Физик знаменитый: Знаменитый физик С.Хокинг экстренно госпитализирован

Содержание

Знаменитый физик С.Хокинг экстренно госпитализирован — РБК

adv.rbc.ru

Скрыть баннеры

Ваше местоположение ?

ДаВыбрать другое

Рубрики

Курс евро на 3 декабря
EUR ЦБ: 64,99

(+1,16)

Инвестиции, 02 дек, 16:04

Курс доллара на 3 декабря
USD ЦБ: 61,77

(+0,63)

Инвестиции, 02 дек, 16:04

В Пермском крае при пожаре в частном доме погибли мужчина и двое детей

Общество, 08:36

Почему никель, палладий, медь и кобальт — ключевые металлы экономики

РБК и Норникель, 08:33

Илон Маск запустил в Twitter опрос с идеей помиловать Ассанжа и Сноудена

Политика, 08:27

adv. rbc.ru

adv.rbc.ru

В посольство Украины в Астане поступило сообщение о минировании

Политика, 08:11

Традиции респектабельной классики: какая недвижимость подчеркивает статус

РБК и Амарант, 07:33

МИД Финляндии назвал главную причину стремления страны в НАТО

Политика, 07:33

Politico узнало об опасениях Пентагона из-за средств на помощь Украине

Политика, 06:58

Объясняем, что значат новости

Вечерняя рассылка РБК

Будущее за электрокарами: при чем здесь Россия

РБК и Норникель, 06:30

При пожаре в Оренбурге погибли четыре человека

Общество, 06:06

Рогов сообщил о прозвучавшей в Запорожье серии взрывов

Политика, 04:31

Власти США заявили о планах сорвать поставки иранского оружия в Россию

Политика, 03:43

WSJ узнала о решении Apple ускорить перенос производства из Китая

Технологии и медиа, 02:42

Интеллигентность — это про чувство вкуса. Как ее оценить

РБК и ГАЛС, 01:41

США заявили, что ожидают снижения темпов боевых действий на Украине

Политика, 01:40

adv.rbc.ru

Выдающийся британский физик Стивен Хокинг, известный широкой публике благодаря своим исследованиям в области черных дыр, был экстренно госпитализирован в связи с резким ухудшением здоровья.

Как сообщили представители Кембриджского университета, где работает ученый, на протяжении нескольких недель С.Хокинг боролся с инфекционным заболеванием и в настоящее время проходит лечение в Эдденбрукском госпитале Кембриджа, передает Associated Press.

67-летний Стивен Хокинг известен как специалист в области космологии и квантовой гравитации, а также как популяризатор науки. Он считается одним из наиболее влиятельных физиков-теоретиков нашего времени. В числе наиболее замечательных открытий С.Хокинга — теоретическое предсказание того, что черные дыры должны испускать излучение.

Научно-популярные книги С.Хокинга «Краткая история времени» и «Мир в ореховой скорлупе» стали бестселлерами, в них ученый рассказывает о перспективах «теории великого объединения», которая призвана разрешить противоречия между эйнштейновской теорией относительности и квантовой механикой.

С.Хокинг ведет свои исследования, несмотря на тяжелую болезнь. Уже долгие годы ученый страдает от болезни двигательных нейронов и практически полностью парализован, а для общения вынужден использовать синтезатор речи. Доктора еще в 1960-х гг. предрекали, что он не проживет и 10 лет. Однако С.Хокинг не только добился выдающихся научных достижений, но и стал отцом троих детей.

Associated Press

90 лет назад родился знаменитый физик Питер Хиггс

90 лет назад родился физик Питер Хиггс, предсказавший знаменитый «бозон Хиггса». Об историческом открытии и судьбе ученого рассказывает «Газета.Ru».

Питер Хиггс родился 29 мая 1929 года в семье британского инженера-электронщика. Семья сначала жила в Бирмингеме, затем во время войны переехала в Бристоль. В школьные годы Хиггс читал отцовские учебники по электронике, где было много математики. В 1945 году он слушал лекции будущих нобелевских лауреатов Невилла Мотта и Сесила Пауэлла. Изучение физики Хиггс продолжил в Лондонском университете. В 1949 году он решил получить степень в области теории частиц, но позже передумал и защитил труд по молекулярной физике.

Большую роль в становлении научного мировоззрения Хиггса сыграли летние школы Эдинбургского университета 1960-х годов. В них участвовали будущие лауреаты Нобелевской премии по физике Шелдон Глэшоу и Мартинус Вельтман.

На вопросы о том, почему его привлекла именно физика, Хиггс отвечал кратко.

«Речь идет о понимании, — говорил он. — О понимании мира».

Летом 1964 года Хиггс отправил свою статью с описанием механизма того, как все элементарные частицы приобретают массу, в журнал Physics Letters в ЦЕРН, но там ее отвергли. Переработанную статью опубликовали в американском Physical Review Letters. Аналогичный механизм независимо от Хиггса и почти одновременно предложили Браут и Энглерт из Университета Брюсселя и Гуральник, Хаген и Киббл из Имперского колледжа Лондона. Их статьи вышли немного позже статьи Хиггса.

«Этим летом я открыл кое-что совершенно бесполезное», — писал он тогда своему коллеге.

Особую известность ученый приобрел благодаря механизму спонтанного нарушения электрослабой симметрии, который был предложен им в 1960-х годах. Данный механизм способен объяснить происхождение массы элементарных частиц, в том числе масс векторных W- и Z-бозонов.

В 1965–1966 Хиггс работал в США в Университете Северной Каролины. На его работу обратил внимание Фримен Дайсон и пригласил прочесть лекцию. В том же году на конференции в Беркли физик Бен Ли впервые употребил термины «бозон Хиггса» и «механизм Хиггса». Позже Стивен Вайнберг, Абдус Салам и Шелдон Глэшоу использовали эти наработки Хиггса, чтобы построить электрослабую теорию взаимодействия частиц, за что получили в 1979 году Нобелевскую премию.

Хиггс отмечал, что в СССР этот вопрос изучался не меньше, чем в США.

«В 1964 году, когда я описал бозон, помимо меня это сделали еще пять человек. А как выяснилось, тогда над похожей проблемой в СССР работали Александр Мигдал и Александр Поляков, — рассказал он «Газете.Ru». — Только узнал я об этом от Ефима Фрадкина в 1996 году во время поездки в CERN.

Поляков тогда чуть ли не школу окончил, а уже мыслил в нужном направлении.

И это при том, что физика элементарных частиц тогда была направлением совершенно непопулярным. А свою работу они опубликовали в 1965 году, хотя могли бы вместе со мной и еще пятью учеными стать авторами открытия бозона».

Доказать существование бозона Хиггса удалось спустя лишь полвека. Международная группа ученых в течение нескольких лет проводила эксперименты, разгоняя протоны в противоположных направлениях в 26-километровом туннеле Большого адронного коллайдера до 99,9999991% скорости света. Образованные при их столкновении частицы измерялись двумя гигантскими детекторами, а данные анализировали более 3 тыс. компьютеров. Наконец 4 июля 2012 года ученые ЦЕРНа объявили, что они обнаружили частицу, которая вела себя именно так, как и предполагаемый бозон Хиггса, который в прессе успели окрестить «частицей Бога». Через год расчеты подкрепили это предположение.

«Это был день, полный эмоций, — вспоминает бывший генеральный директор ЦЕРН Рольф-Дитер Хойер. — Кто может забыть образ Питера, вытирающего слезы и заявляющего, что он чувствует себя счастливым, дожив до этого дня? То, что он сказал дальше, показало, что он за человек. Он отказался давать комментарии прессе, заявив, что сегодняшний день — для празднования успешного эксперимента».

«То, что на это ушло почти 50 лет, — урок на будущее, — считает британский астрофизик Мартин Рис. — Даже если нынешние спекулятивные идеи о темной материи и теории струн верны, могут пройти десятилетия, пока эксперименты не подтвердят эти идеи».

То, что бозон Хиггса называют «частицей Бога», самого ученого не радует.

«Некоторые люди путаются между наукой и теологией, — говорил он, — Они утверждают, что произошедшее в ЦЕРН доказывает существование Бога».

Будучи атеистом с детства, он боялся, что такое название «способствует путанице в головах людей, у которых там и так все запутано».

«Если они верят, что мир был создан за семь дней, разумны ли они вообще?» — сетует Хиггс.

Сегодня, по мнению Хиггса, он бы не вписался в академическую систему. Он не пользуется электронной почтой, мобильным телефоном и интернетом, а после своего главного достижения не опубликовал и десятка работ. Современная академическая культура, в которой от ученых ждут большого числа статей, вряд ли бы его приняла. Если бы у него не было Нобелевской премии, его бы уже наверняка давно уволили, полагает Хиггс.

Хиггс считал, что погоня за количеством публикаций лишь вредит ученым. «Трудно представить, где бы я в нынешних условиях взял столько тишины и покоя, которые позволили бы мне делать то, чем я занимался в 1964 году», — говорил он.

«Он не продвигал себя, — вспоминал физик Дэвид Уоллес, защитивший под руководством Хиггса докторскую диссертацию. — Он был, наверное, последним, кто назвал предсказанную им частицу «бозоном Хиггса».

Хиггс обладает активной общественной и политической позицией. Он был активистом Кампании за ядерное разоружение, пока ее участники не начали выступать против ядерной энергетики. Был членом «Гринпис», но отказался от членства, когда организация ополчилась на ГМО. Получив в 2004 году премию Вольфа, он отказался лететь за ней в Иерусалим, чтобы не пересекаться с тогдашним президентом Израиля, политику которого в отношении Палестины Хиггс не одобрял.

В 1999 году Хиггс отказался от посвящения в рыцари.

«Я довольно циничен в отношении того, как используется система наград, честно говоря, — отметил он. — Большая ее часть применяется в политических целях правящей верхушкой».

Когда Хиггса в очередной раз выдвинули на Нобелевскую премию (впервые он стал номинантом еще в 1980-м году), скромный ученый отправился в Шотландию, так как хотел избежать всей этой шумихи. 8 октября 2013 года он спокойно пообедал в одном из ресторанов Эдинбурга и направился домой, встретив по пути свою бывшую соседку, которая и сообщила профессору радостную весть.

Сейчас Хиггс живет с семьей в Эдинбурге. С женой, активисткой Кампании за ядерное разоружение, он познакомился еще в 1963 году, а в 1965 появился на свет их первый сын. Всего у пары двое детей — Крис, специалист по информатике, и Джонни, джазовый музыкант. Также у Хиггса двое внуков.

Как Стивен Хокинг стал самым известным физиком в мире – Physics World

Взято из июльского номера Physics World за 2021 год, где впервые появилось под заголовком «Стивен Хокинг: космический товар». Члены Института физики могут ознакомиться с полным выпуском через приложение Physics World .

Лаура Хискотт отзывов Хокинг Хокинг: продажа научной знаменитости Чарльза Сейфа

С таким названием, как Хокинг Хокинг: продажа научной знаменитости , научный писатель Чарльз Сейф, должно быть, знал, что его новая книга вызовет ажиотаж. Действительно, по причинам, неизвестным самому Зайфу, его биографии покойного космолога Стивена Хокинга до сих пор не удалось найти британского издателя. Я тоже не знаю почему, но меня не удивит, если ни один из них не захочет участвовать в нападении на любимую национальную икону. И книга действительно претендует на то, чтобы быть атакой — с рекламными материалами и видеотрейлером, спрашивающим, был ли истинный талант Хокинга не физикой, а саморекламой. Так что я открыл эту книгу с немалым любопытством по поводу контраста между тем, кем был Хокинг, и тем, кем его считала публика.

Хокинг Хокинг начинается с главы под названием «Рядом с Ньютоном», в которой описывается как положение Хокинга в общественном сознании, так и место его физического захоронения в Вестминстерском аббатстве в Лондоне, где его прах был захоронен после его смерти в марте 2018 года. в возрасте 76 лет. Отсюда он рассказывает историю Хокинга, которая движется назад во времени, в поисках человека, стоящего за личностью, «по мере того, как сбрасываются накопленные слои знаменитости и легенды».

Это правда, что за годы о Хокинге было создано множество мифов, многим из которых он с радостью потворствовал. Сейф описывает, как Хокинг, в отличие от большинства ученых, активно ухаживал за СМИ, особенно ближе к концу своей жизни. Среди анекдотов, которые мне особенно понравились, — его шутливый математический вывод оптимальных условий для успеха сборной Англии по футболу на чемпионате мира 2014 года, который он представил для сети азартных игр Paddy Power, и его появление в популярных телешоу, таких как Симпсоны .

В некоторых из этих медиа-трюков, в том числе и в последнем, Хокинг изображался человеком, равным (или даже умнее) Эйнштейна. Но, как отмечает Сейф, большинство физиков не оценили бы его так высоко, несмотря на его гениальность и вклад. Сам Хокинг отмахивался от таких сравнений, говоря, что они были «рекламой в СМИ», но, учитывая его активное участие в трюках, которые поощряли эти ассоциации, я не мог не задаться вопросом, насколько подлинными были попытки Хокинга проявить скромность.

Несмотря на то, что книга претендует на то, чтобы разоблачить то, как Хокинг создал свой общественный имидж, отчеты об этих и других рекламных трюках в основном отнесены к первым главам. Остальная часть Хокинг Хокинг рассказывает истории о своей личной и академической жизни, которая в основном прошла в Кембриджском университете. Чтобы описать «Хокинг человека», Сейф опирается на множество источников, в том числе на все недостатки мемуаров своей первой жены Джейн, интервью с людьми, которые его знали, и другие книги, написанные о нем, такие как 9.0003 Hawking Incorporated: Стивен Хокинг и антропология познающего субъекта философа и антрополога Элен Миале.

Эти личные истории перемежаются длинными научными отрывками, объясняющими работу Хокинга о природе черных дыр и его попытки объединить теории общей теории относительности и квантовой механики. Зайф также описывает большую часть связанных исследований, проведенных современниками Хокинга. В конце концов, чтобы обсудить, была ли наука Хокинга настолько значимой, как думают люди, Сейф должен объяснить эту науку и поместить ее в контекст. Однако оказалось невозможным отделить многие аспекты жизни и личности Хокинга, в результате чего научные разделы часто приводили к историям (иногда менее чем лестным) о том, как Хокинг мог работать с — или против.

Тот, который я нашел самым шокирующим, подробно описал, как в 1999 году Хокинг неоднократно пытался заставить аспиранта по имени Эндрю Фарли отказаться от курса в Кембридже, по-видимому, потому, что исследование Фарли угрожало убеждению Хокинга в том, что информация разрушается в черных дырах (которое Хокинг позже передумал). Университет проигнорировал Хокинга, и Фарли защитил докторскую диссертацию, но доверие Фарли было сильно подорвано. Ранее с детства восхищаясь Хокингом, Фарли сказал, что распространенный совет «никогда не встречаться со своими героями» был особенно уместен. Инцидент также привел к тому, что Хокинг прекратил свою давнюю дружбу с руководителем Фарли Питером Д’Этом, который много лет назад был аспирантом Хокинга и никогда больше с ним не разговаривал.

Хотя эта история не демонстрирует, как Хокинг «расхваливает» себя в средствах массовой информации, она заставляет меня задуматься о взаимосвязи между его славой и его характером. Другими словами, было ли это из-за его дурной славы, что он чувствовал себя вправе действовать таким образом сверх своих сил? Книга предлагает некоторые предположения по поводу этой возможности, отмечая, что вскоре после того, как Хокинг прославился благодаря своей книге Краткая история времени в 1988 году, его брак с первой женой Джейн начал разваливаться. Но даже если слава Хокинга питала некоторые из его менее привлекательных качеств, по мере того, как книга движется назад во времени, становится ясно, что они были там с самого начала. Например, его публичное презрение к другим предметам, таким как философия и теология, предвещались его пренебрежением и отсутствием поддержки добросовестных исследований Джейн Хокинг в области изучения средневековья.

Однако стоит подчеркнуть, что в книге также есть истории, которые рисуют Хокинга в лучшем свете. Он часто отдавал большие суммы денег (включая свой гонорар за трюк с Пэдди Пауэром) на благотворительность, несмотря на то, что у него не всегда было много лишних денег из-за расходов на его круглосуточное медицинское обслуживание. Он также попросил организовать встречи с местными детьми с ограниченными возможностями, когда бы он ни был в поездке. Вопреки мнению, что он больше заботился о саморекламе, чем о чем-либо другом, эти встречи никогда не предавались огласке. Сейф открыто говорит о собственной инвалидности Хокинга и размышляет о том, как она повлияла на все аспекты его жизни. В одной душераздирающей истории Хокинг цитирует слова о том, что, когда его дети были маленькими, он «скучал, что не может играть с ними физически».

Несмотря на свое состояние, Хокинг никогда не жалел себя, по словам нескольких знакомых, которых цитирует Сейф. Однако, в дополнительной сложности, его замечательные черты и недостатки его характера иногда могли быть двумя сторонами одной медали. Его стоицизм, безусловно, был замечательным, но, возможно, он шел рука об руку с упорным отказом «признать поражение». Это заставляло его откладывать получение внешней помощи, даже когда в 1976 году его жена Джейн и их тогдашний девятилетний сын Роберт были перегружены заботой о нем.

Если бы Хокинг сам читал эту книгу, возможно, он бы больше всего рассердился на предположение, что его инвалидность сыграла роль в том, что он стал суперзвездой ученого, «подобной которой не было со времен Эйнштейна». Понятно, что он хотел быть известным своей наукой — несмотря на инвалидность, а не благодаря ей. Но если он не был величайшим физиком в мире (или лучшим коммуникатором) в действительности, то почему он достиг такого уровня славы?

Похоже, Хокинг увлекался выходками, привлекающими внимание, еще до того, как стал знаменитым

Похоже, Хокинг увлекался выходками, привлекающими внимание, еще до того, как стал знаменитым. В одной драматической истории из своего времени, когда он был аспирантом под руководством Денниса Шиамы в Кембридже, Хокинг посетил лекцию, прочитанную выдающимся астрофизиком Фредом Хойлом в Королевском обществе. Хойл впервые представлял свою новую работу, но как только семинар закончился, Хокинг встал и указал на недостаток в мышлении Хойла перед 100 другими учеными. Это было запоминающееся выступление, создававшее впечатление, будто он тут же произвел расчеты в уме. Однако аудитория не знала, что Хокинг видел ранний черновик статьи, над которой работал его коллега по офису. Интересно, что когда Хокинг начал работу над докторской диссертацией, он на самом деле хотел, чтобы Хойл был его научным руководителем, но Хойл отверг его. Так был ли этот трюк вызван какой-то обидой, которую он затаил? Или он все равно сделал бы это?

Хокинг определенно не был первым физиком, применившим такую тактику. Еще одним знаменитым физиком с драматическими наклонностями был Ричард Фейнман, с которым у Хокинга есть интригующие параллели. По словам одного знакомого, упомянутого в этой книге, Фейнмана описывали как «всегда озабоченного созданием анекдотов о себе». Два физика познакомились друг с другом, когда Хокинг провел годичную стажировку в 1974–1975 годах в Калифорнийском технологическом институте, где базировался Фейнман. Некоторые из их взаимодействий в то время подробно описаны в главе под названием «Черный лебедь».

И Хокинг, и Фейнман привлекли к себе внимание своим бесстыдным увлечением стриптиз-клубами и дружбой с миллиардерами (которые часто зарабатывали деньги на сомнительной с моральной точки зрения и вредной для окружающей среды деятельности). Сегодня эти взгляды плохо устарели: последствия нанесения ущерба окружающей среде становятся болезненно очевидными, и теперь лучше понимают, что физику нельзя превращать в клуб для мальчиков, где женщинам не рады. Однако в свое время оба физика, похоже, наслаждались дурной славой, которую принесли им эти ассоциации.

Возможно, Хокинг достиг большего уровня известности, потому что ожидания СМИ в отношении знаменитости менялись, и он появился на сцене в нужное время (он был на 20 лет моложе Фейнмана). Или, возможно, это было потому, что его издатели использовали человеческую историю о его инвалидности для продвижения его книг. Вероятно, невозможно дать окончательный ответ, но исследование Сейфе приводит к глубоко проницательной биографии человека с недостатками, который прожил необыкновенную жизнь.

Подробнее

В поисках настоящего Стивена Хокинга

Что касается решения Сейфе структурировать книгу в обратном хронологическом порядке, то я не убежден. Это умная идея, особенно с учетом того, что исследование Хокинга играло с обращением стрелы времени вспять, но она не подходит для описания науки. Первые главы описывают более поздние исследования Хокинга, но их можно понять, только предоставив некоторую предысторию того, что было раньше. Поэтому вы часто сталкиваетесь со вторым объяснением в более поздних главах, когда доходите до того момента, когда это исследование действительно проводилось. Поэтому, чтобы избежать повторений, первое описание часто бывает кратким, но с комментарием в скобках, обещающим больше в следующей главе. Все это довольно дезориентирует.

Структура, тем не менее, подходит для человеческой истории, и я нашел последние главы (о молодости Хокинга) особенно острыми, зная уже все, что должно было последовать в его жизни. У меня осталось ощущение, что Хокинг Хокинг на самом деле не разоблачение; это менее взрывоопасно и более близко к своему предмету, чем описание издателя заставило меня ожидать. Не слишком ли цинично с моей стороны задаваться вопросом, не было ли это их собственным рекламным ходом?

Базовые книги 2021 г., 400 стр., 30 долл. США

Является ли наша Вселенная голограммой? Физики обсуждают знаменитую идею в связи с ее 25-летием

Двадцать пять лет назад в этом месяце одна гипотеза потрясла мир теоретической физики. В нем была аура откровения. «Сначала у нас было волшебное заявление… почти из ниоткуда», — говорит Марк Ван Рамсдонк, физик-теоретик из Университета Британской Колумбии в Ванкувере. Идея, выдвинутая Хуаном Малдасеной из Института перспективных исследований в Принстоне, штат Нью-Джерси, намекала на нечто важное: наша Вселенная могла быть голограммой. Точно так же, как трехмерная голограмма возникает из информации, закодированной на двухмерной поверхности, четырехмерное пространство-время нашей Вселенной может быть голографической проекцией реальности более низкого измерения.

В частности, Малдасена показал, что пятимерная теория типа воображаемого пространства-времени, называемого пространством анти-де Ситтера (AdS), включающая гравитацию, может описывать ту же систему, что и низкомерная квантовая теория поля частиц и полей в отсутствие гравитации, называемой конформной теорией поля (КТП). Другими словами, он нашел две разные теории, которые могли описать одну и ту же физическую систему, показав, что теории в некотором смысле эквивалентны, даже несмотря на то, что каждая из них включала разное количество измерений, и одна учитывала гравитацию, а другая — нет. т. Затем Малдасена предположил, что эта дуальность AdS/CFT применима и к другим парам теорий, где одна имеет одно дополнительное измерение, чем другая, возможно, даже те, которые описывают четырехмерное пространство-время, подобное нашей.

Предположение было одновременно интригующим и шокирующим. Как может теория, включающая гравитацию, быть такой же, как теория, в которой гравитации нет места? Как они могли описать одну и ту же вселенную? Но двойственность в значительной степени сохранилась. По сути, он утверждает, что происходящее внутри некоторого объема пространства-времени, обладающего гравитацией, можно понять, изучая квантово-механическое поведение частиц и полей на поверхности этого объема, используя теорию с одним меньшим измерением, в которой гравитация играет роль. нет роли. «Иногда некоторые вещи легче понять в одном описании, чем в другом, и знание того, что вы действительно говорите об одной и той же физике, очень важно», — говорит Нетта Энгельхардт, физик-теоретик из Массачусетского технологического института.

За 25 лет с тех пор, как Малдасена выдвинул эту идею, физики использовали эту способность для решения вопросов о том, уничтожают ли черные дыры информацию, чтобы лучше понять раннюю эпоху в истории нашей Вселенной, называемую инфляцией, и прийти к поразительному выводу. что пространство-время может быть не фундаментальным, а чем-то, что возникает из-за квантовой запутанности в системе более низкого измерения. Конечно, все эти достижения связаны с теоретически правдоподобным пространством-временем анти-де-Ситтеровского пространства, которое не является пространством де Ситтера, описывающим нашу Вселенную, но физики надеются, что однажды они придут к двойственности, которая будет работать для обоих. Если бы это произошло, идея могла бы помочь разработать теорию квантовой гравитации, которая объединила бы общую теорию относительности Эйнштейна с квантовой механикой. Это также означало бы, что наша Вселенная на самом деле является голограммой.

Происхождение голографии

При разработке дуальности Малдасена вдохновлялся работой, в частности, покойного физика-теоретика Джо Полчински из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре. Используя теорию струн, в которой реальность возникает из вибрации невероятно тонких струн, Полчински разработал теорию объектов в теории струн, называемых D-бранами, которые служат конечными точками для струн, которые не замкнуты сами на себя.

Малдасена рассмотрел конформную теорию поля, описывающую D-браны без гравитации, с одной стороны, и AdS-теорию с еще одним измерением пространства, но с гравитацией, с другой. Малдасена заметил сходство между двумя теориями. В частности, обе теории были инвариантны к масштабу, то есть физика систем, описанных теориями, не менялась по мере того, как системы становились больше или меньше. Теория низших измерений также обладала дополнительной симметрией, называемой конформной инвариантностью, согласно которой физические законы не меняются при любых преобразованиях пространства-времени, сохраняющих углы. Теория AdS, описывающая те же объекты в присутствии гравитации, показала аналогичные симметрии. «То, что эти две [теории] имеют одинаковую симметрию, было важной подсказкой», — говорит Малдасена.

Важно отметить, что квантовая теория поля, описывающая D-браны, была сильно связанной: частицы и поля в теории сильно взаимодействовали друг с другом. Теория AdS была слабо связанной; здесь частицы и поля слабо взаимодействовали. Вскоре теоретики нашли обратные пары: низкоразмерная слабосвязанная КТП и ее многомерный сильносвязанный аналог AdS. Во всех случаях выполнение расчетов в слабосвязанной системе проще, но поскольку теории эквивалентны, результаты также можно использовать для понимания физики сильно связанной теории без необходимости выполнять более сложные и часто невозможные расчеты.

Малдасена описал свое открытие в статье, представленной в журнале International Journal of Theoretical Physics в ноябре 1997 года. Однако этой идее потребовалось некоторое время, чтобы усвоиться. Многие физики начали работать над тем, чтобы понять смысл двойственности. «Были сотни, тысячи статей, просто проверяющих [дуальность], потому что поначалу [казалось] настолько нелепым, что какая-то негравитационная квантовая теория может на самом деле быть тем же самым, что и гравитационная теория», — говорит Ван Рамсдонк. Но AdS/CFT выдержал проверку и вскоре стал использоваться для ответа на некоторые сбивающие с толку вопросы.

AdS/CFT доказывает свою полезность

Одно из первых применений AdS/CFT было связано с пониманием черных дыр. Теоретики уже давно боролись с парадоксом, вызванным этими загадочными космическими объектами. В 1970-х годах Стивен Хокинг показал, что черные дыры излучают тепловое излучение в форме частиц из-за квантово-механических эффектов вблизи горизонта событий. В отсутствие падающей материи это «хокинговское» излучение привело бы к тому, что черная дыра в конечном итоге испарилась. Эта идея создала проблему. Что происходит с информацией, содержащейся в материи, образовавшей черную дыру? Информация утеряна навсегда? Такая потеря противоречила бы законам квантовой механики, гласящим, что информацию нельзя уничтожить.

Ключевая теоретическая работа, которая помогла ответить на этот вопрос, появилась в 2006 году, когда Синсей Рю и Тадаши Такаянаги использовали двойственность AdS/CFT для установления связи между двумя числами, по одному в каждой теории. Один относится к особому типу поверхности в пространстве-времени, описываемом AdS. Скажем, в теории AdS есть черная дыра. У него есть поверхность, называемая экстремальной поверхностью, которая является границей вокруг черной дыры, где пространство-время совершает переход от слабой к сильной кривизне (эта поверхность может находиться или не находиться внутри горизонта событий черной дыры). Другое число, относящееся к квантовой системе, описываемой КТП, называется энтропией запутанности и является мерой того, насколько одна часть квантовой системы запутана с остальными. Результат Рю-Такаянаги показал, что площадь экстремальной поверхности черной дыры в AdS связана с энтропией запутанности квантовой системы в КТП.

Гипотеза Рю-Такаянаги обещала нечто заманчивое. По мере испарения черной дыры в AdS изменяется площадь ее экстремальной поверхности. Эта изменяющаяся область имитируется изменениями энтропии запутанности, вычисляемой в CFT. И как бы ни менялась запутанность, на голографической поверхности, описываемой КТП, система развивается по законам квантовой механики, поэтому информация никогда не теряется. Эта эквивалентность означает, что черные дыры в AdS также не теряют информацию.

Однако была заминка. Формула Рю-Такаянаги работает только при отсутствии квантовых эффектов в теории AdS. «И, конечно же, если черная дыра испаряется, она испаряется в результате небольших квантовых поправок», — говорит Энгельхардт. — Значит, мы не можем использовать Рю-Такаянаги.

В 2014 году Энгельхардт и Арон Уолл нашли способ рассчитать экстремальную площадь поверхности черной дыры, которая подвержена квантовым поправкам, вызывающим излучение Хокинга. Затем в 2019 г., Энгельхардт и его коллеги, а также еще один исследователь независимо друг от друга показали, что площадь этих квантовых экстремальных поверхностей может быть использована для расчета энтропии запутанности излучения Хокинга в КТМ, и что эта величина действительно следует требованиям квантовой механики, согласующимся с отсутствие потери информации (также они обнаружили, что квантовая экстремальная поверхность лежит в пределах горизонта событий черной дыры). «Это, наконец, дало нам связь между чем-то геометрическим — этими квантовыми экстремальными поверхностями — и чем-то, что является лакмусовой бумажкой сохранения информации, то есть поведением энтропии [когда] информация сохраняется», — говорит Энгельхардт. «Без AdS/CFT я сомневаюсь, что мы пришли бы к таким выводам».

Эмерджентное пространство-время и квантовая запутанность

Связь между энтропией запутанности в CFT и геометрией пространства-времени в AdS привела к другому важному результату о природе нашего космоса, над которым работали Энгельхардт и его коллеги, а также Ван Рамсдонк и его коллеги. . Этим дополнительным открытием является представление о том, что пространство-время на стороне AdS возникает из квантовой запутанности на стороне CFT — не только в черных дырах, но и во всей Вселенной. Эту идею лучше всего понять по аналогии. Представьте себе очень разбавленный газ из молекул воды. Физики не могут описать динамику этой системы с помощью уравнений гидродинамики, потому что разбавленный газ не ведет себя как жидкость. Предположим, что молекулы воды конденсируются в лужу жидкой воды. Теперь поведение тех самых молекул подчиняется законам гидродинамики. «Вы могли бы изначально спросить, а где же гидродинамика?» говорит Ван Рамсдонк. «Это просто не имело значения».

Нечто подобное происходит в AdS/CFT. Что касается КТП, вы можете начать с квантовых подсистем — меньших подмножеств общей системы, которую вы описываете — каждая с полями и частицами без какой-либо запутанности. В эквивалентном описании AdS у вас будет система без пространства-времени. Без пространства-времени общая теория относительности Эйнштейна не имеет значения на данном этапе, во многом так же, как уравнения гидродинамики неприменимы к газу, состоящему из молекул воды. Но когда запутанность на стороне КТП начинает увеличиваться, энтропия запутанности квантовых подсистем начинает соответствовать участкам пространства-времени, которые появляются в описании AdS. Эти патчи физически не связаны друг с другом: переход от патча A к патчу B невозможен без выхода из обоих патчей A и B; однако каждый отдельный участок можно описать с помощью общей теории относительности. Теперь еще больше увеличьте запутанность квантовых подсистем в КТП, и в AdS произойдет нечто интригующее: участки пространства-времени начнут соединяться, и в конечном итоге вы получите непрерывный объем пространства-времени. «Когда у вас есть правильный образец запутанности, вы начинаете получать пространство-время на другой стороне. Пространство-время почти как геометрическое представление запутанности», — говорит Ван Рамсдонк. «Уберите всю запутанность, и тогда вы просто устраните пространство-время». Энгельгардт соглашается. «Запутанность между квантовыми системами важна для существования и появления пространства-времени», — говорит она. Двойственность предполагала, что пространство-время нашей физической вселенной может быть просто эмерджентным свойством какой-то лежащей в основе, запутанной части природы.

Ван Рамсдонк считает, что переписка AdS/CFT заставила физиков усомниться в самой природе пространства-времени. Если пространство-время возникает из степени и характера запутанности квантовой системы более низкого измерения, это означает, что квантовая система более «реальна», чем пространство-время, в котором мы живем, во многом так же, как двумерная открытка более реальна. чем трехмерная голограмма, которую он создает. «То, что [само пространство и геометрия пространства] должны иметь какое-то отношение к квантовой механике, просто шокирует», — говорит он.

На пути к теории квантовой гравитации

Как только пространство-время появляется в теории, физики могут использовать его для изучения аспектов нашей Вселенной. Например, считается, что наш космос экспоненциально расширялся в первые доли секунды своего существования, период, известный как инфляция. В стандартной космологической модели теоретики начинают с пространства-времени, в котором частицы и поля взаимодействуют слабо, и допускают, чтобы инфляция продолжалась примерно 50–60 e кратностей, где каждое e -кратное представляет собой более чем удвоение объема пространства-времени (поскольку он увеличивается в множителе постоянной Эйлера e, или приблизительно в 2,718). Такая инфляция может воспроизводить свойства наблюдаемой Вселенной, такие как ее плоскостность и изотропность (тот факт, что она выглядит одинаково во всех направлениях). Но нет особых оснований полагать, что инфляция остановится на уровне 60 e раз. Что, если будет продолжаться дольше? Оказывается, если физики разработают модели нашей Вселенной, в которых инфляция будет продолжаться, скажем, 70 e — раз или больше, то начальное состояние Вселенной должно быть сильно связанным, в котором поля и частицы могут сильно взаимодействовать друг с другом. Таким образом, хотя модель, допускающая такое продолжительное расширение, была бы более общей, расчеты с участием сильно связанного пространства-времени практически невозможны. «Но он идеально подходит для такого подхода AdS/CFT, — говорит Горациу Настасе из Международного государственного университета Сан-Паулу в Бразилии.

Нэстасе показал, как использовать дуальность AdS/CFT для изучения сильно связанного начального состояния Вселенной. Это возможно, потому что сторона CFT дуальности оказывается слабо связанной, что делает вычисления более удобными. Затем эти расчеты можно использовать для определения состояния AdS после, скажем, 70 с лишним 9 часов. 0011 e -складки. Нэстасе обнаружил, что сильно связанное пространство-время, расширяющееся как минимум в 72 e раз, может воспроизводить некоторые наблюдения из нашего собственного космоса с некоторой точной настройкой параметров модели; в частности, модель может соответствовать типу флуктуаций, наблюдаемых в космическом микроволновом фоне, ископаемом излучении Большого взрыва. «Это постоянная работа, — говорит Нэстасе. «Есть ряд вопросов, которые пока не ясны».

Физики надеются, что такие идеи помогут им разработать теорию квантовой гравитации для нашей вселенной, которая объединит общую теорию относительности с квантовой механикой. Отсутствие такой теории — одна из самых больших открытых проблем в физике. Одно фундаментальное открытие из AdS/CFT, лежащее в основе всей такой работы, заключается в том, что любая теория квантовой гравитации, скорее всего, будет голографической, поскольку она будет иметь двойное описание в форме теории с одним измерением меньше, без гравитации.

Сообщество AdS/CFT усердно работает над тем, чтобы обобщить соответствие пространствам-временям, которые лучше отражают нашу вселенную. В AdS исследователи могут создать пространство-время с космическими составляющими, такими как черные дыры, но пространство-время должно быть «асимптотически пустым», что означает, что по мере того, как человек удаляется все дальше и дальше от черной дыры, пространство становится пустым. «Описывая нашу собственную вселенную, мы предполагаем, что везде, насколько далеко вы идете, есть вещи», — говорит Ван Рамсдонк. «У вас никогда не закончатся галактики». Кроме того, в AdS пустое пространство имеет отрицательную кривизну, тогда как пустое пространство де Ситтера в нашей Вселенной в основном плоское.

Каким бы влиятельным ни было AdS/CFT, дуальность по-прежнему использует пространство-время, которое не описывает нашу собственную реальность. Малдасена надеется, что исследователи найдут подобное соответствие между пространством де Ситтера — пространством-временем, которое мы занимаем — и КТП.