Не тоннели в пространстве: физики переосмыслили природу кротовых нор и Большого взрыва
Физики предложили переосмыслить знаменитый мост Эйнштейна—Розена, который в популярной культуре давно превратился в синоним кротовой норы. В новой интерпретации это не «туннель» для путешествий, а математическая конструкция, указывающая на необходимость учитывать два взаимодополняющих направления времени в квантовом описании гравитации — особенно рядом с черными дырами и в космологических сценариях расширения и сжатия Вселенной.
Авторы напоминают, что в исходной работе 1935 года Альберт Эйнштейн и Натан Розен вводили «мост» не как коридор, через который можно куда-то пойти, а как способ аккуратно связать гравитацию и квантовые свойства материи в экстремальных условиях. Позже, уже десятилетиями спустя, «мосты» начали трактовать как кротовые норы. Проблема в том, что в рамках общей теории относительности такая конструкция оказывается непроходимой: она схлопывается быстрее, чем что-либо могло бы ее пересечь. Поэтому кротовые норы пока чисто гипотетическая идея: мы их ни разу не наблюдали, и сама общая теория относительности вовсе не требует их существования.
В новом прочтении мост Эйнштейна—Розена понимается иначе. Это не проход в другую область пространства, а описание одного квантового состояния, состоящего из двух взаимосвязанных частей. Они отличаются только направлением времени: в одной части процессы идут в привычном для нас порядке — от прошлого к будущему, а в другой математически разворачиваются в обратную сторону. Чтобы уравнения давали непротиворечивое описание, приходится учитывать обе компоненты сразу.
Квантовая теория в принципе обратима: на фундаментальном уровне процессы можно описыватьи «вперед», и «назад» по времени. В обычных задачах физики используют только одно направление — так проще, и этого почти всегда достаточно. Но возле черных дыр и в ранней Вселенной такое упрощение начинает давать противоречия: создается впечатление, что часть информации исчезает за горизонтом событий.
Это одна из самых известных проблем современной теории — информационной парадокс черных дыр. После работы Стивена Хокинга 1974 года (где черные дыры излучают и могут испаряться) появляется ощущение, что информация о том, что упало внутрь, исчезает навсегда — а это противоречит квантовому принципу сохранения информации.
По версии авторов, проблема именно в том, что мы учитываем только одну «ветку» времени. Если включить обе — прямую и зеркальную, — описание снова становится согласованным. Информация не уничтожается, а продолжает эволюционировать в зеркальной временной компоненте.
В этой интерпретации мост Эйнштейна—Розена — не космический тоннель, а математическая связь между двумя направлениями времени.
Авторы обсуждают и возможные космологические последствия. В их интерпретации Большой взрыв — не обязательно абсолютное начало, а скорее переход: Вселенная могла сначала сжиматься, а затем начать расширяться, как бы перевернув направление времени. В таком случае черные дыры могут быть связаны с переходами между разными стадиями эволюции космоса, а некоторые объекты, возникшие до этого перехода (например, очень маленькие черные дыры), теоретически могли сохраниться и сегодня — возможно, часть того, что мы относим к темной материи.
При этом речь не идет о порталах или путешествиях. Идея авторов куда прозаичнее: они пытаются построить описание гравитации, в котором учитываются оба направления времени. А о том, что физики вообще имеют в виду под кротовыми норами и возможны ли такие тоннели в реальности, мы рассказывали здесь.
На обложке иллюстрация NASA
Самое популярное
