Časoprostor je možná kapalinou

Moderní fyzika nás už vícekrát donutila opravit své představy o základních vlastnostech světa kolem nás, včetně vlastností prostoru a času.

Nedávná práce dvou italských teoretických fyziků analyzuje možnost, že v oblasti opravdu velmi malých rozměrů a velmi velkých energií přestává být časoprostor “souvislou substancí”, ale skládá se z malých prvků, které se dohromady chovají v jistém smyslu jako supratekutá kapalina. 

Stefano Liberati, profesor z Mezinárodní školy pokročilých studií v Terstu, společně s Lucou Maccionem, výzkumníkem z mnichovské Univerzity Ludvíka-Maximiliána, zkoumali detailní vlastnosti časoprostoru metodami kvantové teorie pole se započítáním gravitačních jevů, jak je předpovídá Einsteinova obecná teorie relativity. Je známo, že při zkoumání časoprostoru v rámci menších délkových intervalů než je tzv. Planckova délka (deset na minus třicátou pátou metru) ztrácejí platnost veškeré prověřené představy o stavbě časoprostoru, což souvisí s tím, že jednotná, ucelená a fungující teorie kvantové gravitace nebyla zatím vytvořena. Pro konkrétnější představu si uvědomme, že Planckova délka je v desítkové číselné soustavě ještě o dvacet řádů menší vzdálenost, než jakou zaujímá průměr protonu. 

Stejně jako zdánlivě spojitá látka v předmětech kolem nás se stává při dostatečném zvětšení nespojitou a složenou z molekul a atomů, tak i samotný zdánlivě spojitý časoprostor může být složen z velmi malých elementárních prvků, které se dohromady makroskopicky chovají jako materiál určitého typu. Italští fyzikové navrhli, že časoprostor se v tomto smyslu chová jako speciální kapalina, složená z malých časoprostorových “molekul”. Obecná teorie relativity čili Einsteinova teorie gravitace by pak byla jistým druhem makroskopického popisu chování systému kvantově-gravitačních elementů, analogicky jako je hydrodynamika druhem popisu chování kapalin. 

Oba autoři ve svém článku, zveřejněném v časopisu Physical Review Letters, navrhli astrofyzikální testy, které by mohly kapalinovou podstatu časoprostoru ověřit či vyvrátit. Podle jejich “kapalinové teorie časoprostoru” by rychlost světla nebyla vždy úplně konstantní, ale závisela by na energii odpovídajících fotonů. V časoprostoru bychom také mohli pozorovat podobné “kapalinové” jevy jako je viskozita (tření) či rozptyl kinetické energie kapaliny do podoby nějaké analogie tepla. Nicméně dotyčné jevy by byly většinou velmi malé, což by činilo hypotetickou kapalinu supratekutou. 

Zdroje: Phys.Org, ScienceDaily, Physical Review Letters 

Autor:  Pavel Vachtl