Квантова гравітація: фізик розповідає, як чорні діри можуть сприяти створенню теорії всього.

Теорія струн є найкращим кандидатом на роль теорії всього, тобто теорії, яка повинна об'єднати субатомний світ, що описується квантовою фізикою, та Всесвіт у великих масштабах, описуваний загальною теорією відносності Ейнштейна. На сьогодні ці дві теорії не узгоджуються одна з одною, і проблема виникає через гравітацію. У спробі інтегрувати гравітацію, яка є слабкою в субатомному світі, теорія струн припускає, що Всесвіт складається з крихітних одномірних струн, вібрації яких виробляють частинки, які ми спостерігаємо. Проблема в тому, що багато передбачень теорії струн важко перевірити. Але фізик-теоретик Маріка Тейлор з Університету Бірмінгема у Великій Британії вважає, що за допомогою теорії струн та спостережень за чорними дірами можна створити теорію квантової гравітації або теорію всього, пише Live Science.

За словами Тейлор, теорія струн об'єднує всі фундаментальні сили Всесвіту і дозволяє описувати силу гравітації. Але існує безліч спостережень, фізичних явищ, які ми насправді не можемо пояснити за допомогою існуючих теорій, зокрема квантової механіки та теорії відносності Ейнштейна. Тому необхідно створити теорію всього, яка б об'єднала суперечливі фундаментальні теорії фізики.

Теорія струн вивчає динаміку взаємодії об'єктів не як точкових частинок, а як одномірних протяжних квантових струн. Теорія струн поєднує в собі ідеї квантової механіки та теорії відносності Ейнштейна, тому на її основі, як вважають фізики, можна створити теорію квантової гравітації.

Основний постулат теорії струн, яка насправді об'єднує кілька різних теорій, полягає в тому, що кожна частинка насправді є маленькою струною, а вібрації цих струн відповідають різним елементарним частинкам.

"Ми звикли думати, що сили гравітації та фізика елементарних частинок насправді концептуально різні. Тепер ми бачимо, що вони насправді пов'язані", — говорить Тейлор.

Вчена вважає, що перевірити правильність припущень теорії струн можна за допомогою вивчення чорних дір та їх злиттів, під час яких виникають гравітаційні хвилі.

"Оскільки ми починаємо отримувати все більше даних про злиття чорних дір, це хороший спосіб виявити невідому нову фізику", — говорить Тейлор.

За словами вченої, чорна діра поводиться як дуже ефективний квантовий комп'ютер. Якщо щось потрапляє всередину чорної діри, то інформація про цей об'єкт зберігається, як на жорсткому диску квантового комп'ютера. А випаровування чорної діри за допомогою випромінювання Хокінга можна порівняти з виконанням квантового обчислювального процесу.

"Слід думати про поверхню чорної діри як про диски квантового комп'ютера. Людям важко це уявити, але інформація зберігається на поверхні чорної діри", — говорить Тейлор.

За словами вченої, теорія струн — це набір ідей фундаментальної фізики. І дуже малоймовірно, що знайдеться незаперечний аргумент, який свідчитиме про те, що вона неправильна. Саме ця теорія може призвести до створення теорії квантової гравітації чи теорії всього.