Фізики сьогодні стикаються з глибоким парадоксом: в той час як квантова теорія з неймовірною точністю пояснює поведінку атомів, вона не здатна охопити масштабні процеси у Всесвіті, рухомі гравітацією. Цей розрив вказує на те, що квантова механіка — не остаточна відповідь на питання про реальність, а лише один із шарів набагато глибшої та складнішої структури.
Дослідники пропонують теоретичну модель під назвою QBox — постквантову концепцію, яка могла б подолати прірву між субатомним світом і законами гравітації.
Пошук квантової гравітації
Щоб зрозуміти значимість QBox, необхідно поглянути історичні закономірності розвитку фізики. На початку XX століття з’ясувалося, що «класична» фізика — передбачувані закони руху, які ми спостерігаємо щодня, не є вичерпною. «Прогалини» у цих класичних законах відкрили квантовий світ — область, де частки поводяться подібно до привидів і можуть перебувати в кількох станах одночасно.
Сьогодні фізики переживають свого роду дежавю. Квантова теорія вражає успішна, проте вона перестає працювати, коли справа доходить до гравітації і космосу. Вирішення цієї проблеми вимагає створення теорії квантової гравітації, яка, по суті, стане «постквантовою» теорією — глибшим рівнем реальності, з якого й «виходить» квантова механіка.
Концепція «гіпердекогеренції»
Розробники цієї нової моделі, Джеймс Хеффорд (Національний інститут досліджень у галузі цифрових наук і технологій) та Метт Вілсон (Університет Париж-Саклі), заснували свою роботу на концепції, відомої як декогеренція.
- Декогеренція: процес, при якому квантові ефекти «розсіюються», роблячи світ стабільним і передбачуваним (саме тому в реальному житті ми не бачимо котів, які одночасно і живі, і мертві).
Гіпердекогеренція: дослідники припускають, що подібно до того, як декогеренція перетворює квантовий світ на класичний, процес, званий “гіпердекогеренцією”, може перетворювати постквантовий світ на той квантовий світ, який ми спостерігаємо сьогодні.
Протягом багатьох років математичні теореми вказували на те, що подібний процес неможливий. Проте Хеффорд і Вілсон виявили помилки у вихідних передумовах попередніх доказів, тим самим проклавши математичний шлях існування QBox.
Світ без фіксованої причинності
Найдивовижніша риса QBox – це відхід від нашого фундаментального розуміння часу та причинно-наслідкового зв’язку. У нашому повсякденному житті причинність лінійна: Подія А викликає Подія Б.
Однак у сфері дії QBox ми стикаємося з причинною невизначеністю. У цьому стані неможливо визначити, чи викликала А подія Б чи навпаки. Це може звучати як наукова фантастика, але така ідея узгоджується з ключовою вимогою для теорії квантової гравітації:
«Нам необхідно враховувати [причинну невизначеність], якщо ми хочемо збудувати теорію квантової гравітації», — зазначає Карло Марія Скандоло з Університету Калгарі.
Це пояснюється тим, що Загальна теорія відносності Ейнштейна передбачає, що різні спостерігачі в різних точках простору-часу можуть сприймати порядок подій по-різному. QBox надає математичну мову для опису цієї плинності.
Що ховається під поверхнею?
Теорія передбачає, що «відсутня» інформація у Всесвіті — це не обов’язково новий тип матерії (на зразок космічних струн), а скоріше приховані виміри.
Зокрема, дослідники припускають, що ці вимірювання можуть бути тимчасовими. Гіпердекогеренція може діяти як фільтр, що обмежує наш доступ до процесів, що рухаються назад у часі, фактично «замикаючи» нас у передбачуваній квантовій реальності, в якій ми існуємо, де час рухається лише вперед.
Шлях вперед
Зараз QBox – це лише математичний малюнок, а не підтверджений закон природи. Наступні кроки наукового співтовариства включають:
1. Фізичне підтвердження: розробку «нарратива» або фізичного механізму, що пояснює, чому виникає гіпердекогеренція.
2. Математичну строгість: перевірку теорії на відповідність новим обмеженням, щоб переконатися, що вона послідовно зводиться до квантової механіки.
3. Експериментальну перевірку: пошук конкретних ознак QBox в експериментах з квантовими хвилями, що перекриваються.
Навіть якщо зрештою QBox виявиться невірною, вона послужить найважливішим «трампліном», допомагаючи фізикам уточнити вимоги до того, якою б не була справжня постквантова реальність.
Висновок: QBox є сміливою спробою математично описати територію за межами квантової механіки, припускаючи, що наша реальність може бути спрощеною версією набагато дивнішої і мінливішої Всесвіту.
