Является ли гравитация классической или квантовой? Новый эксперимент проверяет природу фундаментальной силы, управляющей Вселенной

Группа физиков из Гарварда и Массачусетского технологического института предложила эксперимент, способный перевернуть фундаментальную физику. Вместо того чтобы искать неуловимые гравитоны, ученые намерены проверить, не является ли гравитация на самом деле классической силой, а не квантовой, как считалось десятилетиями. Если их гипотеза верна, это потребует полного пересмотра современных представлений о мироздании.

Эксперимент Кавендиша на квантовом уровне

Ключ к разгадке, по мнению исследователей, лежит в флуктуациях. Если гравитация классическая, при взаимодействии с квантовой материей она должна порождать уникальные, случайные флуктуации. Именно их след и предлагается обнаружить. Для этого ученые разработали своего рода «квантовую версию» знаменитого эксперимента Кавендиша по измерению гравитационного притяжения.

Два осциллятора и фазовый сдвиг

В основе установки — два высококогерентных квантовых осциллятора, гравитационно связанных друг с другом. Исследователи намерены измерить перекрестную корреляцию их движений. Согласно расчетам, классическая природа гравитации проявится в виде характерного фазового сдвига в спектре этой корреляции. Этот сигнал будет принципиально отличаться от того, что ожидалось бы в случае квантовой гравитации.

«Классическая система детерминирована, но при взаимодействии с вероятностной квантовой материей возникает противоречие, — поясняет соавтор исследования Сергей Крыхин. — Классические флуктуации — это способ гравитации справиться с этим парадоксом, внося в систему случайность». Важное преимущество предложения — его реализуемость. В отличие от многих других идей, этот эксперимент не требует создания массивных объектов в суперпозиции состояний и может быть осуществлен на современном технологическом уровне.

Крах теории струн или новый рассвет физики?

Подтверждение классической природы гравитации станет настоящей революцией. «Квантование гравитации сейчас считается аксиомой, на которой построены теории струн и многие другие концепции, — отмечает профессор Судхир. — Если эксперимент докажет обратное, науке придется вернуться к отправной точке и искать совершенно иную картину мира».

Впрочем, до решающего эксперимента еще далеко. Ученым предстоит решить колоссальные технические задачи: создать два гравитирующих объекта с эффективной шумоизоляцией и обеспечить высочайшую точность измерений слабейших гравитационных сигналов.

Долгое время поиски квантовой теории гравитации оставались главной нерешенной задачей физики. Все остальные фундаментальные взаимодействия успешно описаны квантово-механически, однако гравитация сопротивляется этой интеграции, порождая теоретические парадоксы. Предложенный эксперимент — это не попытка достроить существующую картину мира, а дерзкая проверка ее основ.

Если гипотеза подтвердится, это не просто откроет новую главу в физике. Это заставит пересмотреть природу пространства, времени и самого понятия реальности, доказав, что самые фундаментальные вопросы Вселенной еще ждут своих ответов.