Гравитация больше не вызывает затруднений у физиков – по крайней мере, когда дело касается больших расстояний. Современная наука позволяет рассчитать орбиты планет, предсказывать приливы и запускать ракеты в космос. Однако, на уровне мельчайших частиц, так называемом квантовом уровне, теоретическое описание гравитации сталкивается с ограничениями.
«Для понимания таких явлений, как Большой взрыв или строение чёрных дыр, необходимо исследовать квантовые аспекты гравитации. При экстремально высоких энергиях классическая гравитация перестаёт действовать. Поэтому наша задача – внести вклад в создание новых теорий, которые смогут объяснить гравитацию на всех уровнях, включая квантовый», – поясняет профессор Йоханна Эрдменгер, заведующая кафедрой теоретической физики III в Университете Вюрцбурга (JMU), Бавария.
AdS/CFT (Anti-de Sitter/Conformal Field Theory) – это математическая теория, которая устанавливает связь между гравитационными системами в пространстве-времени с отрицательной кривизной (Anti-de Sitter) и конформными теориями поля (Conformal Field Theory). Эта теория, предложенная Хуаном Малдасеной в 1997 году, утверждает, что гравитационные системы в AdS можно описать с помощью конформных теорий поля на границе этого пространства-времени. Теория имеет много интересных следствий и может помочь в изучении чёрных дыр и других гравитационных объектов, а также в понимании основных законов природы.
AdS представляет собой особый тип пространства-времени, искривлённого вовнутрь, как гипербола. CFT является конформной теорией поля, которая описывает квантовые физические системы, имеющие одинаковые свойства на всех масштабах.
«На первый взгляд это может показаться сложным, но объяснить это просто. Соответствие AdS/CFT помогает нам понимать сложные гравитационные процессы, такие как те, что происходят в квантовом мире, при помощи более простых математических моделей. Основой является пространство-время с искривлением, которое можно представить как воронку», – поясняет Эрдменгер.
Данная теория утверждает, что квантовая динамика на границе воронки должна совпадать с более сложной динамикой внутри, наподобие голограммы, которая выглядит как трёхмерное изображение, хотя сама по себе является двумерной.
Эрдменгер вместе с командой разработала метод экспериментальной проверки предсказаний теории AdS/CFT. Сложная электрическая цепь используется для моделирования искривлённого пространства-времени, и электрические сигналы в отдельных точках цепи соответствуют гравитационным явлениям в разных точках пространства-времени.
Теоретические расчёты исследовательской группы показали, что динамика на краю имитируемого пространства-времени также соответствует внутренней динамике – таким образом, схема воспроизводит ключевое предсказание AdS/CFT теста.
На следующем этапе исследовательской группе предстоит практическое применение экспериментальной установки, описанной в исследовании. Этот шаг может привнести значимые достижения в гравитационные исследования и способствовать техническим инновациям.
«Наши схемы также предлагают новые технологические возможности. Ожидается, что они, основанные на квантовой технологии, смогут передавать электрические сигналы с минимальными потерями, так как искривление пространства стабилизирует сигналы. Это может стать прорывом в передаче сигналов для нейронных сетей, таких как те, что используются в искусственном интеллекте», – добавила Эрдменгер.
Источник: iXBT
