"Квантовата гравитация" може да се появи от холографска Вселена

Опитите на физици-теоретици да сприятелят теорията на относителността на Айнщайн и квантовата механика водят до странни заключения. За повечето хора е трудно дори да си ги представят.

Що се отнася до гравитацията, два от най-добрите модели на реалността – общата теория на относителността (ОТО) на Айнщайн и законите на квантовата механика – са несъвместими като маслото и водата. ОТО обяснява гравитацията с кривината на тъканта на пространство-времето.

В същото време за повечето от силите във Вселената изследователите търсят (и често експериментално откриват) квантови частици и принципи на тяхното взаимодействие. С гравитацията това не може да стане дори теоретично – такова взаимодействие все още не се вписва в квантовата механика. Физиците-теоретици работят върху това от около сто години. За ежедневието на обикновените хора, дори за наблюдението на космически обекти, няма остра необходимост от такъв съюз.

Тъмната страна на Вселената: Как черните дупки са станали свръхмасивни

В Космоса обаче има изключение – черните дупки. Във вътрешността на тези загадъчни структури по всяка вероятност преобладава квантовата гравитация. По-скоро законите на физиката там се променят до неузнаваемост. Все още не се знае как точно се случва това, но със сигурност се случва нещо странно. Ако се създаде последователна теория за квантовата гравитация, човечеството ще разбере как функционират черните дупки и какво може да се прави с тях.

Има още един „малък бонус“ – това ще бъде „теорията на всичко“: елегантно универсално уравнение, което обяснява устройството на света, ключа към разбирането на Вселената, за който учените мечтаят. Освен това ще стане ясно как се е образувала Вселената и какво точно се е случило в самото начало на времето.

Сега има две популярни теории, които обединяват общата теория на относителността и квантовата физика: теорията на струните и теорията на примковата квантова гравитация. Наскоро изследователи от Технологичния университет Чалмърс в Швеция и Масачузетския технологичен институт в САЩ са предложили още една. Математическото откритие описва появата на гравитацията в така наречения холографски модел на Вселената.

Статията на учените е публикувана в Nature Communications, разказва ScienceAlert.

Ако уравненията не се сближават в съществуващия триизмерен (или четириизмерен, ако се добави времето) свят, какво ще се случи, ако си поиграем с количеството на пространствените измерения? Теорията на струните например предлага от 10 до 26 измерения на пространство-времето, но авторите на новата концепция ги премахват.

Според новата теория цялата информация за това как частиците се сблъскват и сближават се намира в нещо, което прилича повече на плоска повърхност, отколкото на триизмерното пространство, в което си мислим, че живеем. Това прилича на усещането за дълбочина, когато погледнете плоския холографски стикер. Има основателна причина да се мисли така: квантовите версии на гравитацията, вградени в нашето четириизмерно пространство-време, бързо стават изключително сложни и неработоспособни.

Изследване предсказва извънземен живот, какъвто не познаваме

Тук математиците изхождат от идеята, че Вселената има граници. Това също все още е спорен въпрос: каква е формата на Вселената и дали е крайна. Различните физици-теоретици предлагат различни варианти: плоска, като лист, сферична, с форма на поничка, с форма на цилиндър и т.н. Във всеки случай именно на границата на Вселената светът ще изглежда плосък, двуизмерен, като холограма, която отстрани ни изглежда като триизмерна. Именно там според авторите на новото изследване се ражда и квантовата гравитация.

Като приятно допълнение тази нова концепция може също да обясни работата на тъмната енергия, разширяваща Вселената.

„Стремим се да разберем законите на природата, а математиката е езикът, на който те са написани. Когато търсим отговори на въпроси във физиката, често стигаме и до нови открития в математиката. Това е особено забележимо при търсене на квантова гравитация, където е изключително трудно да се провеждат експерименти“, казва Даниел Персон, математик от университета Чалмърс.

ВИЖТЕ ОЩЕ: Защо Слънчевата система прилича на кроасан?