Законы физики для голографической Вселенной

Исследователи из Университета Саутгемптона сделали значительный шаг в крупном проекте, призванном раскрыть секреты строения нашей Вселенной. Одним из самых значимых достижений в теоретической физике последнего времени является голографический принцип. Следуя этой концепции, наша Вселенная может быть представлена в виде голограммы, и многие учёные работают над вопросом, как сформулировать законы физики для этой голографической вселенной.

Статья, недавно опубликованная в журнале «Physical Review D» командой учёных из университетов Саутгемптона, Кембриджа, и Северного института теоретической физики в Швеции, описывает связь между негативно изогнутым и плоским пространством-временем. Особое внимание в статье уделено эффекту, известному как «нестабильность Грегори Лафламма», при котором некоторые типы чёрных дыр разбиваются на меньшие дыры, если их потревожить — подобно тому, как тонкая струйка воды разбивается на отдельные капли, если коснуться её пальцем. Существование этого феномена прежде было показано в компьютерных симуляциях, и теперь новая работа даёт ему более глубокое теоретическое обоснование.

Пространство-время обычно понимают как пространство, существующее в трёх измерениях, и время, играющее роль четвёртого измерения – и все четыре вместе формируют континуум — состояние, в котором эти четыре элемента невозможно отличить одно от другого.

Две модели плоского и негативного пространства-времени описывают состояния, в котором Вселенная не является компактной и бесконечно расширяется во всех направлениях. Гравитационные силы, создаваемые, например, звёздами, лучше всего описываются в модели плоского пространства-времени. Негативно изогнутое пространство-время описывает вселенную, наполненную негативной вакуумной энергией. Голографическая математика лучше всего понимается именно в этой модели.

Один из авторов исследования, профессор Скендерис, разработал математическую модель, которая обнаружила удивительные сходства между плоским и негативным пространством-временем, при том, что второе обычное оперирует отрицательным числом измерений, что находится за пределами нашей способности восприятия.

«С точки зрения голографии, на фундаментальном уровне вселенная имеет на одно измерение меньше, чем мы воспринимаем в повседневной жизни, и она управляется законами, сходными с законами электромагнетизма», объясняет профессор Скендерис. «Это представление подобно обычной голограмме, где трёхмерное изображение закодировано в двумерной плоскости, вроде голограммы на кредитной карте — но здесь мы имеем дело с целой Вселенной, закодированной таким образом».

«Наше исследование продолжается, и мы надеемся найти больше связей между голографией, плоским и негативно изогнутым пространством-временем. Традиционные теории об устройстве вселенной индивидуально стараются описать её природу, но каждая ограничена какой-либо областью. Нашей конечной целью является найти новое комплексное понимание вселенной, которое работало бы повсеместно».

В октябре 2012 года профессор Скендерис был назван среди 20 других выдающихся учёных планеты для соискания награды международного состязания «New Frontiers in Astronomy and Cosmology». Он получил 175 тысяч долларов для исследования вопроса «Было ли начало у времени и пространства?»