Классическая иллюзия кролика и утки, где одно изображение можно интерпретировать как кролика или утку в зависимости от взгляда, раскрывает понятие дуальности, когда одна система может быть описана двумя противоположными подходами. В физике дуальность означает, что один физический объект может быть описан совершенно разными математическими формулами, и каждая из них раскрывает новые аспекты системы. Примером такой дуальности является знаменитая теория AdS/CFT , ставшая фундаментом современного понимания пространства-времени.
AdS/CFT, иногда называемая “голографической дуальностью”, связывает плоскую двумерную вселенную с эквивалентным трёхмерным “объёмом”, напоминающим голограмму. Эта теория утверждает, что каждая точка на плоскости соответствует определённой точке в пространстве, где действует другая физическая реальность – уже с кривизной, подобной гравитационным эффектам в нашем мире. Это противоречивое открытие поднимает вопросы: а не является ли наша Вселенная также “двойной”? Возможно ли, что существуют альтернативные её описания?
Особенность AdS/CFT в том, что уравнения, описывающие разные стороны дуальности, радикально различны. В одной версии Вселенная представлена лишь частицами, подчиняющимися квантовой теории поля (CFT). В другой – имеет структуру пространства-времени, где действуют законы гравитации. Тем не менее, расчёты на одной стороне всегда могут быть переведены на другую, как если бы у системы было две версии реальности.
Физики используют это соответствие для решения задач, которые иначе были бы невозможны. Например, столкновение атомных ядер – чрезвычайно сложное явление для стандартных квантовых методов. Но при помощи голографической дуальности его можно описать в терминах изгибающегося пространства-времени, а затем перевести результат в стандартную квантовую интерпретацию. Этот подход оказал сильное влияние на теоретическую физику и привёл к новым пониманиям поведения ядерных частиц.
Многие учёные полагают, что AdS/CFT может стать ключом к разгадке квантовой гравитации – одной из самых больших загадок современной физики. Квантовая гравитация в AdS-пространстве могла бы объяснить поведение чёрных дыр и даже структуру нашего пространства-времени, если её удастся перевести на “плоский” язык CFT. Однако пока этот подход, хотя и предлагает новые интерпретации, не решает все вопросы, так как возникает проблема с непротиворечивостью теорий в условиях присутствия гравитации.
Некоторые исследователи даже предлагают, что наше восприятие пространства-времени может быть иллюзорным. На практике именно квантовые частицы на границе пространства могут быть истинной сущностью бытия, тогда как пространство-время является их “проекцией” или “голограммой”.
Дуальности, подобные AdS/CFT, уникальны, но исследователи, такие как Дэниел Ранард и его коллеги, изучают, возможны ли другие подходы к системам, описывающим несколько различных реалий. Они обнаружили, что в квантовой физике дуальные описания очень редки: системы, которые можно разбить на части и описать локально, являются исключением. Это указывает на то, что привычные законы физики, как мы их знаем, не случайны, а представляют собой математическую и физическую “редкость”.
AdS/CFT позволяет по-новому взглянуть на устройство мира и ставит фундаментальные вопросы о природе реальности. Этот подход представляет собой значительный шаг в поисках теории, способной объединить законы квантовой механики и гравитации.