Добавь сайт в закладки нажми CTRL+D
Современная физика, с двумя её базовыми теориями — общей теорией относительности и квантовой механикой — сталкивается с фундаментальной проблемой. Очень важной проблемой. Базовые теории несовместимы друг с другом. Я уже много раз рассказывал про это на канале.
ОТО описывает гравитацию как искривление пространства-времени под воздействием массы и энергии, а квантовая механика — мир микроскопических частиц, подчиняющихся вероятностным законам. Попытки объединить эти теории в единую “теорию всего” приводят к сложным и часто противоречивым результатам. Если сказать просто, то гравитация и причины, породившие её не квантуются. Пространство вроде как бесконечно и непрерывно и гравитационное поле тоже.
Само понимание пространства как объекта многое меняет в понимании физической реальности. Если это некоторая база, то это одна «песня», а вот если нет…
Но на самом деле если бы логика формирования самого пространства была другой, то и подход мог бы быть иным. Получается, что «правильная модель» пространства-времени могла бы устранить противоречие. Вот только никто не знает, какая из теорий окажется верной. Одна из довольно противоречивых, но нестандартных известных теорий — эмерджентная теория пространства-времени (EST), радикально переосмысливающая фундаментальные основы реальности.
В отличие от традиционного подхода, который рассматривает пространство и время как базовые, непрерывные сущности, EST предполагает, что пространство-время не является фундаментальным, а возникает (эмерджирует) из более глубокой, не-пространственно-временной структуры.
Эмерджентность — это явление, при котором сложные структуры и свойства возникают из взаимодействия более простых элементов. Например, вода (жидкость) обладает свойствами, которыми не обладают отдельные молекулы H₂O (газ). Точно так же, согласно EST, пространство и время возникают из взаимодействия фундаментальных, но нам пока неизвестных, “кирпичиков” реальности.
Как это упростить? Представьте себе пиксельный экран. Вы видите картинку, но на самом деле это просто множество маленьких пикселей, взаимодействующих друг с другом. В EST предполагается, что пространство-время – это как картинка на экране. Оно кажется непрерывным и фундаментальным, но на самом деле состоит из чего-то гораздо более мелкого и простого (как пиксели), о чем мы пока точно не знаем. Это могут быть спиновые сети, квантовые перепутывания, какая-то неизвестная нам квантовая “пена”.
EST говорит, что пространство и время — это не базовая реальность, а скорее продукт сложного взаимодействия чего-то более фундаментального, подобно тому, как картинка возникает из взаимодействия пикселей.
EST не является единой, устоявшейся теорией. Существует несколько различных подходов, предлагающих различные сценарии для возникновения пространства-времени:
- Петлевая квантовая гравитация (Loop Quantum Gravity, LQG): LQG квантует само пространство-время, представляя его как сеть взаимосвязанных спиновых сетей. Пространство и время возникают как коллективное поведение этих спиновых сетей.
- Теория струн (String Theory): В теории струн фундаментальные частицы заменяются крошечными вибрирующими струнами. Пространство-время может быть эмерджентным свойством взаимодействия этих струн, особенно в концепции голографического принципа.
- ER = EPR: Этот подход, вдохновленный идеями Эйнштейна, Розена и Подольского, связывает перепутанные квантовые частицы (EPR) с червоточинами (ER). Он предполагает, что пространство-время может быть построено из перепутанных квантовых частиц, соединенных этими гипотетическими червоточинами.
- Теории на основе конденсированных сред: Эти теории проводят аналогию между пространством-временем и состояниями материи, такими как сверхтекучесть или конденсат Бозе-Эйнштейна. В этих подходах пространство-время может возникать как эмерджентное поведение квазичастиц в этих средах.
EST предлагает потенциальные решения для фундаментальных проблем современной физики и если бы она подтвердилась, то всё стало бы проще.
В рамках ОТО, черные дыры и момент Большого Взрыва предсказывают сингулярности — точки бесконечной плотности, где законы физики перестают действовать. EST может предложить способ избежать этих сингулярностей, поскольку пространство-время перестает существовать в экстремальных условиях, заменяясь более фундаментальной структурой.
Если пространство и время не являются фундаментальными, то и проблема их объединения в единую теорию может быть решена путем поиска более глубокого описания, из которого они оба возникают.
Некоторые подходы к EST предполагают, что феномен темной энергии и темной материи может быть связан с эмерджентными свойствами пространства-времени.
Но, как это обычно и бывает, в настоящее время нет прямых экспериментальных подтверждений EST. Требуются новые и креативные подходы к проведению экспериментов, способных проверить эти теории. Разработка математического формализма для описания не-пространственно-временных структур является сложной задачей.
Поделись видео: