Объясняет ли квантовая механика существование пространства-времени?

Еще со времен Эйнштейна ученые также ломали голову над тем, как осмысливать пространство и время. До этого почти все думали, что Исаак Ньютон все понял. "Время течет одинаково, не имея отношения ни к чему внешнему", - заявил он. Абсолютное пространство - это вещь, "всегда похожая и неподвижная". Там нечего видеть. События физической реальности происходили на нейтральной сцене, где актеры стояли и нервничали, не влияя на остальную часть театра.

Но теории Эйнштейна превратили абсолютное пространство и время Ньютона в релятивистское смешение. Его уравнения предполагали объединенное пространство-время, новый тип арены, на которой игроки изменяли пространство игрового поля. Это изменило физику игры. Пространство и время перестали быть безликим фоном для материи и энергии. Раньше независимые и единые, пространство и время стали неразделимыми и переменными. И, как показал Эйнштейн в своей общей теории относительности, материя и энергия искривляли окружающее их пространство-время.

Эта простая Истина объясняла гравитацию. Кажущаяся сила притяжения Ньютона стала иллюзией, создаваемой геометрией пространства-времени. Именно форма пространства-времени диктовала движение массивных тел, симметричное правосудие, поскольку массивные тела определяли форму пространства-времени.

Проверка теории Эйнштейна в пространстве-времени произошла сто лет назад, когда экспедиция подтвердила основной прогноз его общей теории (точное количество изгиба света, проходящего вблизи края массивного тела, в данном случае Солнца). Но пространство-время оставалось загадочным. Поскольку это было нечто, было естественно задаться вопросом, откуда это взялось.

Теперь наука находится на грани ответа на этот вопрос, основываясь на идеях другого великого "сюрприза" физики прошлого века: квантовой механики. Сегодняшняя революция предлагает возможность еще одного переписывания понятия пространства-времени с бонусом, возможно, объясняющим, почему квантовая механика кажется такой странной.

Пути к возможному прогрессу возникли из теоретического изучения альтернативных геометрий пространства-времени, представляемых в принципе, но с необычными свойствами. Одна такая альтернатива, известная как антидеситтеровское пространство, сильно изогнуто и имеет тенденцию разрушаться само по себе, а не расширяться, как Вселенная, в которой мы живем. Это не было бы хорошим местом для жизни. Но как лаборатория для изучения теорий квантовой гравитации, она может многое предложить. «Квантовая гравитация сбивает с толку, так что даже игрушечные вселенные могут пролить огромный свет на физику», - пишет Свингл из Университета Мэриленда.

Еще предстоит показать, что подсказки, найденные в игрушечных вселенных с дополнительными измерениями, приведут к реальному прогрессу в изучении обычного пространства-времени. Никто на самом деле точно не знает, какие именно квантовые процессы в реальном мире ответственны за создание пространства-времени. Возможно, некоторые допущения, сделанные в расчетах, пока окажутся ошибочными. Но может случиться так, что физика находится на грани более глубокого понимания основы природы, чем когда-либо прежде.

Фото: healersofthelight.com