Einstein halusi jo yhdistää gravitaation ja sähkön yhdeksi teoriaksi. Muut tutkijat, kuten Hermann Weyl, ovat yrittäneet seurata tätä polkua. Mutta nämä yritykset eivät ole koskaan olleet täysin vakuuttavia.
Uusi teoria ehdottaa, että sähköä voitaisiin nähdä avaruusajan itsensä ominaisuutena. Tämän ajatuksen mukaan sähkö- ja magneettikentät olisivat integroitu avaruusajan rakenteeseen. Tämä näkemys perustuu John Wheelerin tutkimuksiin.
Tutkijat ovat käyttäneet matemaattisia työkaluja muuttaakseen Maxwellin yhtälöitä, jotka kuvaavat sähkömagneettisia kenttiä. He ovat saaneet näistä yhtälöistä yleisemmän version, joka on suoraan yhteydessä avaruusajan geometriaan. Nämä tulokset on julkaistu Journal of Physics: Conference Series -lehdessä.
Tässä käytetty geometria on Weylin geometria. Se on joustavampi kuin Einsteinin geometria. Se mahdollistaa sähkövarauksen tulkitsemisen avaruusajan paikallisena vääristymänä. Tämä avaa uuden tavan ymmärtää sähkövirtoja.
Tällä teorialla on merkittäviä seurauksia. Se ehdottaa, että valo ja sähkömagneettiset aallot ovat avaruusajan värähtelyjä. Se ennustaa myös erittäin nopeita muutoksia sähkömagneettisessa kentässä, tunnetuimmalla pienimmällä mittakaavalla, jota kutsutaan Planckin mittakaavaksi.
Tämä teoreettinen kehys voisi siis tuoda luonnon eri voimat vielä lähemmäksi yhtä kuvausta. Näiden ideoiden testaamiseen ja hiomiseen tarvitaan vielä paljon työtä.
Mitä Weylin geometria on?
Tämä geometria on laajennettu versio geometriasta, jota Einstein käytti. Se mahdollistaa etäisyyden käsitteen muuttuvan paikallisesti avaruusajassa.
Tämä tekee siitä hyödyllisen sähkö- ja magneettikenttien sisällyttämiseksi geometriseen kuvastukseen. Toisin kuin klassinen geometria, se sallii paikalliset mittakaavan vaihtelut, mikä on olennaista sähkövarauksen esittämiseksi.
Weylin geometria tarjoaa siis voimakkaan kehyksen perustavanlaatuisten vuorovaikutusten tutkimiseen.
Kuinka Maxwellin yhtälöitä yleistetään?
Klassisesti Maxwellin yhtälöt ovat yksinkertaisia ja lineaarisia. Tässä uudessa lähestymistavassa niistä tulee monimutkaisempia, suoraan yhteydessä avaruusajan muotoon.
Tämä yleistys säilyttää vanhat yhtälöt erityistapauksina. Se mahdollistaa rikkaampien ja monimuotoisempien tilanteiden kuvaamisen.
Tämä osoittaa, että teoriassa sähkömagneettista ilmiötä voidaan selittää pelkästään avaruusajan geometrian avulla. Aivan kuten Einstein teki gravitaation kohdalla.