Вся жизнь — игра. Физик из США выдвинул устрашающую гипотезу о структуре пространства-времени

12 мая 2019, 09:00
Цей матеріал також доступний українською

Американский ученый предположил, что кванты могут формировать все, что нас окружает.

Физик-теоретик из США Брайан Свингл предложил теорию, согласно которой мельчайшие частицы материи создают все пространство во Вселенной. Это предположение может дополнить один из ключевых прорывов в современной физике, которое состоялось около 100 лет назад.

Видео дня

Тогда 35-летний клерк Альберт Эйнштейн высказал свою общую теорию относительности. Эта теория описала гравитацию так, как мы воспринимаем ее сейчас, и открыла все неизвестные в классической теории тяготения Ньютона, которой ученые руководствовались на протяжении нескольких столетий.

Вкратце, Эйнштейн предположил, что пространство и время связаны между собой и формируют единый пространственно-временной континуум, являющийся основой для возникновения сил тяготения всех объектов. В отличие от теории Ньютона, этот континуум (или пространство-время) — гибкий, может изменять свою форму в зависимости от массы объектов и свойств энергии, которые в нем находятся.

T. Pyle/Caltech/MIT/LIGO Lab
Фото: T. Pyle/Caltech/MIT/LIGO Lab

Предположения Эйнштейна подтвердили на практике только несколько лет назад, когда заметили, как свет — и, соответственно, пространство-время, — искривляется, проходя возле массивного объекта — Солнца. Тем не менее, общая теория относительности Эйнштейна давно стала основой для современной физики, и пока никто не смог предложить более обоснованное объяснение гравитации тел и полей в пространстве.

Несмотря на это, само пространство-время до сих пор остается малоизученным, и ученые не знают, как оно формируется и из чего состоит. Ответы на эти вопросы лишь ищут в квантовой механике — теоретическом разделе физики, который описывает природу физических явлений на уровне молекул, атомов, электронов, фотонов и других мельчайших частиц материи.

Как оказалось, объекты на макро и микроуровнях ведут себя по-разному, и математические расчеты общей теории относительности не работают в квантовом мире. Объединить уже устоявшиеся идеи Эйнштейна с пока необъяснимым поведением мельчайших частиц попытался американский физик-теоретик из Университета Мэриленд Брайан Свингл.

Издание Knowable Magazine пишет, что в 2018-м Свингл опубликовал 9 часть своего исследования, которое объясняет природу возникновения пространства-времени. Физик пришел к выводу, что сами кванты могут формировать пространство-время благодаря одному из самых загадочных явлений в квантовой механике — квантовой запутанности.

Квантовая запутанность

Mark Garlick/Science Photo Library/Alamy Stock Photo
Фото: Mark Garlick/Science Photo Library/Alamy Stock Photo

Квантовая запутанность означает взаимозависимость квантовых состояний двух объектов. Иными словами, если мы измеряем и узнаем, что состояние первого кванта имеет положительное значение, то состояние второго кванта этого же вещества будет иметь отрицательное значение, и наоборот.

Феномен квантовой запутанности заключается в том, что до измерения одного из квантов мы не знаем в каком состоянии они находятся. Но, когда мы узнаем состояние первого кванта — второй якобы подстраивается и получает противоположное значение. Даже если эти кванты разнесены в пространстве-времени на разные уголки Вселенной.

Квантовая запутанность является основой для так называемой многомировой интерпретации или теории существования параллельных Вселенных, и, кроме этого, противоречит выведенным Эйнштейном законам. В частности, взаимозависимость квантовых состояний означает, что они могут взаимодействовать друг с другом на скоростях, гораздо высших скорости света, что, согласно Эйнштейну, в принципе невозможно в условиях нашей Вселенной.

Собственно открытие

Вышеупомянутый Брайан Свингл попробовал сопоставить законы геометрии пространства-времени Эйнштейна с современными математическими расчетами квантовой механики с помощью альтернативных пространств. Одним из таких является антидеситтеровское пространство — максимально симметричное пространство, в котором отсутствует кривизна.

U. Moschella
Фото: U. Moschella

В отличие от эйнштейновской модели постоянного расширения Вселенной и увеличения пространства между объектами, антидеситтеровское пространство сжимается и буквально рушится на себя.

Свингл заключил, что в антидеситтеровском пространстве математическое описание пространства-времени соответствует математическому описанию квантовой механики. Проще говоря, согласно его предположению, четырехмерная структура пространства-времени (длина, ширина, глубина и время) может быть закодирована в трехмерной квантовой физике (с теми же измерениями, только без времени).

В несколько преувеличенном смысле, теория Брайана Свингла гласит, что квантовые пары и их запутанности буквально формируют пространство-время во всей Вселенной, и все, что нас окружает является своего рода голограммой квантового мира, в которой присутствует время.

Если это в действительности так — известные нам квантовые запутанности должны находится вне пространства-времени, а создавать его.

«По-видимому, геометрия с правильными свойствами, построенными из квантовой запутанности, должна подчиняться гравитационным уравнениям движения. Этот результат также оправдывает утверждение, что пространство-время возникает из-за этой запутанности», — пишет Cвингл.

Симуляция реальности

Теория формирования квантами пространства-времени переплетается с идеями о симуляции нашей реальности, где квантами могут управлять потенциально более разумные цивилизации.

Как уже писало НВ, одним из самых известных адептов симуляции нашего мира является основатель компаний SpaceX и Tesla Илон Маск. В 2016-м Маск сказал, что существует всего один из миллиарда шансов, что мы живем в базовой реальности.

medium.com
Фото: medium.com

В качестве примера миллиардер привел видеоигры, которые из «двух прямоугольников и точки» развились в «реалистичную 3D-симуляцию, где миллионы людей находятся одновременно». Как со временем видеоигры станут неотличимы от реальности, так и, по мнению Маска, наша реальность является компьютерной симуляцией, созданной высшими силами.

Подобные идеи высказывает и 46-летний шведский философ, профессор Оксфордского университета Ник Бостром, который изучает влияние искусственного интеллекта на человека, их взаимодействие, а также развитие виртуальной реальности и связанных с этим глобальных катастроф.

«Было бы неразумно пытаться вырваться из гипотетической симуляции. Шансы на успех ничтожны. Если это не сработает — это пустая трата денег, а если сработает — это может быть бедствием», — заявил Бостром в недавнем интервью изданию Vulture.

poster
Подписаться на ежедневную email-рассылку
материалов раздела Техно
Рассылка о том как технологии изменяют мир
Каждый понедельник

Присоединяйтесь к нам в соцсетях Facebook, Telegram и Instagram.

Показать ещё новости
Радіо НВ
X