Квантова гравітація: фізик пояснює, як чорні діри допоможуть створити теорію всього

Теорія струн є найкращим кандидатом на роль теорії всього, тобто теорії, яка повинна об'єднати субатомний світ, що описується квантовою фізикою, і Всесвіт у великих масштабах, що описується загальною теорією відносності Ейнштейна. Поки що ці дві теорії не узгоджуються одна з одною, а проблема виникає через гравітацію. У спробі інтегрувати гравітацію, яка є слабкою в субатомному світі, теорія струн припускає, що Всесвіт складається з крихітних одновимірних струн, вібрації яких виробляють частинки, які ми бачимо. Проблема в тому, що багато передбачень теорії струн складно перевірити. Але фізик-теоретик Маріка Тейлор з Університету Бірмінгема у Великій Британії, вважає, що за допомогою теорії струн і спостережень за чорними дірами можна створити теорію квантової гравітації або теорію всього, пише Live Science.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

За словами Тейлор, теорія струн об'єднує всі фундаментальні сили Всесвіту і дає змогу описувати силу гравітації. Але є багато спостережень, фізичних явищ, які ми насправді не можемо пояснити за допомогою наявних теорій, зокрема квантової механіки та теорії відносності Ейнштейна. Тому необхідно створити теорію всього, яка б об'єднала фундаментальні теорії фізики, що вступають у суперечність.

Теорія струн вивчає динаміку взаємодії об'єктів не як точкових частинок, а як одновимірних протяжних квантових струн. Теорія струн поєднує в собі ідеї квантової механіки і теорії відносності Ейнштейна, тому на її основі, як вважають фізики, можна створити теорію квантової гравітації.

Основний постулат теорії струн, яка насправді об'єднує кілька різних теорій, полягає в тому, що кожна частинка насправді є маленькою струною, а вібрації цих струн відповідають різним елементарним частинкам.

"Ми звикли думати, що сили гравітації та фізика елементарних частинок дійсно концептуально різні. Тепер ми бачимо, що насправді вони пов'язані", — каже Тейлор.

Науковиця вважає, що перевірити правильність припущень теорії струн можна за допомогою вивчення чорних дір і їхніх злиттів, під час яких виробляються гравітаційні хвилі.

"Оскільки ми починаємо отримувати дедалі більше даних про злиття чорних дір, то це хороший спосіб виявити невідому нову фізику", — каже Тейлор.

За словами вченої, чорна діра поводиться як дуже ефективний квантовий комп'ютер. Якщо щось потрапляє всередину чорної діри, то інформація про цей об'єкт зберігається, як на жорсткому диску квантового комп'ютера. А випаровування чорної діри за допомогою випромінювання Гокінґа можна порівняти з виконанням квантового обчислювального процесу.

"Слід думати про поверхню чорної діри як про диски квантового комп'ютера. Людям важко це уявити, але інформація зберігається на поверхні чорної діри", — каже Тейлор.

За словами вченої, теорія струн — це набір ідей фундаментальної фізики. І дуже малоймовірно, що знайдеться неспростовний аргумент, який говорить, що вона неправильна. Саме ця теорія може привести до створення теорії квантової гравітації чи теорії всього.

Як уже писав Фокус, над Америкою згоріли китайський супутник і космічна ракета. За останні дні відразу два неробочих китайських об'єкти впали на Землю над Північною Америкою.

Також Фокус писав про те, що фізики виявили несподіваний побічний ефект для людини, якби вона могла переміщатися назад у часі.