|
Квантовая магия объяснит происхождение пространства-времени
|
|
|
|
Квантовое свойство, получившее название «магия», может стать ключом к объяснению возникновения пространства и времени, предполагает новый математический анализ, проведенный тремя физиками RIKEN. Исследование опубликовано в журнале Physical Review D. Трудно представить себе что-то более фундаментальное, чем ткань пространства-времени, которая лежит в основе Вселенной, но физики-теоретики подвергают сомнению это предположение. «Физиков давно интересовала возможность того, что пространство и время не являются фундаментальными, а скорее являются производными от чего-то более глубокого», — говорит Канато Гото из Междисциплинарной теоретической и математической науки RIKEN (iTHEMS).
|
|
|
|
Это представление получило поддержку в 1990-х годах, когда физик-теоретик Хуан Малдасена связал гравитационную теорию, управляющую пространством-временем, с теорией квантовых частиц. В частности, он представил себе гипотетическое пространство, которое можно изобразить заключенным в чем-то вроде бесконечной банки для супа или «объема», в котором находятся такие объекты, как черные дыры, на которые действует гравитация. Малдасена также представил частицы, движущиеся по поверхности банки, управляемые квантовой механикой. Он понял, что математически квантовая теория, используемая для описания частиц на границе, эквивалентна гравитационной теории, описывающей черные дыры и пространство-время внутри объема. «Эта взаимосвязь указывает на то, что само пространство-время не существует фундаментально, а возникает из некой квантовой природы», — говорит Гото. «Физики пытаются понять ключевое квантовое свойство».
|
|
|
Первоначальная идея заключалась в том, что квантовая запутанность, которая связывает частицы независимо от того, насколько далеко они друг от друга, является наиболее важным фактором: чем больше запутанных частиц на границе, тем более гладким является пространство-время внутри объема. «Но просто рассмотрение степени запутанности на границе не может объяснить все свойства черных дыр, например, то, как их внутренности могут расти», — говорит Гото. Поэтому Гото и его коллеги из iTHEMS Томоки Носака и Масахиро Нодзаки искали другую квантовую величину, которая могла бы применяться к граничной системе, а также может быть сопоставлена с объемом для более полного описания черных дыр. В частности, они отметили, что черные дыры обладают хаотической характеристикой, которую необходимо описать.
|
|
|
|
«Когда вы бросаете что-то в черную дыру, информация об этом зашифровывается и не может быть восстановлена», — говорит Гото. «Это скремблирование — проявление хаоса». Команда наткнулась на «магию», которая является математической мерой того, насколько сложно смоделировать квантовое состояние с помощью обычного классического (неквантового) компьютера. Их расчеты показали, что в хаотической системе почти любое состояние эволюционирует в «максимально волшебное» — самое сложное для моделирования. Это обеспечивает первую прямую связь между квантовым свойством магии и хаотичной природой черных дыр. «Это открытие предполагает, что магия сильно вовлечена в возникновение пространства-времени», — говорит Гото.
|
|
|
|
Источник
|
