Альберт Эйнштейн в 1935 году написал две научные статьи, которые он считал абсолютно не связанными между собой. Сегодня физики-теоретики предполагают, что эти работы описывают одно и то же явление на разных масштабах . Соединение идей квантовой запутанности и кротовых нор может привести к пониманию того, как из квантовых эффектов рождается само пространство-время.
🧬 Парадокс EPR и призрачное действие 4:54
В мае 1935 года Альберт Эйнштейн вместе с Борисом Подольским и Натаном Розеном опубликовал статью, известную как EPR-парадокс . Авторы пытались доказать неполноту квантовой механики, используя концепцию квантовой запутанности. Они обнаружили, что согласно математическим правилам две частицы могут сохранять связь на любом расстоянии.
Квантовая механика утверждает, что измерение одной частицы мгновенно влияет на состояние другой. Альберт Эйнштейн называл это «призрачным действием на расстоянии» и не мог принять такую модель реальности . Он считал, что объекты должны быть независимыми, если они разделены в пространстве.
Леонард Сасскинд отмечает, что Альберта Эйнштейна пугала невозможность знать всё о частях системы, зная всё о системе в целом . В квантовом мире вы можете обладать полной информацией о паре частиц, но не знать ничего конкретного о каждой из них по отдельности . Это фундаментально отличает квантовую физику от классической механики Исаака Ньютона.
Марк Ван Раамсдонк объясняет это через принцип суперпозиции. Если классическая монета всегда находится в состоянии «орел» или «решка», то квантовая система может быть обоими состояниями одновременно до момента измерения . В запутанном состоянии результаты измерения двух монет будут всегда коррелировать, даже если они находятся в разных городах .
🕳️ Мосты Эйнштейна — Розена и кротовые норы 8:28
В июле 1935 года Альберт Эйнштейн и Натан Розен опубликовали вторую статью, посвященную общей теории относительности. Они нашли решение уравнений, которое описывало соединение двух удаленных областей пространства через туннель . Эту конструкцию назвали мостом Эйнштейна — Розена, или кротовой норой.
Теоретически такой мост позволяет сократить путь между точками. Если расстояние между Нью-Йорком и Пало-Альто составляет тысячи километров, внутри кротовой норы оно может быть равно полутора милям . В то время Альберт Эйнштейн не связывал это открытие со своими работами по квантовой механике .
Долгое время общая теория относительности и квантовая механика развивались параллельно. Физики считали кротовые норы объектами макромира, а запутанность — свойством микромира. Интерес к гравитации в середине XX века угас, так как ученые были заняты физикой элементарных частиц и конденсированным состоянием вещества .
☢️ Парадокс исчезновения информации 37:36
В 1970-х годах Стивен Хокинг обнаружил, что черные дыры способны излучать частицы. Этот процесс назвали излучением Хокинга. Квантовые эффекты позволяют парам частиц рождаться на горизонте событий: одна падает внутрь, а другая улетает в космос .
Это открытие создало проблему для физики. Если черная дыра полностью испаряется, информация о предметах, упавших в неё, может исчезнуть навсегда . Согласно законам квантовой механики, информация никогда не теряется, и состояние системы всегда можно восстановить, «отмотав время назад» .
Леонард Сасскинд и Герард 'т Хоофт предложили решение, названное голографическим принципом . Они предположили, что вся информация о трехмерном объекте внутри черной дыры закодирована на её двумерной поверхности (горизонте событий). Это похоже на то, как плоская голограмма создает объемное изображение .
🔗 Уравнение ER = EPR 49:42
В 2012 году группа физиков (AMPS) указала на новое противоречие, связанное с «моногамией запутанности». Квантовая механика запрещает одной частице быть максимально запутанной одновременно с двумя разными системами . Это поставило под сомнение безопасность падения в черную дыру и привело к идее «файрвола» (стены огня) на горизонте.
Хуан Малдасена и Леонард Сасскинд предложили радикальный выход: ER = EPR . Они заявили, что кротовая нора (ER) и квантовая запутанность (EPR) — это одно и то же. Любая пара запутанных частиц фактически соединена крошечной кротовой норой.
Эта гипотеза разрешает парадокс информации. Излучение Хокинга остается связанным с внутренностью черной дыры через скрытые пространственные туннели . То, что кажется удаленным объектом в космосе, физически соединено с тем, что находится за горизонтом событий .
🌌 Рождение пространства из квантов 56:54
Марк Ван Раамсдонк провел теоретические исследования, которые показали роль запутанности в формировании геометрии пространства. Он изучал модель, где физика гравитационной вселенной кодируется в квантовой системе на её границе .
Результаты исследования:
- Запутанность является «клеем», который удерживает части пространства вместе.
- При уменьшении запутанности между двумя областями пространство между ними начинает физически истончаться .
- Если полностью убрать запутанность, пространство «рвется», превращаясь в разрозненные фрагменты .
Пространство-время не является фундаментальным фоном, на котором происходят события. Оно представляет собой динамическую структуру, возникающую из квантовых связей . Если эти связи разорвать, само понятие расстояния и связности исчезнет.
Леонард Сасскинд убежден, что квантовую механику и гравитацию нельзя разделять. Традиционные попытки «квантовать гравитацию» как отдельную силу могут быть ошибочными . Вероятно, это две стороны одного и того же явления, и глубокое понимание одной невозможно без другой .
