Przestrzeń Kwantowa | Autor: Jim Baggott

Obecnie, w XXI wieku, wśród naukowców prym wiodą dwie teorie odnoszące się do fizycznej rzeczywistości, czasu i przestrzeni. Pierwszą z nich jest ogólna teoria względności Alberta Einsteina, opisująca wielkoskalowe zachowanie materii w zakrzywionej czasoprzestrzeni i wyjaśniająca, w jaki sposób działa grawitacja. Drugą natomiast jest teoria mechaniki kwantowej, poruszająca zagadnienia materii i promieniowania w najmniejszych skalach, na poziomie atomów, cząsteczek, cząstek subjądrowych i subatomowych. Problem jednak w tym, że obie teorie pozostawiają wiele pytań bez odpowiedzi i co ważniejsze, nie pasują do siebie. W teorii czasoprzestrzeni klasycznej, niekwantowej, przestrzeń i czas rozumiemy jako pojęcia względne, a sama czasoprzestrzeń jest dynamiczna, wyłania się w wyniku oddziaływania fizycznego energii i materii. Z kolei w teorii mechaniki kwantowej zakłada się, że oddziaływania pomiędzy cząstkami elementarnymi materii i promieniowania zachodzą w pojemniku absolutnej czasoprzestrzeni, a więc – przeciwnie niż w przypadku teorii Einsteina – jest ona zależna od tła.

Na wiele pytań pozostających bez odpowiedzi w zakresie fizycznej rzeczywistości i czasoprzestrzeni może odpowiedzieć LQG, czyli teoria pętlowej grawitacji kwantowej. Przestrzeń kwantowa. Pętlowa grawitacja kwantowa i poszukiwanie struktury przestrzeni, czasu i Wszechświata Jima Baggotta, wielokrotnie nagradzanego autora książek popularnonaukowych, jest jedną z pierwszych na świecie książek traktujących o kwantowej teorii grawitacji. Autor relacjonuje historię badań nad pętlową grawitacją kwantową i opisuje pionierskie prace dwóch najważniejszych twórców tej teorii, czyli Lee Smolina i Carla Rovelli’ego.

Zawartość prawie pięciu setek stron Przestrzeni kwantowej została rozłożona w sposób przemyślany. W części pierwszej autor przygotowuje grunt pod dalsze rozważania, wprowadzając czytelnika w tematykę od samych podstaw i założeń oraz opowiadając o tym, czego dowiedzieli się Smolin i Rovelli o teorii względności, mechanice kwantowej i kosmologii Wielkiego Wybuchu. Część ta obejmuje nieco ponad sto stron i choć traktuje o zagadnieniach być może znanych już czytelnikom, to jednak jest na tyle ciekawa, że zdecydowanie warto ją również przeczytać. Część druga natomiast mówi o pierwszych próbach połączenia teorii względności z założeniami mechaniki kwantowej, cofamy się więc w czasie do połowy XX wieku i odkryć Abhaya Ashtekera. Przeczytamy o narodzinach i ewolucji pętlowej grawitacji kwantowej, rozwoju prac naukowych i współpracy Ashtekera, Smolina i Rovelli’ego. Ostatnia z części, trzecia, zawiera z kolei najbardziej naukowe zagadnienia związane z tematyką przestrzeni kwantowej, przedstawia czytelnikowi najnowsze osiągnięcia, podsumowuje próby prowadzonych obliczeń znanych wielkości fizycznych z wykorzystaniem pętlowej grawitacji kwantowej, jak również omawia wnioski płynące z teorii dla kwantowej kosmologii i fizyki czarnych dziur. Co więcej, autor przedstawia czytelnikowi także intrygującą interpretację mechaniki kwantowej i opisuje zagadnienia rzeczywistości – oraz nierzeczywistości – czasu. To właśnie ostatnia część jest zdecydowanie najciekawszym i najbardziej naukowym elementem Przestrzeni kwantowej, czytelnik przeczyta w niej o grawitonach i fermionach, relacyjnej mechanice kwantowej i kosmologii piany spinowej, entropii czarnych dziur i zasadzie otwartej przyszłości. A wszystko to zostało podane w formie spopularyzowanej, a więc niespecjalnie skomplikowanej w odbiorze.

Przestrzeń kwantowa okazuje się być publikacją niezwykle intrygującą pod bardzo wieloma względami. Teorie podawane przez autora i popierane licznymi przykładami zmuszają czytelnika do myślenia, pobudzają wyobraźnię i budzą jeszcze większą ciekawość związaną z tematyką nie tylko pętlowej grawitacji, ale również mechaniki kwantowej i teorii względności. Zdecydowanie polecam, nawet tym z nas, którzy z fizyką niewiele mają do czynienia.