Квантовая гравитация: ученый рассказывает, как черные дыры могут способствовать разработке единой теории всего.

Теория струн считается наиболее подходящим кандидатом на звание теории всего, то есть концепции, которая должна объединить субатомный мир, описываемый квантовой физикой, и Вселенную в больших масштабах, охватываемую общей теорией относительности Эйнштейна. На данный момент эти две теории не находят согласия, и основная проблема заключается в гравитации. Пытаясь интегрировать гравитацию, которая в субатомном мире проявляется слабо, теория струн предполагает, что Вселенная состоит из крошечных одномерных струн, вибрации которых создают частицы, которые мы наблюдаем. Однако многие предсказания теории струн сложно проверить. Тем не менее, физик-теоретик Марика Тейлор из Университета Бирмингема в Великобритании полагает, что, используя теорию струн и наблюдения за черными дырами, возможно разработать теорию квантовой гравитации или теорию всего, сообщает Live Science.

По словам Тейлор, теория струн объединяет все основные силы Вселенной и позволяет описывать гравитацию. Однако существует множество наблюдений и физических явлений, которые мы не можем объяснить с помощью существующих теорий, включая квантовую механику и теорию относительности Эйнштейна. Поэтому необходимо разработать теорию всего, которая согласует противоречащие друг другу основные теории физики.

Теория струн изучает динамику взаимодействия объектов не как точечных частиц, а как одномерных протяженных квантовых струн. Она объединяет идеи квантовой механики и теории относительности Эйнштейна, что, по мнению физиков, может привести к созданию теории квантовой гравитации.

Основной постулат теории струн, которая на самом деле объединяет несколько различных теорий, состоит в том, что каждая частица представляет собой маленькую струну, и вибрации этих струн соответствуют различным элементарным частицам.

"Мы привыкли считать, что гравитационные силы и физика элементарных частиц концептуально различны. Теперь мы понимаем, что на самом деле они взаимосвязаны", — утверждает Тейлор.

Ученая считает, что проверить правильность предположений теории струн можно через изучение черных дыр и их слияний, во время которых возникают гравитационные волны.

"Поскольку мы начинаем получать все больше данных о слияниях черных дыр, это является хорошим способом выявить неизвестную новую физику", — говорит Тейлор.

По словам ученой, черная дыра функционирует как очень эффективный квантовый компьютер. Если что-то попадает внутрь черной дыры, информация об этом объекте сохраняется, как на жестком диске квантового компьютера. Испарение черной дыры через излучение Хокинга можно сравнить с выполнением процесса квантового вычисления.

"Следует рассматривать поверхность черной дыры как диски квантового компьютера. Людям трудно это представить, но информация хранится на поверхности черной дыры", — утверждает Тейлор.

По мнению ученой, теория струн представляет собой набор идей фундаментальной физики. И крайне маловероятно, что найдется неопровержимый аргумент, указывающий на ее неверность. Именно эта теория может привести к созданию теории квантовой гравитации или теории всего.