Τι είναι η βαρύτητα;

Η βαρύτητα είναι η μία από τις τέσσερις θεμελιώδεις αλληλεπιδράσεις στη φύση και παίζει ιδιαίτερο ρόλο στη μορφή του σύμπαντος καθώς είναι η μόνη δύναμη η οποία επηρεάζει όλες τις μορφές ύλης. Οι άλλες τρεις θεμελιώδεις δυνάμεις (ηλεκτρομαγνητισμός, ισχυρές και ασθενείς πυρηνικές δυνάμεις) είναι κατανοητές ακόμα και στο επίπεδο των σωματιδίων ως ανταλλαγή σωματιδίων, τις κατανοούμε δηλαδή σαν την άπωση που νοιώθουν δύο παγοδρόμοι οι οποίοι πετάνε μολυβένιες σφαίρες ο ένας στον άλλον. Αντίθετα, η βαρύτητα, στο επίπεδο των σωματιδίων, αποτελεί ακόμα μυστήριο. Η γνώση της φύσης των βαρυτικών αλληλεπιδράσεων μεταξύ σωματιδίων μας είναι απαραίτητη για την κατανόηση των πρώτων σταδίων του σύμπαντος, την κατανόηση αντικειμένων που χαρακτηρίζονται από πολύ ισχυρά βαρυτικά πεδία, όπως οι μαύρες τρύπες, αλλά επίσης είναι απαραίτητη για μια ενιαία περιγραφή των νόμων του σύμπαντος κάτω από τις ίδιες αρχές.

Στην ομιλία αυτή, κατ' αρχήν ανατρέχουμε στις βασικές εξελίξεις στη θεωρητική φυσική του περασμένου αιώνα (ειδική σχετικότητα και κβαντική μηχανική), καθώς και στην παρούσα θεωρία της βαρύτητας, τη γενική σχετικότητα. Κατόπιν δείχνουμε τις βασικές δυσκολίες του εγχειρήματος του συγκερασμού της σχετικότητας και της κβαντικής μηχανικής στο πλαίσιο της κβαντικής θεωρίας πεδίου και εξηγούμε γιατί αυτός ο συγκερασμός επιτυγχάνει, στην περίπτωση του ηλεκτρομαγνητισμού και των πυρηνικών αλληλεπιδράσεων, ενώ αποτυγχάνει στην περίπτωση της βαρύτητας. Μπαίνοντας πλέον στο χώρο της τρέχουσας έρευνας στη φυσική υψηλών ενεργειών, κάνουμε μια σύντομη περιγραφή της μοντέρνας θεώρησης της βαρύτητας μέσω της θεωρίας των χορδών και του ολoγραφικού δυϊσμού. Στα πλαίσια των τελευταίων, η κβαντική βαρύτητα είναι δυνατόν να ερμηνευτεί ως μια στατιστική (εντροπική) δύναμη με κβαντική προέλευση.