Квантовый мир. Невероятная теория в самом сердце мироздания

Может ли квантовая механика рассказать нам, что произошло до Большого взрыва?

Общая теория относительности утверждает, что Вселенная началась с сингулярности, где все ее вещество и энергия были сжаты в точку. Она также гласит, что законы физики нарушаются на сингулярности, так что невозможно предсказать, что там случилось.

Но некоторые космологи предполагают, что там произошел «большой отскок», в котором наша Вселенная выросла из пепла раннего космоса, а он в свою очередь закончился «большим сжатием» – процессом, который должен повториться, когда нынешней Вселенной придет конец. «Большой отскок» был смоделирован с использованием петлевой квантовой гравитации, но этот подход потерпел неудачу, когда физики изучили детали.

Новая идея от Нила Турока из Института теоретической физики в Ватерлоо (Канада) и Стеффена Гилена из Имперского колледжа Лондона также дает нам толчок. Они используют принцип физики элементарных частиц: на очень высоких энергиях вещество ведет себя как свет. В частности, оно перестает зависеть от масштабов – уравнения, описывающие его поведение, те же самые, независимо от энергии света или размера Вселенной, его содержащей. Согласно Туроку, это означает, что Вселенная может сжаться до нуля и появиться снова, а свет при этом ничего не узнает.

Применяя этот принцип к полностью гладкой и одинаковой во всех направлениях Вселенной, они предсказывают космос, отскакивающий через сингулярность посредством процесса, подобного квантовому туннелированию, позволяющему электронам проходить сквозь стены или другие барьеры. Следующий шаг – отбросить некоторые из тех предположений и попытаться сделать Вселенную с квантовыми флуктуациями, приводящими к возникновению крупномасштабных структур, например галактик.

Заключение

Из математического маневра Макса Планка, совершенного в далеком 1900 году, вырос совершенно новый взгляд на мир, где наша надежная старая добрая реальность заменена на неопределенности, «раздвоенные личности» и жуткие связи, которые могут протягиваться через космос.

Вот уже более века квантовая механика правит микромиром частиц, но сейчас, благодаря новому расцвету квантовых технологий, дело идет к ее проникновению еще дальше в макромир: в форме повседневных потребительских устройств, сообщающих, где мы и сколько времени, обнаруживающих закопанные сокровища, заглядывающих за угол и с легкостью проводящих вычисления, которые когда-то были неосуществимы.

Даже сейчас, когда мы учимся использовать всю таинственность квантовой механики, среди нас нет общего согласия насчет того, что на самом деле эта теория означает. Указывает ли она на особый статус сознания или на вереницу трамплинов, ведущих частицу, или, может быть, на множественность вселенных? Ставит ли она под угрозу причинность? Есть ли более фундаментальный уровень, лежащий за квантовым? Кажется, что наши идеи находятся в своего рода квантовой суперпозиции.