Глобальні дослідження домінують в країнах з високим доходом

12 травня 2025 р. 01:32

12 травня 2025 р. 01:32

Сучасні фізики-теоретики наполегливо працюють над відмовою від концепції простору-часу як фундаментального елемента реальності на користь більш абстрактних структур.

Протягом останнього століття простір-час вважався базовою структурою фізичної реальності. Концепція, яка зародилася завдяки теоріям Ейнштейна, тепер переглядається науковцями. Спроби поєднати квантову фізику з теорією відносності породили нові гіпотези. Фундаментальні властивості реальності, можливо, приховані глибше, ніж ми уявляли .

Історія простору-часу як концепції нараховує приблизно 120 років. До цього простір і час розглядалися як окремі виміри з власними фізичними законами. Як зазначив Герман Мінковський у 1908 році: “Відтепер простір сам по собі і час сам по собі приречені на те, щоб зникнути в тіні, і лише своєрідне об’єднання їх збереже незалежну реальність” .

Проблеми поєднання теорій

Найбільші труднощі виникають при спробах поєднати загальну теорію відносності з квантовою механікою. Квантова теорія визначає планківську довжину як межу, де концепція простору втрачає сенс. Ця величина приблизно у 100 мільярдів мільярдів разів менша за протон. На таких мікроскопічних масштабах математичні обчислення дають абсурдні результати.

Чорні діри також створюють теоретичні парадокси для сучасної фізики. Вони мають температуру та ентропію, що дозволяє підрахувати їхні мікроскопічні стани. Проте залишається загадкою – стани чого саме ми обчислюємо? У випадку звичайного газу це були б атоми, але з чого складаються чорні діри? Відповідь на це питання може змінити наше розуміння космосу .

Латем Бойл з Единбурзького університету, один із небагатьох захисників традиційної концепції простору-часу, зізнається: “Думаю, якби мене змусили зробити ставку, я б поставив на те, що простір-час емерджентний. Але я б не ставив дуже сильно” . Така позиція відображає зростаючий консенсус серед теоретиків.

Альтернативні концепції реальності

Сучасні теорії квантової гравітації пропонують різноманітні альтернативи простору-часу. У теорії струн шлях до формування простору-часу вимагає космічних потоків енергії. Це складний математичний процес з багатьма невідомими елементами. Петльова квантова гравітація пропонує концепцію “спінової піни” як основи реальності.

Деякі дослідники розглядають квантову заплутаність як фундаментальну властивість. Адам Беккер, астрофізик і письменник, описує її як “основу і качок, які породжують геометрію світу” . Інші науковці пропонують модель всесвіту як складної мережі взаємозв’язків, з якої виникає простір-час.

Особливо цікавою є концепція “космоедра” – абстрактного математичного об’єкта. Цей об’єкт теоретично здатний реконструювати спрощені моделі всесвіту без звернення до простору-часу. Замість використання звичних координат, космоедр оперує квантовими хвильовими функціями. Така математична конструкція могла б описати всі фізичні властивості всесвіту.

Практичні наслідки для нашого розуміння світу

Чи повинні ми турбуватися про життя у всесвіті, де простір-час не є фундаментальним? Для повсякденного життя ці теоретичні дискусії не мають практичного значення. Поки ви не зменшитеся до планківської довжини або не відвідаєте чорну діру, класичні уявлення залишаються цілком придатними.

Водночас історія фізики показує, що фундаментальні теорії мають практичне застосування. Переосмислення основ фізичної реальності може відкрити шлях до нових технологій . Глобальна система позиціонування не працювала б без спеціальної теорії відносності Ейнштейна, яка ввела концепцію простору-часу.

Питання про наслідки нових теорій для майбутніх технологій залишається відкритим. Кармела Падавіч-Каллаган зазначає: “Очищення простору-часу від наших найкращих теорій космосу може мати непередбачувані наслідки для майбутніх технологій” . Відповідь на це питання сьогодні знайти неможливо.

Дослідження фундаментальних основ всесвіту продовжують розвиватися в різних напрямках. Простір і час, які здаються нам очевидними складовими реальності, можуть виявитися лише зручними апроксимаціями більш глибоких структур. Ми стоїмо на порозі нової наукової революції у розумінні фундаментальних основ всесвіту.

Наука