Десятимерная теория гравитации делает те же прогнозы относительно стандартной квантовой физики меньшей размерности.Команда физиков предоставила некоторые из самых ярких доказательств того, что наша Вселенная может быть всего лишь одной большой проекцией.
В 1997 году физик-теоретик Хуан Малдасена предложил, что дерзкая модель Вселенной, в которой гравитация возникает из бесконечно тонких, вибрирующих струн, может быть переосмыслена с точки зрения устоявшейся физики. Математически сложной мир струн, которые существуют в девяти измерениях пространства плюс ещё одно — время, может быть всего лишь голограммой: реальное действие будет разыгрываться в более простом, более плоском космосе, где нет гравитации.
Идея Малдасена привела физиков в восторг, поскольку что он предложил способ поместить популярную, но все еще недоказанную теорию струн на прочную основу и ещё потому, что она решает явные различия между квантовой физикой и теорией гравитации Эйнштейна. Она обеспечивает физиков математическим Розеттским камнем, «двойственностью», что позволило им переводить туда и обратно между двумя языками и решать проблемы в одной модели, которые казались неразрешимыми в другой и наоборот. Но хотя в действительности идеи Малдасены в значительной мере были само собой разумеющимися, строгое доказательство до сих пор было неуловимым.
В двух статьях, опубликованных на хранилище ArXiv, Йошифуме Хиякутаке (Yoshifumi Hyakutake) из университета Ибараки в Японии и его коллеги в настоящее время обеспечивают если не реальное доказательство, то, по крайней мере, убедительные доказательства того, что гипотеза Малдасена верна.
В одной статье Хиякутаке вычисляет внутреннюю энергию чёрной дыры, положение ее горизонта событий (граница между черной дырой и остальной части Вселенной), её энтропию и другие свойства, основанные на предсказаниях теории струн, а также влияния так называемых виртуальных частиц, которые непрерывно появляются и уходят из жизни.В другой он и его коллеги вычислили внутреннюю энергию соответствующего меньшеразмерного космоса, не имеющего гравитации. Оба компьютерных расчёта совпадают.
«Это, кажется, правильный расчет», — говорит Малдасена, который в настоящее время работает в Институте перспективных исследований в Принстоне, Нью-Джерси и который не вносил свой вклад в работу команды.
Смена режима
Выводы «являются интересным способом испытать многие идеи в квантовой гравитации и теории струн», — добавляет Малдасена. Две статьи, отмечает он, являются кульминацией серии статей за последние нескольких лет, вносимой японской командой. «Вся последовательность статей очень симпатична, поскольку проверяет двойственность [природы вселенных] в режимах, где нет никаких аналитических тестов».
«Они численно подтвердили, возможно впервые, то, в чём мы были достаточно уверены, что это является истинным, но всё ещё являлось гипотезой, а именно — что термодинамика некоторых черных дыр может быть воспроизведена из Вселенной меньшей мерности», — говорит Леонард Зюскинд (Leonard Susskind), физик-теоретик из Стэнфордского университета в Калифорнии, который был среди первых теоретиков, изучавших идею голографических вселенных.
Ни одна из моделей вселенных, изученных японской командой, не напоминает нашу собственную, отмечает Малдасена. Космос с чёрной дырой имеет десять измерений, с восемью из них, формирующими восьмимерную сферу. Меньшемерная, не имеющая гравитации, кроме одного измерения и её зверинец квантовых частиц, напоминает группу идеализированных пружин или гармонических осцилляторов, прикрепленных друг к другу.
Тем не менее, говорит Малдасена, численное доказательство того, что эти два, казалось бы разрозненных мира фактически идентичны, даёт надежду, что гравитационные свойства нашей Вселенной могут в один прекрасный день быть объяснены более простым космосом чисто в терминах квантовой теории.