فیزیک در زمان پلانک

شرح دقیق مسئله

نظریه ابر ریسمان، شاید بدنام ترین تلاش برای یکی کردن نسبیت عام با مکانیک کوانتومی، زمانی به عنوان بخشی از فیزیک قرن بیست و یکم توصیف شد که به قرن بیستم رسید. مطمئناً، فیزیکدانانی که برای ازدواج با این شرکای بی‌میل تلاش می‌کنند، مدت‌هاست احساس کرده‌اند که قطعه حیاتی این پازل هنوز اختراع نشده است. اما تئوری گرانش کوانتومی بیش از هر چیز دیگری در مورد نظم و ترتیب باقی می‌ماند - اثرات کوانتومی بر فضا-زمان تنها در مقیاس‌های زمان و طول بسیار دور از دسترس تجربی مهم می‌شوند. یک نظریه میدان کوانتومی الکترومغناطیس ارتباط عملی زیادی برای فیزیک کاربردی دارد و چنین نظریه میدانی برای نیروهای هسته ای هیچ کمبودی در پیش بینی های قابل آزمایش ایجاد نمی کند. اما گرانش فقط در مقیاس پلانک به مقیاس کوانتومی تسلیم می شود. فیزیک مطابق با مقیاس زمانی پلانک بزرگترین چالش برای فیزیکدانان در قرن آینده است. این مقیاس زمانی مربوط به گراویتون، حامل فرضی نیروی گرانشی است. و طبیعتاً فقط چنین نظریه ای می تواند درک ما از انفجار بزرگ را در 10 تا 43 ثانیه اول وجود گسترش دهد. نظریه گرانش کوانتومی با فضا-زمان چه خواهد کرد؟ آیا مانند «فوم کوانتومی» جان ویلر خواهد بود که به شدت با سیاهچاله‌های زودگذر و کرم‌چاله‌ها زنده است؟ یا بیشتر شبیه تار و پود حلقه های بافته (woven loops) اشتکار خواهد بود؟ آیا ذرات تبدیل به رشته می شوند و آیا رشته ها فوق متقارن خواهند بود؟ چند بعد اضافی در فاصله پلانک دور از دید ظاهر می شود؟ و آیا ما هرگز قادر به آزمایش چنین نظریه ای خواهیم بود؟ یکی از محققین گرانش کوانتومی اعتراف کرده است که «بعید به نظر می رسد که ماشینی ساخته شود که بتوان با آن این فاصله های کوچک را مستقیماً مطالعه کرد». برای راهنمایی، به نظر می رسد که فیزیکدانان ممکن است مجبور شوند به حالت آماده باش قدیمی بازگردند: ظرافت و زیبایی.