|
Время и пространство не существуют
|
|
|
|
У физиков возникла проблема. Плавная, непрерывная теория пространства-времени Эйнштейна прекрасно объясняла гравитацию и крупномасштабные свойства нашей Вселенной более века, но она не работает на самых малых масштабах. Для этого физики используют квантовую механику, поскольку она точно описывает атомные и субатомные частицы. Проблема возникает, когда физики пытаются использовать одну теорию для описания другой, поскольку плавная природа общей теории относительности плохо сочетается с неровной, скачкообразной и основанной на частицах природой квантового мира.
|
|
|
|
Хотя обе теории хорошо работают по отдельности, при их объединении математические расчеты дают сбой. Общая теория относительности предсказывает, что в центре черной дыры и в начале Большого взрыва существовали точки бесконечной плотности, которые они называют сингулярностями, но это не имеет смысла. Многие воспринимают это как признак того, что теория достигла своих пределов.
|
|
|
|
«Необходим совершенно новый подход к мышлению», — говорит Кристиан Вютрих, доктор философии, профессор философии науки Женевского университета. «Несомненно, это потребует математических инноваций».
|
|
|
|
|
|
|
За последние несколько десятилетий было выдвинуто множество радикальных идей для этого нового подхода (теория струн, вероятно, самая известная). Но менее известный подход, если он окажется верным, перепишет наше понимание того, как сформировалась Вселенная. Теория группового поля, заимствующая концепции из физики конденсированных сред, начинает набирать популярность (игра слов здесь уместна). Она предполагает, что пространство и время вовсе не являются фундаментальными свойствами, а «возникают» из своих строительных блоков, подобно тому, как свойство влажности возникает из коллективного действия молекул воды.
|
|
|
|
Вода на ощупь гладкая и текучая, но если присмотреться, она состоит из отдельных молекул H2O. Ее «влажность» не может быть ощутима отдельной молекулой, а должна быть воспринята триллионами взаимодействующих молекул. Так же обстоит дело и с пространством-временем, говорит Даниэле Орити, доктор философии, физик-теоретик из Мадридского университета Комплутенсе. Вселенная состоит из отдельных «семян», существующих вне пространства и времени, говорит он. Он называет их «догеометрическими, не пространственно-временными сущностями». Но когда они взаимодействуют, они коллективно порождают опыт пространства-времени.
|
|
|
|
«Существуют свойства, которые имеют полный смысл на уровне жидкости, но не на более фундаментальном уровне атомов», — говорит Орити, ведущий разработчик теории группового поля. «Обычные понятия геометрии — расстояния, кривизна и объемы — имеют смысл только на этом коллективном уровне. Какими бы ни были фундаментальные «атомы пространства», вы не можете приписать им по отдельности обычные свойства пространства-времени».
|
|
|
|
Орити говорит, что «атомы пространства» можно рассматривать как абстрактные квантовые сущности, которые вообще не находятся в пространстве-времени. Вот тут-то теория и становится дикой и сложной для понимания: эти атомы существуют в месте, где нет времени и пространства, но именно их взаимодействие, когда многие из них собираются вместе и организуются, порождает само пространство-время.
|
|
|
|
По мнению Орити, Вселенная возникла в результате, подобном фазовому переходу, в котором эти атомы пространства кристаллизовались во Вселенную, подобно тому как иней конденсируется и замерзает на оконном стекле.
|
|
|
|
«Это очень интересное предположение, — говорит Вютрих. — Оно также поражает воображение». Особую сложность для него представляет идея о том, что наша Вселенная возникла из места, где нет ни пространства, ни времени. «Я не думаю, что в нашем человеческом воображении есть шаблон или аналогия для такого рода взаимоотношений, — говорит он. — Мы можем описать это математически, но представить себе, как это должно выглядеть, кажется невозможным».
|
|
|
|
Но если эта теория верна, она может заставить нас переосмыслить то, что происходит в центре черных дыр и как возникла Вселенная. Большой взрыв представлял бы собой не столько сингулярность, в которой вся Вселенная образовалась в результате взрыва, сколько гигантский фазовый сдвиг, в котором допространственные сущности кристаллизовались в ткань пространства-времени, как мы её понимаем сегодня. Это также означало бы, что не существовало ни времени, ни начала, и не было места, в котором что-либо могло бы содержаться.
|
|
|
|
Но как можно проверить эту теорию? Нелегко, объясняет Вютрих. «Как связать теорию с чем-либо, что эмпирически доступно, что мы можем наблюдать или измерять, — это огромная проблема». Он говорит, что эта проблема не уникальна для теории групп поля, но также применима к теории струн и другим теориям.
|
|
|
|
Проверка теории может занять десятилетия, если это вообще возможно. Но Орити считает, что знает ответ, и если он прав, Вселенная не началась с взрыва. Она кристаллизовалась.
|
|
|
|
Источник
|
