Teori relativitas umum Einstein, di mana gravitasi lahir dari kelengkungan ruangwaktu, sangatlah luar biasa. Ini telah diverifikasi dengan tingkat akurasi yang luar biasa, dalam beberapa kasus hingga lima belas tempat desimal. Salah satu prediksinya yang paling menarik adalah keberadaan gelombang gravitasi: riak di ruangwaktu yang merambat dengan bebas. Belum lama berselang, gelombang ini ditangkap oleh detektor LIGO dan VIRGO.
Namun ada banyak pertanyaan yang belum kami jawab. Gravitasi kuantum dapat membantu menemukannya.
Kita tahu bahwa relativitas umum tidak lengkap. Ia bekerja dengan baik ketika efek kuantum ruang-waktu sama sekali tidak terlihat, yang hampir selalu terjadi. Tetapi ketika efek kuantum ruangwaktu menjadi besar, kita membutuhkan teori yang lebih baik: teori gravitasi kuantum.
Ilustrasi alam semesta awal, terdiri dari busa kuantum, ketika fluktuasi kuantum sangat besar dan terwujud dalam skala terkecil
Karena kita belum menyusun teori gravitasi quantum, kita tidak tahu apa itu ruang dan waktu. Kami memiliki beberapa teori yang cocok untuk gravitasi kuantum, tetapi tidak satupun yang diterima secara luas. Namun demikian, berdasarkan pendekatan yang ada, kita dapat mengasumsikan apa yang dapat terjadi pada ruang dan waktu dalam teori gravitasi kuantum. Fisikawan Sabine Hossfender telah mengumpulkan sepuluh contoh yang mengejutkan.
1) Dalam gravitasi kuantum, akan ada fluktuasi liar dalam ruang-waktu bahkan tanpa adanya materi. Di dunia kuantum, ruang hampa tidak pernah diam, begitu juga ruang dan waktu.
Pada skala kuantum terkecil, alam semesta dapat diisi dengan lubang hitam mikroskopis kecil bermassa rendah. Lubang-lubang ini dapat menghubungkan atau mengembang ke dalam dengan cara yang sangat menarik.
2) Ruang-waktu kuantum dapat diisi dengan lubang hitam mikroskopis. Selain itu, dapat berisi lubang cacing atau alam semesta kekanak-kanakan dapat lahir - seperti gelembung kecil yang memisahkan diri dari alam semesta ibu.
Video promosi:
3) Dan karena ini adalah teori kuantum, ruangwaktu dapat melakukan semuanya pada waktu yang sama. Itu secara bersamaan dapat menciptakan alam semesta bayi dan tidak menciptakannya.
Kain ruang-waktu mungkin bukan kain sama sekali, tetapi terdiri dari komponen-komponen terpisah, yang bagi kita hanya tampak sebagai kain berkelanjutan pada skala makroskopis besar.
4) Dalam kebanyakan pendekatan gravitasi quantum, ruangwaktu tidak fundamental, tetapi terdiri dari sesuatu yang lain. Ini bisa berupa string, loop, qubit, atau varian "atom" ruang-waktu yang muncul dalam pendekatan materi terkondensasi. Komponen individu hanya dapat dibongkar dengan menggunakan energi tertinggi, jauh melebihi yang tersedia bagi kita di Bumi.
5) Dalam beberapa pendekatan dengan materi terkondensasi, ruang-waktu memiliki sifat-sifat benda padat atau cair, yaitu dapat bersifat elastis atau kental. Jika ini benar, konsekuensi yang diamati tidak bisa dihindari. Fisikawan saat ini mencari jejak efek serupa pada partikel yang mengembara, yaitu, dalam cahaya atau elektron yang mencapai kita dari ruang yang jauh.
Animasi skematis dari berkas cahaya kontinu yang dihamburkan oleh prisma. Dalam beberapa pendekatan gravitasi kuantum, ruang dapat bertindak sebagai media dispersif untuk panjang gelombang cahaya yang berbeda
6) Ruangwaktu dapat mempengaruhi bagaimana cahaya melewatinya. Ini mungkin tidak sepenuhnya transparan, atau cahaya dengan warna berbeda dapat bergerak dengan kecepatan berbeda. Jika ruangwaktu kuantum memengaruhi perambatan cahaya, hal ini juga dapat diamati dalam eksperimen masa depan.
7) Fluktuasi dalam ruang-waktu dapat merusak kemampuan cahaya dari sumber yang jauh untuk menciptakan pola interferensi. Efek ini dicari dan tidak pernah ditemukan, setidaknya dalam kisaran yang terlihat.
Cahaya yang melewati dua celah tebal (atas), dua celah tipis (tengah), atau satu celah tebal (bawah) menunjukkan interferensi yang menunjukkan sifat gelombangnya. Namun dalam gravitasi kuantum, beberapa properti interferensi yang diharapkan mungkin tidak dimungkinkan.
8) Di area dengan lengkungan yang kuat, waktu bisa berubah menjadi ruang. Ini dapat terjadi, misalnya, di dalam lubang hitam atau dalam ledakan besar. Dalam hal ini, ruang-waktu yang kita kenal dengan tiga ruang dan dimensi dan satu temporal dapat berubah menjadi ruang "Euclidean" empat dimensi.
Menghubungkan dua tempat yang berbeda dalam ruang atau waktu melalui lubang cacing tetap hanya merupakan ide teoritis, tetapi mungkin tidak hanya menarik, tetapi juga tak terelakkan dalam gravitasi kuantum
Ruangwaktu dapat dihubungkan secara non-lokal dengan lubang cacing kecil yang menembus seluruh alam semesta. Koneksi non-lokal seperti itu harus ada di semua pendekatan yang struktur dasarnya bukan geometris, seperti grafik atau jaringan. Pasalnya, dalam kasus seperti itu, konsep "proximity" tidak akan menjadi fundamental, tetapi tersirat dan tidak sempurna, sehingga daerah-daerah yang jauh bisa tidak sengaja terkoneksi.
10) Mungkin untuk menggabungkan teori kuantum dengan gravitasi, kita perlu memperbarui bukan gravitasi, tetapi teori kuantum itu sendiri. Jika demikian, konsekuensinya akan jauh jangkauannya. Karena teori kuantum adalah inti dari semua perangkat elektronik, merevisinya akan membuka kemungkinan yang sepenuhnya baru.
Meskipun gravitasi kuantum sering dipandang sebagai ide yang sangat teoretis, ada banyak kemungkinan untuk verifikasi eksperimental. Kita semua melakukan perjalanan melalui ruang-waktu setiap hari. Memahami dia bisa mengubah hidup kita.
Ilya Khel
