در پیشرفتی مهم در فیزیک نظری، گروهی از دانشمندان موفق به ارائه نظریه‌ای شده‌اند که برای نخستین بار، گرانش را با مکانیک کوانتومی ترکیب می‌کند. این نظریه جدید که بدون استفاده از ابعاد اضافی و مفاهیم پیچیده‌ای مانند «ریسمان‌ها» ارائه شده، می‌تواند سنگ‌بنای «نظریه همه‌چیز» باشد؛ همان مفهومی که برای دهه‌ها ذهن فیزیکدانان را به خود مشغول کرده است.
گرانش کوانتومی چیست؟
گرانش کوانتومی (Quantum Gravity) تلاشی برای ترکیب قوانین نسبیت عام — که گرانش را به‌صورت خمیدگی فضا-زمان توصیف می‌کند — با قوانین دنیای ذرات زیراتمی و مکانیک کوانتومی است. سه نیروی دیگر طبیعت (الکترومغناطیسی، هسته‌ای قوی و هسته‌ای ضعیف) پیش‌تر در قالب نظریه میدان‌های کوانتومی توصیف شده‌اند، اما گرانش همچنان از این چارچوب بیرون مانده است.
رویکرد نوین دانشمندان فنلاندی
در مقاله‌ای که اخیراً در ژورنال Reports on Progress in Physics منتشر شده، پژوهشگران دانشگاه آلتو در فنلاند رویکردی تازه به گرانش ارائه داده‌اند. در این مدل، گرانش نه به‌عنوان خمیدگی فضا-زمان، بلکه به‌صورت چهار میدان به‌هم‌پیوسته تعریف می‌شود. این میدان‌ها، عملکردی مشابه میدان‌های الکترومغناطیسی دارند و به جرم واکنش نشان می‌دهند، درست مانند واکنش میدان الکتریکی به بار.
یوکا تولکی، یکی از نویسندگان مقاله، در این‌باره می‌گوید:
«مدل ما نه‌تنها به ابعاد اضافی یا ذرات ناشناخته متکی نیست، بلکه با قوانین شناخته‌شده فیزیک نیز کاملاً سازگار است.»
چرا این نظریه مهم است؟
این نظریه نه‌تنها تلاش دارد گرانش را در قالب مکانیک کوانتومی توضیح دهد، بلکه از چالش‌های همیشگی مدل‌های پیشین — مانند بی‌نهایت‌های غیرقابل‌محاسبه و احتمال‌های منفی — اجتناب می‌کند. همچنین، برخلاف نظریه‌هایی مانند ریسمان، نیازی به پارامترهای ناشناخته یا ابعاد بیشتر ندارد و می‌توان آن را با ابزارهای فعلی تا حدی راستی‌آزمایی کرد.
چالش‌های پیش‌رو برای اثبات نظریه
با وجود مزایای نظری، هنوز مسیر زیادی تا اثبات تجربی این نظریه باقی مانده است. گرانش ضعیف‌ترین نیروی طبیعت است و جلوه‌های کوانتومی آن به‌قدری ظریف هستند که ابزارهای فعلی قادر به آشکارسازی مستقیم آنها نیستند. با این حال، دانشمندان امیدوارند در آینده با پیشرفت فناوری یا از طریق مشاهدات غیرمستقیم، بتوان شواهدی از صحت این نظریه به‌دست آورد.
میکو پارتانن، نویسنده اصلی مقاله، می‌گوید:
«ممکن است چند دهه زمان ببرد تا بتوان این نظریه را به‌طور تجربی آزمایش کرد، اما ما معتقدیم این مسیر، آینده‌دارترین راه برای حل معمای گرانش کوانتومی است.»
آیا دوران جدیدی در فیزیک آغاز شده؟
گرچه این مدل هنوز در مراحل ابتدایی توسعه قرار دارد، اما می‌تواند آغازگر فصلی جدید در فیزیک نظری باشد. نظریه‌ای که شاید در آینده بتواند پاسخ سؤالاتی چون «ماهیت واقعی تکینگی سیاه‌چاله‌ها» یا «سرآغاز کیهان» را نیز بدهد.