extragalaktikus csillagászat nélkülözhetetlen
kutatási módszerévé lett. Szabados B. László az elmélet
szerkezetének alapos ismertetését követően számos további jelenséget
mutat be, amelyek nagy pontosságú asztrofizikai megfigyelésekkel az
einsteini gravitációs elmélet ellenőrzését adják. Közismert, hogy a
globális helymeghatározás rendszerének működtetése során a rendszer
műholdas elemei közötti időszinkronizációhoz figyelembe kell venni a
Föld téridő-tartományának eltérését a Minkowski-geometriától. A cikk
nem titkolja, sőt rendszerezetten felsorolja az elmélet lezáratlan
kérdésköreit. Két vonatkozást emelek ki a Szabados által
felsoroltakból, amelyeket – talán szubjektíven – az elmélet
továbbfejlesztése szempontjából meghatározó fontosságúnak látok.
A kvantumgravitáció hiányzó elmélete számos
elméletépítő próbálkozásra ösztönözte a fizikusokat. Az elképzelések
spektrumának egyik szélén azok állnak, akik szerint a gravitáció ún.
entropikus erőhatás, amelyet nem lehet mikroszkopikus
erőtérkvantumoknak (gravitonok) cseréjére visszavezetni, hanem a
makroszkopikus rendszer (ez esetben a térbeli tömegeloszlás)
viselkedésének azon tendenciájából fakad, amely a rendezetlenség
fokát maximalizáló konfiguráció irányába hajtja a rendszert. Az
ilyen természetű erőhatások közül a legismertebb a polimerláncok
gomolyaggá tekeredését eredményező hatás, amely a lineáris
lánckonfigurációhoz képest jóval rendezetlenebb (nagyobb
entrópiájú). Erik Verlinde a gravitáció entropikus erőként történő
értelmezésére vonatkozó javaslatát (Verlinde, 2011) arra a
felismerésre építette, amely szerint az általános relativitás
Einstein-egyenletei levezethetők – a téridő geometriáját jellemző
mennyiségek termodinamikai megfeleltetését követően – a rájuk kirótt
termodinamikai főtételekből és az ekvivalenciaelvből (Jacobson,
1995; Padmanabhan, 2005). Ez a megközelítés, amely a gravitációs
kölcsönhatás fellépését kizárólag makroszkopikus tartományokra
korlátozza, a fekete lyukakra kidolgozott termodinamikai jellemzés
(Bekenstein, 1973; Hawking, 1976) általánosítása. Egyben elveti a
kvantumgravitáció kidolgozása programjának értelmét, csakúgy, ahogy
a kvantumtermodinamika is önellentmondó, értelmetlen fogalom.
Az előzővel felesel az a kutatási irányzat, amely
szerint a gravitációs kölcsönhatás kvantumos szintje létezik, és a
többi klasszikus térelmélet (pl. a kvantum-elektrodinamika)
kvantumos változatának konstrukciójához hasonlóan kell megalkotni.
Az egységes elektrogyenge kölcsönhatási elmélet meg az erős
kölcsönhatási elmélet az elektromos töltés, illetve az erős
csatolási állandó kis értékeire (az ún. gyenge csatolási
határesetben) megbízhatóan tárgyalható. A gravitáció erősségét
jellemző Newton-állandó a nagy energiák felé haladva növekszik, de
elképzelhető, hogy az ún. aszimptotikus biztonság (Weinberg, 1979)
elvét megvalósítva növekedése lelassul, és az ultraibolya
hullámhossztartomány egy pontjában a növekedés le is áll, azaz a
gravitáció erősségét jellemző mennyiség nagy energián egy véges
értékhez tart. A kutatások mai állása szerint ebben a tartományban
az Einstein-egyenleteket a téridő-geometriát jellemző további tagok
egészítik ki, amelyek hatása a ma kísérletileg hozzáférhető
(makroszkopikus) mérettartományban elhanyagolható.
A kvantumgravitáció megalkotásának nehézsége,
esetleges lehetetlensége, kiemeli Einstein százéves elméletének
robusztusságát, amellyel ellenáll bármilyen irányú kiterjesztésnek,
módosításnak. Ez a sajátossága megkülönbözteti a többi elemi
kölcsönhatási törvénynek a kvantumszintű egységesülés felé haladó
történetétől. Klasszikus nyugalmú kőszikla a kvantumhatások
nyughatatlan óceánjában.
Kulcsszavak: Albert Einstein, relativitáselmélet,
tudománytörténet, gravitációs kölcsönhatás, kvantumgravitáció
IRODALOM
Bekenstein, Jacob (1973): Black Holes and
Entropy. Physical Review. D7, 2333-2346. DOI:
10.1103/PhysRevD.7.2333 •
WEBCÍM
Einstein, Albert (1971): Válogatott
tanulmányok (vál., szerk. Tőrös Róbert, ford. Nagy Imre) Gondolat,
Budapest
Einstein, Albert (2005): Válogatott írásai
(vál., szerk. Székely László, ford. Gerner József, Nagy Imre, Szécsi
Ferenc) Typotex, Budapest
Hawking, Stephen W. (1976): Black Holes
and Thermodynamics. Physical Review. D13, 191–197.
DOI: 10.1103/PhysRevD.13.191 •
WEBCÍM
Jacobson, Ted (1995): Thermodynamics of
Spacetime: The Einstein Equation of State. Physical Review Letters.
75, 1260 DOI: 10.1103/PhysRevLett.75.1260 •
WEBCÍM
Padmanabhan, Thanu (2005): Gravity and the
Thermodynamics of Horizons. Physics Reports. 406, 2, 49–126. DOI:
10.1016/j.physrep.2004.10.003 •
WEBCÍM
Verlinde, Erik (2011): On the Origin of
Gravity and the Laws of Newton. Journal of High Energy Physics. 4,
29, DOI: 10.1007/JHEP04(2011)029 •
WEBCÍM
Weinberg, Steven (1979): Ultraviolet
divergences in quantum theories of gravitation. In: Hawking, Stephen
– Israel, Werner (eds.): General Relativity: An Einstein Centenary
Survey. Cambridge University Press. 790–831.
|