely alapjaiban rengetheti meg az Univerzumról alkotott gondolkodásunkat. Jelenleg ugyanis két fő elméletünk akad a Mindenségről, amely szó szerint két különböző irányból közelíti meg a Kozmoszt: az egyik kvantumelmélet, amely az egészen apró részecskékkel foglalkozik, a másik pedig az Einstein-féle általános relativitáselmélet, amely a nagyobb objektumok kölcsönhatásaira: a gravitációra és annak a téridővel való kapcsolatára épül. A több mint egy évszázados probléma az, hogy ezek az elméletek nem igazán egyeztethetőek össze, hiába volt megannyi próbálkozás a kettő összeboronolására.

Épp ezért az általános elképzelés az, hogy módosítani kellene Einstein gravitációs elméletét annak érdekében, hogy illeszkedjen a kvantumelmélethez. Az UCL kutatóinak felvetése azonban épp ezért újszerű: az általuk „klasszikus gravitáció posztkvantumelméletének” nevezett elmélet alapján a téridő, azaz maga az Univerzum szövete, valójában lehet, hogy klasszikus, vagyis nem a kvantumtörvények szabályozzák. Ebben az elméletben tehát a csavar az, hogy nem a téridőt próbáljuk kvantálni, hanem inkább a kvantumelméletet módosítjuk. Eszerint a téridő olyan beépített fluktuációkkal rendelkezhet, amelyek nagyobbak, mint amit a kvantumelmélet jósol. Ezeket a fluktuációkat úgy kell a szerzők szerint elképzelni, mint a téridőben található “véletlenszerű és vad” ingadozásokat, amelyek az objektumok tömegét bizonyos mértékig kiszámíthatlanná teszik – amit megfelelően pontos mérés esetén mi magunk is észlelhetünk.

Jonathan Oppenheim, az UCL Fizika és Csillagászat tanszékének professzora, aki kidolgozta az elméletet, így nyilatkozott:

“A kvantumelmélet és az Einstein-féle általános relativitáselmélet matematikailag összeegyeztethetetlenek, ezért fontos megérteni, hogyan oldódik fel ez az ellentmondás. Kvantálni kell-e a téridőt, vagy módosítani kell a kvantumelméletet, vagy valami egészen másra van szükség? Most, hogy van egy konzisztens alapvető elméletünk, amelyben a téridő nem kvantálódik, ezt bárki ellenőrizheti.”

A kutatók által javasolt kísérlet a fentieknek tehát megfelelően a tömeg nagyon pontos időbeli mérésén alapszik – ilyen egyébként is történik, például a Nemzetközi Súly- és Mértékiroda Franciaországban rendszeresen ellenőrzi az 1 kg tömeget. Ha pedig ezekben a mérésekben az ingadozások kisebbek, mint amit várnánk, az az elmélet ellen szólhat.

Zach Weller-Davies, a Ph.D. hallgató, aki segített kidolgozni a javasolt kísérletet, és kulcsfontosságú hozzájárulást nyújtott az elmélet kidolgozásához, ezt mondta:

“Ez a felfedezés nemcsak a gravitáció alapvető természetét kérdőjelezi meg, hanem lehetőséget is teremt a potenciális kvantumtermészet vizsgálatára. Megmutattuk, hogy ha a téridőnek nincs kvantumtermészete, akkor a téridő görbületében véletlenszerű fluktuációknak kell lenniük, amelyeknek van egy sajátos, kísérletileg ellenőrizhető nyoma.”

A kutatók öt éve tesztelik az elméletüket, és több kísérletet is javasolnak az elképzeléseik igazolására.

Habár az elmélet tehát az Univerzum alapjait magyarázná, vagyis ennél szélesebb körű vonatkozása elméletnek nem nagyon lehet, érdekesség, hogy emellett megkérdőjelezi például a kvantumelmélet “mérési posztulátumát” – ez utóbbi nagyon röviden és végletekig leegyszerűsítve azt jelenti, hogy a kvantumvilágban a részecskék nem rendelkeznek pontos tulajdonságokkal, amíg meg nem mérik őket. Ezért a posztulátum gyakran szokott érv lenni amellett is, hogy az Univerzum nem “valóságos”.

Emellett az elmélet választ nyújt a fekete lyukak egy régi rejtélyére is: a szabványos kvantumelmélet szerint a fekete lyukba kerülő tárgyat valamilyen módon vissza kell sugározni, mivel az információ nem veszhet el – ez azonban ellentmond az általános relativitáselméletnek. Az új elmélet szerint viszont lehetséges az információ megsemmisülése épp a téridőben jelenlévő, az elmélet alapját képező fluktuációk miatt, ahol tehát elvész az alapvető kiszámíthatóság (ami miatt a tömeg is változik).

Az elmélet tesztelésére visszatérve Sougato Bose professzor, aki nem vett részt a mostani két tanulmányban, így nyilatkozott:

“A téridő természetének a tesztelésére irányuló kísérletek nagy erőfeszítéseket igényelnek, de nagy jelentőséggel is bírnak a természet alapvető törvényeinek megértése szempontjából. Úgy gondolom, hogy ezek a kísérletek elérhető közelségben vannak, és talán a következő 20 évben megtudjuk a választ.”

(Kép: Isaac Young)