- 27,727
- 46
- 8 Ноя 2022
Исследователи показали, как непрерывные параметры в квантовой гравитации могут возникать внутри самой теории, а не задаваться снаружи.
Эйнштейн считал, что у законов природы не должно быть «ручек настройки», которые физики произвольно подкручивают снаружи. Спустя почти век группа теоретиков показала, как такая идея может работать в одном из самых сложных разделов современной физики, квантовой гравитации.
Исследователь из Университета Кюсю Юя Кусуки и его коллеги пришли к выводу, что непрерывные параметры в теории не обязаны быть внешними числами, выбранными вручную. При определённых условиях параметры можно вывести из операторов внутри самой теории. Работа вышла в журнале Physical Review Letters.
Речь идёт не о готовой теории квантовой гравитации, а о важном математическом тесте. Физики давно пытаются объединить гравитацию с квантовой механикой и ожидают, что фундаментальные уравнения такой теории не должны зависеть от произвольных констант. Все числа, которые описывают мир на самом глубоком уровне, должны рождаться из физических полей и внутренних структур теории.
Для проверки этой идеи авторы обратились к конформной теории поля. Такой математический аппарат описывает системы, чьё поведение сохраняет общий вид при изменении масштаба. Конформные теории поля играют большую роль в теоретической физике, потому что через соответствие AdS/CFT связаны с моделями квантовой гравитации в пространстве анти-де Ситтера.
В некоторых конформных теориях поля существуют так называемые точно маргинальные операторы. Простыми словами, такие операторы позволяют плавно менять теорию, не разрушая её конформные свойства. В результате возникает целое семейство близких теорий, которое физики называют конформным многообразием.
Главный вопрос звучал так. Если существует гладкое семейство конформных теорий, значит ли такое семейство, что внутри теории обязательно есть оператор, который отвечает за плавное изменение параметра? Положительный ответ важен для квантовой гравитации, потому что тогда непрерывные параметры выглядят не как внешние настройки, а как следствие самой теории.
Кусуки работал вместе с Шотой Комацу из ЦЕРН, Марко Мейнеры из Туринского университета и Хироси Огури из Калифорнийского технологического института. Команда рассмотрела две близкие конформные теории и предположила, что между ними существует конформный интерфейс, то есть математическая граница, отделяющая одну теорию от другой. Когда две теории совпадают, такая граница становится тривиальной и исчезает.
Учёные также предположили, что некоторые корреляционные функции ведут себя гладко при исчезновении интерфейса. В рамках этих условий исследователи показали, что точно маргинальный оператор можно восстановить прямо из оператора смещения интерфейса. Такой оператор описывает, как граница между двумя теориями реагирует на небольшой сдвиг.
«Одна из главных задач современной физики состоит в том, чтобы понять, содержат ли законы природы свободно настраиваемые числа извне или такие величины возникают из самой теории. Наша работа показывает, что непрерывные изменения теории могут порождаться локальными операторами внутри теории», заявил Кусуки.
По словам исследователя, команда изучила реакцию интерфейса на малое смещение и построила оператор, который меняет параметр теории. Так физики нашли внутренний источник величины, которая раньше выглядела как свободно выбираемое число.
Работа не закрывает вопрос о квантовой гравитации целиком. Авторы прямо указывают, что результат пока доказан только для двумерных конформных теорий поля и опирается на набор математических предположений. Следующий шаг связан с проверкой похожего механизма в более общих конформных теориях.
Даже с этими ограничениями результат поддерживает старую эйнштейновскую интуицию. В фундаментальной физике свободные параметры всё больше выглядят не как цифры, которые можно вписать снаружи, а как следы внутренних процессов самой теории.
Эйнштейн считал, что у законов природы не должно быть «ручек настройки», которые физики произвольно подкручивают снаружи. Спустя почти век группа теоретиков показала, как такая идея может работать в одном из самых сложных разделов современной физики, квантовой гравитации.
Исследователь из Университета Кюсю Юя Кусуки и его коллеги пришли к выводу, что непрерывные параметры в теории не обязаны быть внешними числами, выбранными вручную. При определённых условиях параметры можно вывести из операторов внутри самой теории. Работа вышла в журнале Physical Review Letters.
Речь идёт не о готовой теории квантовой гравитации, а о важном математическом тесте. Физики давно пытаются объединить гравитацию с квантовой механикой и ожидают, что фундаментальные уравнения такой теории не должны зависеть от произвольных констант. Все числа, которые описывают мир на самом глубоком уровне, должны рождаться из физических полей и внутренних структур теории.
Для проверки этой идеи авторы обратились к конформной теории поля. Такой математический аппарат описывает системы, чьё поведение сохраняет общий вид при изменении масштаба. Конформные теории поля играют большую роль в теоретической физике, потому что через соответствие AdS/CFT связаны с моделями квантовой гравитации в пространстве анти-де Ситтера.
В некоторых конформных теориях поля существуют так называемые точно маргинальные операторы. Простыми словами, такие операторы позволяют плавно менять теорию, не разрушая её конформные свойства. В результате возникает целое семейство близких теорий, которое физики называют конформным многообразием.
Главный вопрос звучал так. Если существует гладкое семейство конформных теорий, значит ли такое семейство, что внутри теории обязательно есть оператор, который отвечает за плавное изменение параметра? Положительный ответ важен для квантовой гравитации, потому что тогда непрерывные параметры выглядят не как внешние настройки, а как следствие самой теории.
Кусуки работал вместе с Шотой Комацу из ЦЕРН, Марко Мейнеры из Туринского университета и Хироси Огури из Калифорнийского технологического института. Команда рассмотрела две близкие конформные теории и предположила, что между ними существует конформный интерфейс, то есть математическая граница, отделяющая одну теорию от другой. Когда две теории совпадают, такая граница становится тривиальной и исчезает.
Учёные также предположили, что некоторые корреляционные функции ведут себя гладко при исчезновении интерфейса. В рамках этих условий исследователи показали, что точно маргинальный оператор можно восстановить прямо из оператора смещения интерфейса. Такой оператор описывает, как граница между двумя теориями реагирует на небольшой сдвиг.
«Одна из главных задач современной физики состоит в том, чтобы понять, содержат ли законы природы свободно настраиваемые числа извне или такие величины возникают из самой теории. Наша работа показывает, что непрерывные изменения теории могут порождаться локальными операторами внутри теории», заявил Кусуки.
По словам исследователя, команда изучила реакцию интерфейса на малое смещение и построила оператор, который меняет параметр теории. Так физики нашли внутренний источник величины, которая раньше выглядела как свободно выбираемое число.
Работа не закрывает вопрос о квантовой гравитации целиком. Авторы прямо указывают, что результат пока доказан только для двумерных конформных теорий поля и опирается на набор математических предположений. Следующий шаг связан с проверкой похожего механизма в более общих конформных теориях.
Даже с этими ограничениями результат поддерживает старую эйнштейновскую интуицию. В фундаментальной физике свободные параметры всё больше выглядят не как цифры, которые можно вписать снаружи, а как следы внутренних процессов самой теории.
- Источник новости
- www.securitylab.ru
