Теория струн связала горизонты черных дыр и расширяющейся Вселенной через квантовую запутанность
Изображение сгенерировано: Nano Banana
Горизонты в современной космологии и гравитации представляют собой барьеры, за которыми информация становится недоступной для наблюдателя. Классические примеры включают горизонт событий чёрной дыры, из-под которого не способен вырваться даже свет, и космологический горизонт в расширяющейся Вселенной де Ситтера, скрывающий от нас наиболее удаленные участки пространства.
Квантовые полевые теории предсказывают существование «граничных мод» — особых состояний, возникающих вблизи этих барьеров. По сути, эти дополнительные степени свободы концентрируются строго на границе разделения сред, превращая сам край пространства в активный резервуар квантовой информации.
Однако в стандартных моделях расчеты сталкиваются с серьезным препятствием: энтропия запутанности, характеризующая взаимосвязь квантовых состояний в разных областях, неизбежно стремится к бесконечности. Причиной тому становится избыток высокочастотных флуктуаций, накапливающихся на границе раздела.
Решение этой проблемы исследователи нашли в теории струн, где элементарные объекты трактуются не как безразмерные точки, а как одномерные протяженные образования. Благодаря специфике взаимодействий и фундаментальным принципам, таким как модульная симметрия, теория струн успешно купирует ультрафиолетовые расходимости, естественным образом устраняя «бесконечности».
Физики из Международного центра теоретической физики имени Абдуса Салама и Амстердамского университета применили этот математический аппарат к евклидовой статистической сумме, описывающей полный спектр вероятных квантовых состояний. Результаты их исследования, представленные в журнале Physical Review Letters, доказывают, что при интеграции частиц с различными массами и спинами в единую систему, вклад граничных мод обретает конечное значение. Это избавляет ученых от необходимости вводить искусственные ограничения для борьбы с бесконечностями.
С точки зрения фундаментальной физики этот прорыв обладает колоссальной значимостью. Во-первых, граничные моды критически важны для понимания энтропии горизонтов, которая определяет термодинамическую природу черных дыр. Во-вторых, работа предлагает мощный математический инструмент для описания квантовой гравитации на качественно новом уровне.
Авторы исследования отмечают, что полученный результат оказался неожиданным: существовали опасения, что жесткие требования симметрии могут сделать итоговые выражения математически противоречивыми. Однако стройность конструкции подтвердилась. В ближайшей перспективе ученые планируют усложнить модель, перейдя к анализу поведения граничных мод в условиях черных дыр.
Данное исследование приближает научное сообщество к созданию единой теории квантовой гравитации, в которой пространство-время рассматривается не как статичная декорация, а как динамическая структура, где границы событий выступают не просто геометрическими пределами, а полноценными носителями квантовой информации.
Источник: iXBT
Новейший Boeing 737 MAX 10 едва получил сертификацию, а ирландская Avolon уже заказала 140 таких самолетов
JetZero получила $5,3 млн на испытания самолёта-крыла на 250 пассажиров с дальностью более 9000 км
Создана «вечная» батарея без лития: водно-цинковый аккумулятор выдерживает более 93 тысяч циклов
За месяц Россия вывела с орбиты шесть спутников, прослуживших не более трех лет
Xiaomi представила умный выключатель с экраном, радаром, датчиком света и поддержкой HyperOS Connect
Oppo готовит монстра автономности: модель PNC110 с аккумулятором на 11 400 мАч прошла сертификацию
Starlink Mobile превратится в полноценного сотового оператора: SpaceX и Qualcomm начнут строительство сети 5G в 2027 году
Прощай, круглая тарелка: Starlink бесплатно заменит терминалы только ранним клиентам