Физики обсуждают формулы Рамануджана: они объясняют тайны черных дыр и хаоса

Более столетия назад выдающийся индийский математик Сриниваса Рамануджан вывел серию уникальных формул для вычисления числа пи. Эти семнадцать выражений, которые современники считали загадочными, позволяли находить знаки математической константы с невероятной точностью, используя минимальное количество действий. Сегодня, когда благодаря алгоритмам на основе идей Рамануджана вычислено уже свыше 200 триллионов знаков после запятой, специалисты из Индийского института науки обнаружили еще более удивительный факт. Как сообщает Physical Review Letters, математические приемы гения естественным образом описывают физические явления, возникая в моделях турбулентности и поведения черных дыр.

Ведущий автор работы Файзан Бхат отметил, что мотивация математика могла быть сугубо теоретической, однако он, сам того не подозревая, создал инструменты для изучения процессов просачивания и хаотических потоков. Ученые решили выяснить, почему эти формулы работают столь изящно, и проверили гипотезу о связи математики Рамануджана с фундаментальными физическими законами. Их внимание привлекли логарифмические конформные теории поля, которые описывают явления на границе порядка и хаоса, например, начало турбулентности или экзотические свойства пространства-времени.

Детальный анализ подтвердил, что базовая структура формул для вычисления числа пи в точности соответствует моделям, возникающим в этих физических теориях. Осознав это совпадение, исследователи применили аппарат Рамануджана для нахождения сложных величин внутри данных систем. Обычно такие задачи требуют громоздких вычислений, однако метод, изначально созданный для быстрой работы с цифрами, позволил справиться с ними гораздо эффективнее. Полученные данные указывают на то, что загадочные уравнения были не просто изолированными математическими курьезами, а неосознанным описанием глубинных структур Вселенной.

Обнаруженная связь может сделать расчеты в области физики черных дыр и теории перколяции значительно доступнее, предоставив исследователям мощные аналитические инструменты там, где раньше единственным выходом оставалось трудоемкое компьютерное моделирование. Тем не менее работа имеет свои ограничения: результаты применимы именно к логарифмическим теориям поля, описывающим конкретные критические явления, а не ко всем физическим системам. Это открытие не решает мгновенно глобальные проблемы предсказания турбулентности, но открывает новый математический путь для упрощения отдельных аспектов.

Теперь научная группа намерена выяснить, можно ли распространить эти методы на другие области, включая физику высоких энергий, квантовую гравитацию и физику конденсированного состояния. Если аналогичные математические структуры будут обнаружены и там, это станет доказательством того, что Рамануджан раскрыл универсальную закономерность, которую современная наука только начинает осознавать.