Все життя — гра. Фізик з США висунув страшну гіпотезу про структуру простору-часу

12 травня 2019, 09:00

Американський вчений припустив, що кванти можуть формувати все, що нас оточує.

Фізик-теоретик з США Брайан Свінг запропонував теорію, згідно з якою найдрібніші частинки матерії створюють весь простір у Всесвіті. Це припущення може доповнити один з ключових проривів в сучасній фізиці, що відбувся близько 100 років тому.

Відео дня

Тоді 35-річний клерк Альберт Ейнштейн висловив свою загальну теорію відносності. Ця теорія описала гравітацію так, як ми сприймаємо її зараз, і відкрила всі невідомі у класичній теорії тяжіння Ньютона, якою вчені керувалися протягом декількох століть.

Якщо коротко, Ейнштейн припустив, що простір і час пов’язані між собою і формують єдиний просторово-часовий континуум, що є основою для виникнення сил тяжіння всіх об'єктів. На відміну від теорії Ньютона, цей континуум (або простір-час) — гнучкий, може змінювати свою форму в залежності від маси об'єктів і властивостей енергії, які в ньому перебувають.

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

Припущення Ейнштейна підтвердили на практиці тільки кілька років тому, коли помітили, як світло — і, відповідно, простір-час, — викривляється, проходячи біля масивного об'єкта — Сонця. Проте, загальна теорія відносності Ейнштейна давно стала основою для сучасної фізики і поки ніхто не зміг запропонувати більш обгрунтоване пояснення гравітації тіл і полів в просторі.

Попри це, сам простір-час досі залишається маловивченим і вчені не знають, як він формується і з чого складається. Відповіді на ці питання лише шукають в квантовій механіці - теоретичному розділі фізики, що описує природу фізичних явищ на рівні молекул, атомів, електронів, фотонів та інших дрібних часток матерії.

Як виявилося, об'єкти на макро і мікрорівнях поводяться по-різному, і математичні розрахунки загальної теорії відносності не працюють в квантовому світі. Об'єднати вже усталені ідеї Ейнштейна з поки незрозумілою поведінкою найдрібніших частинок спробував американський фізик-теоретик з Університету Меріленд Брайан Свінгл.

Видання Knowable Magazine пише, що у 2018-му Свінгл опублікував 9 частину свого дослідження, яке пояснює природу виникнення простору-часу. Фізик дійшов висновку, що самі кванти можуть формувати простір-час завдяки одному з найзагадковіших явищ у квантовій механіці - квантовій заплутаності.

Квантова заплутаність

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

Квантова заплутаність означає взаємозалежність квантових станів двох об'єктів. Іншими словами, якщо ми вимірюємо і дізнаємося, що стан першого кванта має позитивне значення, то стан другого кванта цієї ж речовини матиме від'ємне значення, і навпаки.

Феномен квантової заплутаності полягає в тому, що до вимірювання одного з квантів ми не знаємо в якому стані вони знаходяться. Але, коли ми дізнаємося стан першого кванта — другий нібито підлаштовується і отримує протилежне значення. Навіть якщо ці кванти рознесені в просторі-часі на різні куточки Всесвіту.

Квантова заплутаність є основою для так званої багатосвітової інтерпретації або теорії існування паралельних всесвітів, і, крім цього, суперечить виведеним Ейнштейном законам. Зокрема, взаємозалежність квантових станів означає, що вони можуть взаємодіяти один з одним на швидкостях, набагато вищих швидкості світла, що, згідно з Ейнштейном, в принципі неможливо в умовах нашого Всесвіту.

Власне відкриття

Вищезгаданий Брайан Свінг спробував зіставити закони геометрії простору-часу Ейнштейна з сучасними математичними розрахунками квантової механіки за допомогою альтернативних просторів. Одним з таких є антидесіттерівський простір — максимально симетричний простір, в якому відсутня кривизна.

U. Moschella
Фото: U. Moschella

На відміну від ейнштейнівської моделі постійного розширення Всесвіту і збільшення простору між об'єктами, антидесіттерівський простір стискається і буквально валиться на себе.

Свінг зробив висновок, що в антидесіттерівському просторі математичний опис простору-часу відповідає математичному опису квантової механіки. Простіше кажучи, згідно його припущенням, чотиривимірна структура простору-часу (довжина, ширина, глибина і час) може бути закодована в тривимірній квантовій фізиці (з тими ж вимірами, тільки без часу).

У кілька перебільшеному значенні, теорія Брайана Свінгу говорить, що квантові пари і їх заплутаності буквально формують простір-час у всьому Всесвіті, і все, що нас оточує є свого роду голограмою квантового світу, де присутній час.

Якщо це насправді так — відомі нам квантові заплутаності повинні переубувати поза простором-часом, а створювати його.

«Мабуть, геометрія з правильними властивостями, побудованими з квантової заплутаності, повинна підкорятися гравітаційним рівнянням руху. Цей результат також виправдовує твердження, що простір-час виникає через цю заплутаність», — пише Cвінгл.

Симуляція реальності

Теорія формування квантами простору-часу переплітається з ідеями про симуляцію нашої реальності, де квантами можуть керувати потенційно більш розумні цивілізації.

Як вже писало НВ, одним з найвідоміших представників симуляції нашого світу є засновник компаній SpaceX і Tesla Ілон Маск. У 2016-му Маск сказав що існує всього один з мільярда шансів, що ми живемо в базовій реальності.

medium.com
Фото: medium.com

Як приклад мільярдер привів відеоігри, які з «двох прямокутників і точки» розвинулися в «реалістичну 3D-симуляцію, де мільйони людей перебувають одночасно». Як згодом відеоігри перестануть відрізнятися від реальності, так і, на думку Маска, наша реальність є комп’ютерної симуляцією, створеною вищими силами.

Подібні ідеї висловлює і 46-річний шведський філософ, професор Оксфордського університету Нік Бостром, який вивчає вплив штучного інтелекту на людину, їх взаємодію, а також розвиток віртуальної реальності і пов’язаних з цим глобальних катастроф.

«Було б нерозумно намагатися вирватися з гіпотетичної симуляції. Шанси на успіх незначні. Якщо це не спрацює - це марна трата грошей, а якщо спрацює - це може бути лихом», — заявив Бострем в недавньому інтерв'ю виданню Vulture.

poster
Підписатись на щоденну email-розсилку
матеріалів розділу Техно
Розсилка про те як технології змінють світ
Щопонеділка

Приєднуйтесь до нас у соцмережах Facebook, Telegram та Instagram.

Показати ще новини
Радіо НВ
X