На примере голографического принципа, который по сути отменяет одно из измерений пространства – мы видим что привычная нам реальность существенно отличается от настоящей реальности. Если может исчезнуть одно из трех пространственных измерений, то не означает ли это такую же эфемерность остальных двух?
Этот вопрос является достаточно тонким. В общих чертах, от одного из измерений 3D мира удается избавиться благодаря тому что мы жертвуем гравитацией. Получившийся эквивалентный 2D мир уже лишен гравитации, поэтому повторить тот же самый голографический «трюк» по отношению к 2D миру (чтобы, в свою очередь, получить 1D мир) не представляется возможным.
Таким образом, оставшихся два пространственных измерения являются фундаментальным свойством мира. Тем не менее оказывается, что даже эти, фундаментальные пространственные измерения обладают эмерджентной природой, вытекающей из более базовых законов квантовой механики.
Рассмотрим понятие «квантовой связанности» (quantum entanglement).
Квантовая связанность - это свойство квантовых систем, при котором квантовые состояния двух объектов являются зависимыми друг от друга. Например, два квантово связанных друг с другом фотона, находящихся на противоположных концах Вселенной, мгновенно «чувствуют» друг друга – измерение спина одного из фотонов мгновенно изменит спин другого фотона. В некотором, а точнее даже буквальном смысле, квантово связанные друг с другом объекты являются одним целым. Если интерпретировать квантовую систему как информационную систему, то две квантово связанные частицы разделяют друг с другом общий адрес памяти. Хранящаяся в этом адресе информация о частицах описывает их как одно целое, они в буквальном смысле являются одной частицей.
Отталкиваясь от голографического принципа, какие параллели можно установить между эквивалентными описаниями Вселенной в 3D и 2D? В частности, каким образом голографическая поверхность кодирует третье, исчезнувшее пространственное измерение?
Оказывается, что двум соседним ячейкам 3D пространства соответствует пара квантово связанных друг с другом частиц из 2D мира! Этот результат раскрывает суть пространства (которое, как мы заметили выше, является эмерджентным феноменом).
Пространство – это ничто иное как квантовая связанность частиц друг с другом! Другими словами, пространство содержится во взаимных связях квантовых частиц. Ткань нашего пространства является неразрывной благодаря тому, что частицы, образующие эту ткань, квантово связаны друг с другом. Если бы частицы не были связаны друг с другом, это отразилось бы распадом Вселенной на полностью изолированные друг от друга атомы пространства-времени.
Вышесказанное проливает свет на то, почему квантово связанные частицы мгновенно «чувствуют» друг друга даже на огромных расстояниях. Все дело в том, что на самом деле между ними нет никакого расстояния! Их взаимная связь означает их непосредственное соседство в пространстве, даже если их разделяет расстояние в несколько световых лет.
Леонард Сасскинд (один из первооткрывателей теории струн) и вышеупомянутый выше Малдацена распространили полученный результат также на макроскопические объекты. В ОТО существуют т.н. «кротовые норы» (wormholes) – туннели в пространстве-времени, напрямую связывающие два объекта друг с другом (независимо от разделяющего эти объекты расстояния в обычном пространстве). Так, согласно ОТО, «кротовая нора» может напрямую соединять две черные дыры, расположенные друг от друга в удаленных участках Вселенной.
Открытие Сасскинда и Малдацены состоит в том, что «кротовая нора» эквивалентна квантовой связанности объектов, расположенных на обоих концах «кротовой норы». Эта гипотеза известна под названием ER=EPR (ER – Einstein-Rosen bridge – альтернативное название «кротовой норы»; EPR – Einstein, Podolsky, Rosen – фамилии авторов, открывших феномен квантовой связанности).
Согласно гипотезе ЕR=EPR, две черные дыры, соединенные друг с другом «кротовой норой», также связаны друг с другом квантово. Таким образом макроскопический феномен ОТО («кротовая нора») ассоциируется с явлением известным из микроскопического мира (квантовая связанность).
И наоборот, квантовая связанность двух микроскопических частиц означает что между ними существует «кротовая нора» (которая до сих пор считалась макроскопическим феноменом ОТО).
Итак, пространство содержится в связях между частицами. Полная квантовая связь двух частиц делает их «соседями» в пространстве. Опосредованная другими частицами связь означает их пространственное удаление. Носителем пространства в нашей Вселенной является физический вакуум, состоящий из бесконечного множества виртуальных частиц («ячеек пространства»). Таким образом, ткань физического пространства образована квантовыми связями между виртуальными частицами.
В заключение отметим, что для нас физическое пространство ассоциируется со свободой перемещения. Но на самом деле, физической пространство обладает двойственной природой. Пространство – это не только свобода перемещения, но также и мера разделенности. Находясь в заданной точке на оси Х, я могу иметь контакт только с двумя непосредственными соседями – слева и справа. Тогда как до удаленных соседей мне предстоит еще добраться, преодолевая расстояние.
В следующей главе мы рассмотрим альтернативу физическому пространству – пространство духовного мира, в котором все элементы квантово связаны друг с другом в одно целое. Обитателям этого мира для взаимодействия не требуется внешнее, формальное пространство – они являются пространством друг для друга.