Spuma cuantică (numită și spumă spațiu -timp ) este un concept în mecanica cuantică dezvoltat de John Wheeler în 1955. Spuma este concepută ca baza țesăturii universului . [unu]
În conformitate cu principiul de incertitudine al mecanicii cuantice și al relativității generale , spațiu-timpul la scară mică nu va fi lin. Conform teoriei gravitației, spațiu-timp va consta din multe regiuni mici în care se schimbă într-un mod spumant. [2]
În mecanica cuantică, și în teoria câmpului cuantic în special , principiul incertitudinii Heisenberg permite particulelor și antiparticulelor să apară pentru o perioadă scurtă de timp , care apoi se anihilează fără a încălca legile de conservare fizică . Cu cât scara regiunii spațiu-timp studiată este mai mică, cu atât energia acestor particule, numite particule virtuale , este mai mare . Combinând această observație cu teoria generală a relativității a lui Einstein , se ajunge la concluzia că, la scară mică, energia fluctuațiilor va fi suficientă pentru a provoca abateri semnificative de la spațiu-timp neted și pentru a da spațiu-timpului un caracter „spumos”. În consecință, țesătura spațiu-timpului este o masă fierbinte de găuri de vierme și mici găuri negre virtuale . [3]
Cu toate acestea, de regulă, teoria câmpului cuantic nu se ocupă de particulele virtuale ale energiei necesare pentru a schimba semnificativ curbura spațiu-timp , astfel încât spuma cuantică este încă o extensie speculativă a acestor concepte, care sunt efectele secundare ale unei astfel de energii înalte. particule virtuale la distanțe și timpi foarte scurti.
Din cauza lipsei unei teorii complete a gravitației cuantice , este imposibil să fii sigur cum va arăta spațiu-timp la scară mică. Înțelegerea spumei cuantice va fi inevitabil ambiguă atâta timp cât există propuneri concurente [4] privind teoria cuantică a gravitației .
Telescoapele MAGIC au descoperit că fotonii cu raze gamma care au venit de la BLAZAR de la Markarian 501 au sosit în momente diferite. Cercetătorii au sortat razele gamma de înaltă și joasă energie care provin de la obiect cu fiecare fulger. Echipa MAGIC a arătat că fotonii de înaltă și joasă energie păreau să fie emiși în același timp. Dar fotonii de înaltă energie au sosit cu patru minute întârziere, după ce au călătorit prin spațiu aproximativ 500 de milioane de ani. Se presupune că fotonii de înaltă energie au călătorit mai lent, ceea ce contrazice constanța vitezei luminii din teoria relativității a lui Einstein . Acest lucru poate fi explicat prin neomogenitatea spumei cuantice [5] . Cu toate acestea, experimentele ulterioare nu au reușit să confirme presupusa schimbare a vitezei luminii din cauza granularității spațiului. [6] [7]
Alte experimente care implică polarizarea luminii din exploziile de raze gamma îndepărtate au dat, de asemenea, rezultate contradictorii [8] . Experimentele la sol sunt în desfășurare [9] și vor continua [10] .