Семь измерений Вселенной: новая теория объясняет, куда исчезает информация в чёрных дырах

Человек живёт в мире четырёх измерений. Длина, ширина, высота — ими ограничено наше движение. Время — оно неумолимо ведёт нас от прошлого к будущему, и вернуться назад нельзя. Эту картину мира подарил нам Эйнштейн. Но группа физиков утверждает: на самом деле измерений семь. Просто три из них скрыты — свёрнуты так плотно, что ни один прибор их не видит. И именно эти невидимые слои реальности, как считают исследователи, разрешают парадокс, который мучает науку уже полвека.

Речь об информационном парадоксе чёрных дыр. В 1970-х годах Стивен Хокинг сделал открытие, которое перевернуло представления о космических безднах. Чёрные дыры не вечны. Они испаряются, излучая энергию, и со временем исчезают. Но здесь возникает противоречие. Квантовая физика гласит: информация не может быть уничтожена. Если вы сожжёте книгу, дым, пепел и тепло сохранят в себе каждое слово — информацию можно восстановить, хотя это невероятно сложно. Но если чёрная дыра испаряется полностью, она уносит всю накопленную информацию в небытие. Нарушается фундаментальный закон.

Полвека физики ломали голову. Решение, предложенное Рихардом Пинчаком из словацкого университета и его коллегами, радикально. Оно требует от Вселенной быть семимерной.

Вот как это работает. Пространство-время в теориях Эйнштейна — это четырёхмерная ткань, способная искривляться под действием гравитации. Но если добавить три свернутых измерения, эта ткань обретает новое свойство — кручение, которое физики называют торсионным полем. Пространство-время может не только изгибаться, но и закручиваться.

Когда чёрная дыра испаряется и сжимается до предела, её семь измерений сплетаются в узел. На определённом этапе, когда размеры становятся минимальными, кручение скрытых измерений порождает направленную наружу силу. Она не даёт объекту схлопнуться окончательно. Остаётся крошечный «огрызок» — примерно в десять миллиардов раз меньше электрона.

Этот узел из свёрнутых измерений продолжает хранить всю информацию, которую чёрная дыра поглотила за свою жизнь. Информация не исчезла. Чёрная дыра не исчезла полностью — она превратилась в микроскопический реликт. Парадокс разрешён.

Авторы теории идут дальше. Они утверждают: трёх скрытых измерений и торсионного поля достаточно, чтобы объяснить механизм, который даёт массу элементарным частицам — тот самый хиггсовский механизм, открытый в Большом адронном коллайдере.

Более того, остатки испарившихся чёрных дыр могут быть той самой тёмной материей, которую астрономы ищут уже полвека. Невидимая субстанция, составляющая 27 процентов массы Вселенной, возможно, состоит из миллиардов микроскопических узлов, сплетённых из семи измерений.

Если это так, то в природе должны существовать частицы Калуцы-Клейна — частицы с дополнительными измерениями. Их масса чудовищна. Примерно в сто триллионов раз тяжелее самой массивной из известных элементарных частиц. Это в десять миллионов раз превышает возможности Большого адронного коллайдера. Современная техника не способна их породить.

Остаётся надежда на космос. Следы семимерных структур, возможно, отпечатались в реликтовом микроволновом излучении — том самом эхе Большого взрыва. Или в первичных гравитационных волнах — древней ряби пространства-времени, которая возникла в первые мгновения существования Вселенной. Но технологии, способные выделить эти сигналы из шума, ещё не созданы.

Вопрос, который теория оставляет без ответа, висит в воздухе. Если Вселенная действительно семимерна, почему три измерения оказались свёрнутыми, а четыре — развёрнутыми? Что сделало время особенным, выделив его из остальных? И не скрываются ли в тех трёх крошечных слоях реальности силы, о которых мы пока даже не умеем спрашивать?