С момента первых публикаций Эйнштейна и Розена в 1935 году идея кротовых нор (или червоточин) вдохновляла умы физиков, писателей и режиссёров. Эти гипотетические мосты в пространстве-времени могли бы позволить мгновенные путешествия между отдалёнными уголками Вселенной. Но долгое время они оставались чисто теоретической концепцией.
Что такое кротовые норы и почему они важны
Кротовая нора, или мост Эйнштейна-Розена, представляет собой гипотетическое соединение между двумя областями пространства-времени. Если бы такие структуры существовали, они могли бы стать своеобразными "туннелями" для мгновенных путешествий.
Если бы такие объекты существовали и их можно было бы стабилизировать, это означало бы не только возможность межзвёздных путешествий, но и решение одной из самых амбициозных задач физики — создание связи между квантовой механикой и теорией относительности. Однако для этого необходимо было бы преодолеть множество препятствий, главным из которых является нестабильность таких туннелей.
Гипотеза ER=EPR: ключ к созданию мостов между мирами
В 2013 году гипотеза ER=EPR, предложенная Хуаном Малдасеной и Леонардом Сасскиндом, произвела фурор. Она связывает два, казалось бы, разных понятия — червоточины и квантовую запутанность. Суть гипотезы заключается в том, что каждая пара запутанных частиц может быть связана микроскопической кротовой норой.
Как квантовая гравитация может помочь стабилизировать кротовые норы
Согласно теории относительности Эйнштейна, кротовые норы нестабильны и должны мгновенно схлопываться. Для их стабилизации теоретики предполагали использование экзотической материи с отрицательной энергией, которая могла бы "удерживать" туннель открытым.
Однако квантовая механика предлагает иной подход. Исследования показывают, что квантовая запутанность может быть использована для создания устойчивых кротовых нор. Работа группы физиков из Гарварда и Принстона, опубликованная в 2022 году, впервые продемонстрировала, как квантовые вычисления могут моделировать процессы, подобные возникновению кротовых нор.
В этих моделях кротовые норы представляют собой стабильные решения уравнений квантовой гравитации, которые не требуют экзотической материи, а только правильной настройки квантовых состояний.
Реальные эксперименты и перспективы
В 2022 году в ходе экспериментов в лаборатории Google AI впервые была проведена симуляция квантовой системы, поведение которой соответствовало теоретической модели кротовой норы. Хотя это был лишь шаг в сторону понимания таких объектов, результаты дали надежду на то, что их можно будет создать в лабораторных условиях.
Основной вызов для экспериментаторов — перейти от моделей к реальным физическим объектам. Для этого требуется объединить усилия теоретической физики, квантовых вычислений и астрофизики.
Шаг к новой физике
Идея кротовых нор — это не просто научная фантастика, а активное направление современных исследований. Хотя до их практического применения ещё далеко, прогресс в квантовой механике и гравитации показывает, что человечество постепенно приближается к пониманию этих удивительных объектов.
Если гипотеза ER=EPR верна, то кротовые норы могут существовать уже сейчас, и наша задача — научиться их находить и использовать. Это откроет новую эпоху в астрофизике и станет шагом к объединению квантовой теории и теории относительности.