Фізика страждає від дисоціативного розладу особистості. Загальна теорія відносності панує над «великим» масштабом, де гравітація згинає простір-час у широких дугах. Квантова механіка управляє «малим» – частинками, що хаотично носяться у хмарі ймовірностей.
Однак ці дві гілки фізики відмовляються потиснути один одному руки.
Вже більше століття ми стоїмо у безвиході. Як поєднати гладку кривизну всесвіту з блочною, цифровою природою квантових законів? Існує десятки теорій, які намагаються силою скріпити цей союз. Квантова гравітація, теорія струн, петльова квантова гравітація. Більшість із них прагнуть одного й того ж: розкласти сам простір-час на найдрібніші елементи. Зробіть простір-час квантовим.
Джонатан Опенхайм не погоджується з цим підходом.
Фізик з Університетського коледжу Лондона Опенхайм пропонує шлях, яким, мабуть, не зацікавлений ніхто інший. Він називає його “постквантової гравітації”.
Час не плавно
Суть ідеї видається контрінтуїтивною. Можливо, простір-час взагалі не складається з крихітних блоків. Можливо, воно безперервне. Гладко. Фундаментально. Жодних квантів для тканини всесвіту.
Але головний нюанс. Якщо прорахувати математику виходячи з цього припущення — якщо дозволити гладкому простору-часу взаємодіяти з квантовими частинками, полями та силами, які безумовно квантовані, — на виході з’являється щось дивне.
Випадковість.
А точніше, тремтіння часу.
Згадайте, як ви відчуваєте час. Воно тече вперед. Секунда тут, хвилина там. Рівне. Передбачувано. Рівняння Опенхайма говорять про те, що на мікроскопічному рівні ці секунди сіпаються. Тики універсального годинника розсинхронізуються. Вони флуктують. Цей ефект малопомітний, ми його не відчуваємо. Але протягом часу стає непередбачуваним. Воно стає хитким.
«Це відбувалося б на масштабах, надто малих для нашої уваги, але час був би “нестабільним”».
Чому? Опенхайм не знає.
Рівняння вимагають цього, але не вказують на фізичну причину. Прихована частка? Збій у вимірах? Він поки що не пов’язав цю випадковість із конкретним механізмом. Це проблема, звісно. Але, на думку Опенхайма, це й особливість. Ці коливання пояснюють чому квантовий світ виглядає для нас саме так.
Вони вирішують завдання виміру. Це дивне правило квантової фізики, згідно з яким система існує у кількох станах одночасно, поки ви на неї не подивіться, після чого вона миттєво приймає один певний стан. Кіт Шредінгера. Мертвий і живий. Поки що ви не відкриєте коробку. Випадкові флуктуації простору-часу можуть бути причиною того, що коту доводиться обирати свою долю.
Опенхайм визнає, що наукова спільнота схильна зневажати цю ідею. Ймовірно, він один вірить, що вона може бути правдою.
Чи можемо ми довести це?
Хороша новина для скептиків: це можна перевірити.
Це рідкість. Багато теорії гравітації є витончені математичні конструкції, що ширяться вище експериментальної перевірки. Вони прекрасні, але недосяжні. Постквантова гравітація опускається досить низько, щоб торкнутися землі.
Джузеппе Фаб’яно з Національної лабораторії Лоуренса в Берклі каже, що можливість перевірки важливіша за саму теорію. “Поки вона дає прогнози, які я можу перевірити в лабораторії, вона корисна”.
Експерименти є примітивними. Беруться дві маси. Силу гравітаційного тяжіння між ними вимірюють із неймовірною точністю. Загальна теорія відносності пов’язує простір і з гравітацією. Якщо тимчасова частина цього рівняння нестабільна, гравітація теж має тремтіти.
“Ми побачимо цю непередбачуваність при вимірі гравітації”.
Поки що ми цього не робимо.
Створення датчиків такої точності – проект на десятиліття. Ми нещодавно підтвердили, що такі експерименти теоретично можливі. Інженерні перешкоди величезні. Але дослідники погоджуються: намагатися варто.
Чому? Тому що якщо Опенхайм має рацію, все зміниться. Гравітація і є аутсайдером. Вона слабша за інші сили. Вона не вписується у стандартну модель. Але реальність у парадигмі постквантової гравітації припускає, що справа не просто в міру слабкості чи відмінності — справа якість. Вона принципово інша.
Ми переписали б історію всесвіту. Вирішення конфлікту між теоріями відносності та квантовою механікою було б приємним бонусом, але це вдруге порівняно із самим шоком. Всесвіт, де час спотикається межі сприйняття? Де реальність не має твердої підстави?
Математика сходиться. Експеримент планується. Залишається лише одна змінна: чи готові ми до відповіді, яка не приходить у гарній упаковці.
Нам, можливо, доведеться довго чекати, щоб дізнатися, наскільки твердим є час насправді.
