Квантовая гравитация: физик объясняет, как черные дыры помогут создать теорию всего 1

Теория струн является самым лучшим кандидатом на роль теории всего, то есть теории, которая должна объединить субатомный мир, описываемый квантовой физикой и Вселенную в больших масштабах, описываемую общей теорией относительности Эйнштейна. Пока что эти две теории не согласуются друг с другом, и проблема возникает из-за гравитации. В попытке интегрировать гравитацию, которая является слабой в субатомном мире, теория струн предполагает, что Вселенная состоит из крошечных одномерных струн, вибрации которых производят частицы, которые мы видим. Проблема в том, что многие предсказания теории струн, сложно проверить. Но физик-теоретик Марика Тейлор из Университета Бирмингема в Великобритании, считает, что с помощью теории струн и наблюдений за черными дырами можно создать теорию квантовой гравитации или теорию всего, пишет Live Science.

По словам Тейлор, теория струн объединяет все фундаментальные силы Вселенной и позволяет описывать силу гравитации. Но есть много наблюдений, физических явлений, которые мы на самом деле не можем объяснить с помощью существующих теорий, в частности квантовой механики и теории относительности Эйнштейна. Поэтому необходимо создать теорию всего, которая бы объединила вступающие в противоречие фундаментальные теории физики.

Теория струн изучает динамику взаимодействия объектов не как точечных частиц, а как одномерных протяженных квантовых струн. Теория струн сочетает в себе идеи квантовой механики и теории относительности Эйнштейна, поэтому на ее основе, как считают физики, можно создать теорию квантовой гравитации.

Основной постулат теории струн, которая на самом деле объединяет несколько разных теорий, заключается в том, что каждая частица на самом деле является маленькой струной, и вибрации этих струн соответствуют разным элементарным частицам.

"Мы привыкли думать, что силы гравитации и физика элементарных частиц действительно концептуально различны. Теперь мы видим, что на самом деле они связаны", — говорит Тейлор.

Тейлор считает, что проверить верность предположений теории струн можно с помощью изучения черных дыр и их слияний, во время которых производятся гравитационные волны.

"Поскольку мы начинаем получать все больше данных о слияниях черных дыр, то это хороший способ обнаружить неизвестную новую физику", — говорит Тейлор.

По словам ученой, черная дыра ведет себя как очень эффективный квантовый компьютер. Если что-то попадает внутрь черной дыры, то информация об этом объекте сохраняется, как на жестком диске квантового компьютера. А испарение черной дыры с помощью излучения Хокинга можно сравнить с выполнением квантового вычислительного процесса.

"Следует думать о поверхности черной дыры как дисках квантового компьютера. Людям трудно это представить, но информация хранится на поверхности черной дыры", — говорит Тейлор.

По словам ученой, теория струн — это набор идей фундаментальной физики. И очень маловероятно, что найдется неопровержимый довод, говорящий, что она неверна. Именно эта теория может привести к созданию теории квантовой гравитации ли теории всего.