A 31 eves Fotini Markopoulou Kalamara ez egyik legigeretesebb fiatal fizikus a vilagon. Most fogadott el egy allast egy waterlooi elmeleti fizikai intezetben. Olyan hires fizikusokkal dolgozik egyutt mint Robert Myers es Lee Smolin.
Az egyesites valoszinuleg a modern fizika legkomolyabb kihivasa.
Habar a hurelmeletnek sikerult behoznia a gravitaciot a kvantummechanikaba, nehany fizikus ugy gondolja, hogy ennek az elmeletnek olyan hianyosagai vannak, amik meggatoljak azt hogy az "ultimativ vegso elmelette" valjek. Egyreszt az elmeletnek 26 fuggetlen dimenziora van szuksege, tobbre mint amit a tapasztalat alatamaszt. Meg komolyabb baj, hogy bar a hurok eleg jol leirjak az anyagot, de nem magyarazzak meg az oket korulvevo teret. Par fizikus, tobbek kozt Smolin egy alternativ utat valasztottak, az ugynevezett hurok-kvantum-gravitaciot (LQG).
Az LQG szerint, a valosag hurkokbol epul fel amelyek egymassal kolcsonhatasban ugynevezett spin-halozatokat epitenek fel. Ezekel eloszor, mint absztrakt grafokkal, az angol matematikus, Roger Penrose foglalkozott. Smolin es Rowelli standard technikak segitsegevel kvantumositotta az altalanos relativitaselmelet egyenleteit, es kozben felfedeztek a Penrose fele halozatokat a formalizmus melyen. A graf csucsai diszkret teruletet es terfogatot hordoznak ezaltal alkotva meg a harom-dimenzios teret. Viszont mivel a fizikusok a relativitaselmeletbol indultak ki, megis maradtak az elmeletben maradvanyai az halozatot korulvevo ternek.
Ez volt az LQG allapota a 90-es evek vegen, amikor Markopoulou Kalamara elkezdett foglalkozni a kerdeskorrel. A kulso ter problematikajat o a forditott iranybol kozelitette meg. Miert ne induljunk ki a halozatokbol, - gondolta - keverjuk bele az LQG nehany eredmenyet, es nezzuk, hogy mi jon ki ebbol? A vegeredmeny olyan halozat volt, amit nem kellett beagyazni egy tole fuggetlen terbe, ehelyett maganak a halozatnak a felepitese szimulalja a teret es az anyagot. Ebben a modellben nincsenek dolgok, csak geometriai kapcsolatok. Nincs ter, ami hordozna a reszecskeket, ehelyett ez maga egy minatkbol es folyamatokbol allo kaleidoszkop.
Minden spin-halozat az univerzum egy pillanatkepet reprezentalja. Valojaban a spin halozatok egy egyszeru matematikai szabaly alapjan fejlodnek, egyre bonyolultabba valnak es vegul felepitik a teret, amiben elunk.
Ezt a fejlodest tanulmanyozva, Markopoulou Kalamara meg tudta magyarazni a terido strukturajat. Ami a legerdekesebb, az absztrakt hurkok megmegyarazzak Einstein elmeletenek az egyik legszembetunobb tuladonsagat: a fenykupokat - ezek az tarido azon tartomanyai, amikre egy pontszeru esemeny hatassal van. A fenykupok biztositjak, hogy az ok megelozze a hatast.
Nem olyan termeszetes, hogy a fenykupok hol passzolnak bele a spin-halozatok elmeletebe. Azok ugyanis a kvantummechanika targyat kepezik. A hatarozatlansag csodas vilagaban minden halozatnak megvan a kepessege, hogy vegtelenre nojon, igy tonkreteve az ok-okozat elvet. Korabban nem tudtuk, hogy hogy tudjuk az elmeletunket osszhangba hozni az ok-okozat elvevel. Markopoulou Kalamara rajott, hogy azaltal, hogy fenykupokat raragasztjuk a halozat csucsaira, a fejlodesuk vegesse valik es az ok-okozat strukture megorzodik.
Viszont minden ilyen halozat egy egesz univerzumot modellez, ami komoly problemat okoz. A kvantummechanika standard felfogasa szerint a dolgok egeszen addig szuperpozicioban maradnak, amig valaki meg nem figyeli oket. De ha nincs egyetlen megfigyelo sem az univerzumon kivul, akkor hogy letezhet? Ez itt a feneseg, mondja Kalamara: Ki figyeli az univerzumot? Szamara a valasz az, hogy mi. Az univerzum tartalmazza magaban a megfigyeloket, minden csucsban egyet. Az otlete az: nincs szukseg egy festore aki megfesti a kepet: sokan festik egyszerre. Konkretan: eszrevette, hogy pont azok a fenykupok, amiket az ok-okozat miatt hozott a rendszerbe, alkalmasak ra, hogy az egyes megfigyelok perspektivait definialjak.
Mivel a fenysebesseg veges, csak egy veges szeletet lathatjuk a vilagnak. A helyunk a teridoben egyertelmu, igy a szelet, amit latunk, mindenki masetol kulonbozik. Habar nincs kulso megfigyelo, aki minden informaciohoz hozzajut, mi megis kepesek vagyunk felepiteni egy kepet az altalunk erzekelt reszleges informaciokbol. Ez a nagyszeru gondolat: mindannyiunknak van egy sajat univerzumunk, de sok az atfedes: gyakran ugyanazt latjuk.
A gyakorlati ellenorzes ideje is kozeleg: meg vannak kidolgozasra varo reszletek, peldaul, hogy hogy vezessuk le a szokasos egydimenzios idot a kvantum-oksag elvebol, de o ugy gondolja, hogyha a tapasztalat igazolja a spin-halozatok alapjait, akkor ki tudja vasalni a redoket. Egy lehetoseg volna a par milliard fenyevre levo gamma fotonok tanulmanyozasa: ha a terido valoban diszkret, akkor a kulonbozo hullamhosszu fotonoknak enyhen kulonbozo sebesseggel kell mozogniuk.