Революция в квантовой физике: тайна черных дыр раскрывается через теорию струн

В мире современной физики было совершено новое научное открытие, касающееся черных дыр и границ расширения Вселенной, которые считались одними из самых сложных загадок. С помощью теории струн ученые нашли новый способ вычисления квантовых состояний на горизонтах Вселенной. Ожидается, что это открытие решит давно мучившую физиков проблему «бесконечности» и откроет новую страницу в понимании микроструктуры космоса. Об этом сообщает Иксбт.ком сообщает в своем материале.

Горизонты — это такие границы в пространстве, за которыми наблюдатель не может получить никакой информации. Самым известным примером является горизонт событий черной дыры, откуда не может вернуться даже свет. Также горизонт де Ситтера, возникающий в результате ускоренного расширения Вселенной, скрывает от нас удаленные области. Новое исследование, опубликованное в журнале Фйсикал Ревиев Леттерс, посвящено именно квантовым процессам на этих границах.

Ученые из Международного центра теоретической физики имени Абдуса Салама в Италии и Амстердамского университета изучили концепцию так называемых «граничных мод» (едге модес). Эти моды представляют собой особые квантовые состояния, которые локализованы именно на границе горизонта, а не распространяются по всему пространству. В обычной квантовой теории поля при расчете этих состояний возникали математические бесконечности, что делало вычисления бессмысленными.

Теория струн и математическое решение

Для решения этой проблемы ученые применили теорию струн. Согласно этой теории, все элементарные частицы представляют собой не точки, а одномерные вибрирующие «струны». Благодаря специфической структуре теории струн и модулярной симметрии, бесконечные результаты, возникавшие в предыдущих расчетах, сменились точными и конечными числами.

Исследование показало, что квантовые состояния вблизи горизонта являются не просто геометрической линией, а служат независимым носителем квантовой информации. Это имеет решающее значение для объяснения энтропии черных дыр и их термодинамических свойств. Объединив частицы с различными спинами и массами в единую систему, ученые доказали механизм сохранения информации на горизонтах.

Шаг к квантовой гравитации

Практическая значимость данной научной работы заключается в том, что она является важным шагом на пути к объединению квантовой механики и общей теории относительности (гравитации). В настоящее время физика не может согласовать эти две крупные теории. Новые результаты, полученные через теорию струн, позволяют понять микроскопическое устройство пространства-времени.

Исследователи отмечают, что полученные результаты оказались неожиданными, так как строгие требования симметрии могли нарушить математический результат. Однако все условия совпали, что привело к созданию стабильной модели. В будущем ученые планируют применить этот подход к более сложным моделям черных дыр и сценариям расширения Вселенной.

По данным иксбт.ком, это открытие в будущем может полностью изменить наши представления о том, как возникла Вселенная и как информация хранится на ее границах. Горизонты теперь рассматриваются не просто как «барьеры», а как квантовые архивы, хранящие самые фундаментальные тайны космоса.