В самых маленьких измеряемых единицах пространства и времени во Вселенной, доступных нам, происходит не так уж много. В новом поиске квантовых флуктуаций пространства-времени на планковских масштабах физики обнаружили, что «всё спокойно».

Это означает, что, по крайней мере сейчас, мы всё ещё не можем найти способ, скажем так, разрешить общую теорию относительности с помощью квантовой механики, что является одной из основных проблем в нашем понимании Вселенной. Что интересно, суть работы, речь о которой ниже, заключается в том, чтобы определить, является ли наша Вселенная голограммой. Как это сделать?

Новые измерения на квантовом масштабе показали, что Вселенная — не голограмма. Как это сделано?

Можно ли найти червоточины во Вселенной?

Постараюсь максимально упростить так, как это понимаю я. Гипотеза о голографичности Вселенной говорит о том, что ткань пространства-времени является зернистой. Это как с цифровой фотографией — если её постоянно увеличивать, вы увидите пиксели, из которых состоит изображение.

Согласно гипотезе голографичности Вселенной, каждый такой «пиксель» Вселенной не может быть меньше, чем 1,6*10^-35 метра. Скажем, протон несравненно больше, то есть мы сегодня не способны проводить измерения на таких масштабах, но учёные работают над этим. Почему это так важно?

Новые измерения на квантовом масштабе показали, что Вселенная — не голограмма. Как это сделано?

Пространство-время в теории относительности следует тому, что мы называем принципом локальности, который говорит о том, что объекты находятся во взаимодействии только со своим непосредственным окружением в пространстве и времени.

В квантовой области, атомном и субатомном масштабах, общая теория относительности перестаёт работать, а квантовая механика берёт верх. Ничто в квантовом мире не происходит в определённом месте или времени, пока оно не измерено, и части квантовой системы, разделённые огромными пространством или временем, могут взаимодействовать друг с другом. Это явление называется принципом нелокальности.

Тем не менее, несмотря на буквально свою противоположность, теория относительности и квантовая механика существуют, взаимодействуют и работают каждая на своём масштабе, что и является, пожалуй, главной загадкой Вселенной на сегодняшний день. Как учёные пытаются разгадать эту тайну?

Новые измерения на квантовом масштабе показали, что Вселенная — не голограмма. Как это сделано?

Специалисты разработали специальный прибор для фиксации квантовых флуктуаций пространства-времени в наименьшем из возможных для измерения масштабе — на планковской длине (10^-33 см, что несравненно больше предполагаемого размера «пикселя» Вселенной).

Он состоит из двух идентичных 40-метровых интерферометров, которые пересекаются на светоделителе. Лазер выстреливает в разветвитель, раздваиваясь, направляется к двум зеркалам, от которых отражается обратно в разветвитель для рекомбинации. Любые флуктуации планковского масштаба будут означать, что луч, который возвращается, отличается от луча, который был испущен.

Во время первых испытаний плечи интерферометра были прямыми. На следующем этапе были добавлены зеркала, чтобы иметь возможность обнаружить любое вращательное квантовое движение, ведь в общей теории относительности вращающаяся материя увлекает за собой пространство-время. Что было получено?

Новые измерения на квантовом масштабе показали, что Вселенная — не голограмма. Как это сделано?

За пять циклов наблюдений с апреля 2017 года по август 2019 года команда собрала 1098 часов данных, за всё время которых не было ни единой флуктуации лазерного луча.

Это не значит, что Голометр (Holometer), как предполагают некоторые учёные, является пустой тратой времени. Другого такого инструмента в мире нет. Результаты, которые он даёт, нулевые или нет, будут определять будущие усилия по исследованию пересечения теории относительности и квантовой механики в планковских масштабах.

Дело в том, что нет строгой теории того, что надо искать. Может быть, эти колебания немного меньше чувствительности, которую мы можем себе позволить, или же они обладают симметрией, создающей в пространстве некий узор, который мы ещё не обнаружили. Вариантов очень много, поэтому надо продолжать поиски.