Эмерджентная теория пространства-времени (EST)

В отличие от традиционного подхода, который рассматривает пространство и время как базовые, непрерывные сущности, EST предполагает, что пространство-время не является фундаментальным, а возникает (эмерджирует) из более глубокой, не-пространственно-временной структуры. Эмерджентность - это явление, при котором сложные структуры и свойства возникают из взаимодействия более простых элементов. Например, вода (жидкость) обладает свойствами, которыми не обладают отдельные молекулы H?O (газ). Точно так же, согласно EST, пространство и время возникают из взаимодействия фундаментальных, но нам пока неизвестных, “кирпичиков” реальности.

Представьте себе пиксельный экран. Вы видите картинку, но на самом деле это просто множество маленьких пикселей, взаимодействующих друг с другом. В EST предполагается, что пространство-время – это как картинка на экране. Оно кажется непрерывным и фундаментальным, но на самом деле состоит из чего-то гораздо более мелкого и простого (как пиксели), о чем мы пока точно не знаем. Это могут быть спиновые сети, квантовые перепутывания, какая-то неизвестная нам квантовая “пена”. EST говорит, что пространство и время - это не базовая реальность, а скорее продукт сложного взаимодействия чего-то более фундаментального, подобно тому, как картинка возникает из взаимодействия пикселей.

EST не является единой, устоявшейся теорией. Существует несколько различных подходов, предлагающих различные сценарии для возникновения пространства-времени: Петлевая квантовая гравитация (Loop Quantum Gravity, LQG): LQG квантует само пространство-время, представляя его как сеть взаимосвязанных спиновых сетей. Пространство и время возникают как коллективное поведение этих спиновых сетей.

Теория струн (String Theory): В теории струн фундаментальные частицы заменяются крошечными вибрирующими струнами. Пространство-время может быть эмерджентным свойством взаимодействия этих струн, особенно в концепции голографического принципа.

ER = EPR: Этот подход, вдохновленный идеями Эйнштейна, Розена и Подольского, связывает перепутанные квантовые частицы (EPR) с червоточинами (ER). Он предполагает, что пространство-время может быть построено из перепутанных квантовых частиц, соединенных этими гипотетическими червоточинами.

Теории на основе конденсированных сред: Эти теории проводят аналогию между пространством-временем и состояниями материи, такими как сверхтекучесть или конденсат Бозе-Эйнштейна. В этих подходах пространство-время может возникать как эмерджентное поведение квазичастиц в этих средах.

В рамках ОТО, черные дыры и момент Большого Взрыва предсказывают сингулярности - точки бесконечной плотности, где законы физики перестают действовать. EST может предложить способ избежать этих сингулярностей, поскольку пространство-время перестает существовать в экстремальных условиях, заменяясь более фундаментальной структурой. Если пространство и время не являются фундаментальными, то и проблема их объединения в единую теорию может быть решена путем поиска более глубокого описания, из которого они оба возникают. Некоторые подходы к EST предполагают, что феномен темной энергии и темной материи может быть связан с эмерджентными свойствами пространства-времени.

В настоящее время нет прямых экспериментальных подтверждений EST. Требуются новые и креативные подходы к проведению экспериментов, способных проверить эти теории. Разработка математического формализма для описания не-пространственно-временных структур является сложной задачей.

Источник: dzen.ru

Комментарии: