Здоровье - правильное питание

Вкусно, полезно, эффективно!
 

Звідки в нашому Всесвіті гравітація

Фізик Джуліан Соннера запропонував оригінальну відповідь на питання, звідки в нашому Всесвіті береться гравітація. На його думку, вона побічний ефект стану квантової заплутаності кварків. Як тільки між частинками виникає заплутаний стан, воно відразу ж породжує таку просторово-часову геометрію, в якій має місце бути гравітація. Фізик Джуліан Соннера запропонував оригінальну відповідь на питання, звідки в нашому Всесвіті береться гравітація

Основною проблемою сучасної теоретичної фізики є відсутність узгодженого опису багатьох процесів на рівні макро-і мікросвіту. Типовий приклад - це гравітаційна взаємодія, досить добре вивчене в рамках Загальної теорії відносності, теорії Ейнштейна - Картана і деяких інших фундаментальних моделей. Однак всі ці побудови описують гравітацію виключно в рамках макросвіту. А ось квантової теорії гравітації, яка дала б опис цього процесу з точки зору взаємодії частинок, тобто подій мікросвіту, до сих пір поки ще немає - більш того, всі спроби побудувати її, давно вже зайшли в глухий кут.

Втім, не можна сказати, що так вже прям все - активно розвивається нині Теорія суперструн (відома також як М-теорія) як раз ставить собі за мету "помирити" квантову механіку з Загальною теорією відносності і, зокрема, запропонувати опис гравітаційної взаємодії на квантовому рівні . Однак поки що цього не виходить зробити - частково через те, що математичний апарат цієї теорії складний настільки, що найелементарніші розрахунки займають роки. Хоча деякі успіхи у "суперструнщіков" все ж є - і про один з таких я і хочу розповісти в даній статті.

Читайте також: Подвійна система - вхід в четвертий вимір?

Читайте також:   Подвійна система - вхід в четвертий вимір

Фізик Джуліан Соннера з Массачусетського технологічного інституту (США) запропонував досить цікавий погляд на проблему гравітації - згідно з його розрахунками, вона зовсім не є окремим видом взаємодії матерії, а є побічним ефектом ... квантового заплутаності. Нагадаю, що квантової заплутаністю називають таку ситуацію, при якій квантові стану двох або більшого числа об'єктів виявляються взаємозалежними. Це простіше пояснити на такому прикладі - уявіть собі, що двоє людей, що знаходяться один від одного на значній відстані (величина якого тут абсолютно не має ніякого значення), знаходяться в стані квантової заплутаності. Так ось, поки вони в ньому знаходяться, вони будуть не домовляючись один з одним здійснювати абсолютно однакові дії. І, більш того, з ними будуть відбуватися одні й ті ж події (до тих пір, поки ми не захочемо виміряти параметри одного з цих людей, бо втручання спостерігача завжди руйнує стан заплутаності).

Традиційно вважається, що стан квантової заплутаності властиво лише об'єктам мікросвіту - таким, як елементарні частинки. І цей стан вже у всю використовується вченими в різних експериментах, найвідомішим з яких є квантова телепортація (спроба встановити канал зв'язку через взаємодію заплутаних часток). А ось про те, чи можуть об'єкти макросвіту перебувати в такому стані, до сих пір відомо дуже і дуже мало - хоча деякі досліди довели, що при певних умовах можуть.

Читайте також: Квантова телепортація збільшує дистанцію

Більш того, Хуан Малдасена з Інституту складних досліджень в Прінстоні і Леонард Саскінд зі Стенфордського університету запропонували оригінальну теорію, яка пояснює механізм виникнення так званих кротячих нір у Всесвіті (гіпотетичних тунелі в просторі-часі, що з'єднують чорні діри, за якими можна переміщатися зі швидкістю, що перевищує таку світла, тобто майже миттєво). Вони припустили, що така "кротовіна" виникає тому, що між парою чорних дір (які, до речі, можуть бути розташовані в різних кінцях Всесвіту) виникає стан заплутаності. Саме ця робота і надихнула Джуліана Соннера на створення своєї теорії, яка могла б описати гравітацію на квантовому рівні.

Вчений почав з того, що розрахував наслідки, до яких може привести процес заплутування двох кварків (найдрібніших достовірно відомих на сьогодні частинок, які є основним будівельним матеріалом для баріонів, в тому числі і протонів з нейтронами). Він розглянув виникнення пари квантово заплутаних кварків з вакууму за допомогою ефекту Швінгера - коли появи пар частинок "з нічого" відбувається під дією електричного поля, потім "завдав їх на карту" в нашому чотиривимірному просторі (де є три лінійних вимірювання і ще час). Після чого він припустив, що гравітація з точки зору такого підходу є нічим іншим, як п'ятим виміром, тому для того, щоб побачити, що за геометрія може виникнути в там від заплутаних часток в четвертому вимірі, дослідник застосував метод голографічної дуальності (який виявляє зв'язок між теорією гравітації в деякому світі і певною теорією елементарних частинок, які живуть на "кордоні" цього світу).

Читайте також: Наш світ - всього лише голограма?

У підсумку доктор Соннера прийшов до цікавих і дуже парадоксальним результатам. Виявилося, що сам факт створення заплутаних кварків з вакууму відразу ж веде до виникнення між ними кротові нори. Ну, а оскільки, як ми пам'ятаємо, така може виникнути тільки під дією гравітації, то в такому випадку виникнення останньої є нічим іншим, як прямим наслідком існування квантової заплутаності. Простіше кажучи, як тільки між частинками виникає заплутаний стан, воно відразу ж породжує таку просторово-часову геометрію, в якій має місце бути гравітація (яке, як ми бачимо, дійсно не є самостійним взаємодією, а лише наслідком заплутаного стану).

"Це саме фундаментальне на сьогодні опис, в якому квантова заплутаність породжує якийсь вид геометрії. Що трапиться, якщо щось з цього заплутування буде втрачено? Що станеться тоді з геометрією? Тут багато варіантів для подальшого дослідження, в і цьому сенсі робота може виявитися дуже корисною "- коментують свою роботу сам доктор Соннера. Він так само підкреслює, що тепер стала зрозуміла одна проста річ: саме вплив на геометрію Всесвіту або її викривлення класичної гравітацією може також бути наслідком заплутування - таким же, наприклад, як між парами частинок, пов'язаними один з одним кротові норою.

Читайте також: Кротові нори у Всесвіті розгадані

Як бачите, версія Джуліана Соннера дійсно досить точно описує механізм виникнення гравітації на квантовому рівні. Однак його гіпотеза все одно не встановлює зв'язку між описом гравітації на рівні мікро- і макросвіту - адже навіть якщо припустити, що ця сила є побічним ефектом заплутування частинок, залишається абсолютно незрозумілим, чому, наприклад, вона зростає разом з масою об'єкта. Одним словом, в цій питанні загадок і раніше більше, ніж розгадок, а це говорить про те, що і для теоретиків, і для експериментаторів знайдеться ще багато роботи ...

Читайте найцікавіше в рубриці "Наука і техніка"

Що трапиться, якщо щось з цього заплутування буде втрачено?
Що станеться тоді з геометрією?