|
Метод моделирования теории квантовой гравитации
|
|
|
|
Гравитация больше не является загадкой для физиков — по крайней мере, когда речь идет о больших расстояниях. Благодаря науке мы можем с высокой точностью рассчитывать орбиты планет, предсказывать приливы и отливное движение и отправлять ракеты в космос. Однако теоретическое описание гравитации достигает своих пределов на уровне мельчайших частиц, так называемом квантовом уровне.
|
|
|
|
"Чтобы объяснить Большой взрыв или внутреннее устройство черных дыр, мы должны понять квантовые свойства гравитации", - объясняет профессор Йоханна Эрдменгер, заведующая кафедрой теоретической физики III Вюрцбургского университета (JMU) в Баварии, Германия.
|
|
|
|
"При очень высоких энергиях классические законы гравитации теряют силу. Поэтому наша цель - внести свой вклад в разработку новых теорий, которые могут объяснить гравитацию на всех уровнях, в том числе и на квантовом уровне".
|
|
Центральная теория квантовой гравитации
|
|
|
|
Соответствие AdS/CFT, центральная теория квантовой гравитации, играет важную роль в разработке новых моделей. В ней утверждается, что сложные теории гравитации в многомерном пространстве могут быть описаны более простыми квантовыми теориями на границе этого пространства.
|
|
|
AdS расшифровывается как "Анти-де-Ситтер", особый тип пространства-времени, которое искривлено внутрь, подобно гиперболе. CFT расшифровывается как конформная теория поля, которая описывает квантовые физические системы, свойства которых одинаковы на всех пространственных расстояниях.
|
|
|
|
"На первый взгляд это звучит очень сложно, но это легко объяснить", - говорит Эрдменгер. "Соответствие AdS/CFT позволяет нам понять сложные гравитационные процессы, подобные тем, которые существуют в квантовом мире, используя более простые математические модели. В его основе лежит искривленное пространство-время, которое можно представить себе в виде воронки.
|
|
|
|
"В переписке говорится, что квантовая динамика на краю воронки должна соответствовать более сложной динамике внутри — подобно голограмме на банкноте, которая генерирует трехмерное изображение, хотя сама по себе является всего лишь двумерной.
|
|
Доказательство концепции для реализации гравитационной динамики в лабораторных условиях
|
|
|
|
Вместе со своей командой Эрдменгер разработала метод экспериментальной проверки предсказаний, основанных на ранее неподтвержденном соответствии AdS/CFT. Для имитации искривленного пространства-времени используется разветвленная электрическая схема — электрические сигналы в отдельных точках разветвления схемы соответствуют гравитационной динамике, которая наблюдалась бы в разных точках пространства-времени. Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters.
|
|
|
|
Теоретические расчеты исследовательской группы показывают, что в предлагаемой схеме динамика на границе имитируемого пространства—времени также соответствует динамике внутри - и, таким образом, схема может быть реализована для центрального предсказания соответствия AdS/CFT.
|
|
|
|
В качестве следующего шага исследовательская группа из Вюрцбурга планирует применить на практике экспериментальную установку, описанную в исследовании. В дополнение к значительным достижениям в гравитационных исследованиях, это также может привести к техническим инновациям.
|
|
|
|
"Наши схемы также открывают новые технологические возможности", - объясняет Эрдменгер. "Ожидается, что они, основанные на квантовой технологии, будут передавать электрические сигналы с меньшими потерями, поскольку имитируемая кривизна пространства связывает и стабилизирует сигналы. Это стало бы прорывом в области передачи сигналов в нейронных сетях, используемых, например, для искусственного интеллекта".
|
|
|
|
Источник
|
