В 1911 году случилось странное событие, объяснение которому не найдено до сих пор. Все начиналось как обычно — группа обеспеченных туристов отправлялась в тур по Италии.

Их поездку организовывала компания "Санетти". Путешествие планировалось на поезде "Санетти", который выходил из Рима.

Всего было 3 вагона и 106 человек, выезжавших из отправной точки.

Поездка началась отлично, поезд вышел вовремя и соответствовал графику. Однако все изменилось, как только вагоны приблизились к тоннелю Ломбардии. После того, как состав заехал в тоннель, никто никогда не видел ни поезд, ни его пассажиров. Общественность была поражена: начали срочные поиски людей. Спасатели прошли через весь тоннель, но так и ничего не нашли.

Эта связь имеет принципиально технический характер, но она может иметь далеко идущие последствия для нашего понимания гравитации и даже всей Вселенной.

Чтобы проиллюстрировать эту связь, мы начнем… с черной дыры. Исследователи обнаружили, что при попадании одного бита информации в черную дыру, площадь ее поверхности увеличивается на очень точное значение: квадрат планковской длины (около 1,6 х 10-35 метра).

Поначалу факт увеличения черной дыры при падении в нее вещества или энергии может показаться не особо интересным. Однако удивительно здесь то, что в прямой пропорции с попавшей в черную дыру информацией увеличивается именно площадь ее поверхности, а не объем, что в корне отличается от любого другого из известных объектов во Вселенной. В случае большинства известных нам объектов справедливо утверждать, что при «поглощении» одного бита информации, объем объекта вырастет на единицу, а площадь его поверхности – всего на долю. Но в случае с черными дырами ситуация обстоит иначе. Как будто эта информация попадает не внутрь компактного объекта, а остается на его поверхности.

Голограмма – это изображение системы, полученное при помощи меньшего количества измерений, способное вместить в себя всю информацию из оригинальной системы. Например, мы живем в трех (пространственных) измерениях. Когда вы делаете селфи, камера смартфона делает двухмерный снимок вашего лица, но при этом не запечатлевает всю информацию, и когда позже вы рассматриваете ваш снимок и подбираете фильтр, вы не можете, например, увидеть свой затылок, как бы вы не крутили изображение.

Запись голограммы сохранила бы всю эту информацию. Даже будь она двухмерной, вы все равно смогли бы исследовать ее со всех углов в трех измерениях.

Описание черной дыры как голограммы может предоставить решение так называемому информационному парадоксу черных дыр – проблемы, связанной с тем, куда девается информация при попадании вещества за горизонт событий. Однако, это отдельная тема. Концепция черной дыры, как голограммы также является хорошим примером, который стоит помнить при рассмотрении всей Вселенной.

Связь между ответвлениями физики на первый взгляд не связанных между собой, о которой говорилось в начале это статьи – это другое применение голографических приемов, известное как AdS/CFT-соответствие.

AdS означает «антидесситоровское пространство» - частное решение уравнений Общей теории относительности Эйнштейна, описывающее абсолютно пустую вселенную с отрицательной кривизной пространства. Это довольно скучная вселенная: в ней нет вещества или энергии, а параллельные линии в итоге расходятся из-за геометрии, лежащей в ее основе. Пусть оно и не описывает Вселенную, в которой мы живем, для начала это уже какая-то вселенная. И у этой модели есть необходимые математические свойства для осуществления связей, необходимых теоретикам.

Другой стороной этого соответствия является система, известная как конформная теория поля (conformal field theory, CFT). Теоретическая физика не очень аккуратна с теориями полей – это те самые молоты, при помощи которых ученые забивают множество квантовых гвоздей, используемых для описания трех из четырех сил природы. У электромагнетизма, сильного ядерного взаимодействия и слабого ядерного взаимодействия есть описания в теории поля, которые активно использовались в течение последних 50 лет.

Теперь, когда мы разобрались со всеми нужными определениями, давайте рассмотрим, почему эта связь так важна.

Скажем, вы пытаетесь решить очень сложную задачу вроде квантовой гравитации при помощи теории струн, которая в свою очередь является попыткой объяснить все фундаментальные взаимодействия и частицы во Вселенной с точки зрения маленьких вибрирующих струн. На самом деле, это настолько сложная задача, что до сих пор никто не нашел ей решения, несмотря на десятилетия попыток. AdS/CFT-соответствие говорит нам, что для того, чтобы избежать невероятной головной боли, можно использовать голографический прием.

Вместо того, чтобы пытаться решить проблему квантовой гравитации в нашей трехмерной Вселенной, AdS/CFT-соответствие позволяет нам переключиться на эквивалентную проблему на границе вселенной, где:

А) присутствует всего два измерения;

Б) отсутствует гравитация.

Именно, на границе нет гравитации. Умопомрачительно сложная математика теории струн замещается набором просто безумно сложных уравнений теории поля. Далее, у вас появляется возможность решить свои задачи без того, чтобы в них вмешивалась гравитация, и перенести полученный результат в нормальную трехмерную Вселенную и сделать предсказания.

Звучит все это, как чудесная идея: обмануть природу, обойдя гравитационные махинации. Более того, это может оказаться замечательным способом «решить» квантовую гравитацию. Однако тут есть несколько моментов. Во-первых, вы не живете во вселенной с антидесситоровским пространством. Наша Вселенная полна вещества, излучения и темной энергии, и обладает практически идеальной плоской геометрией. Существует ли похожее соответствие, которое работает в нашей реальной Вселенной? Возможно, и теоретики усердно работают над ее поисками.

Модель голографической вселенной в AdS/CFT-соответствии / © Alfred T. Kamajian

Во-вторых, «граница», о которой говорится в AdS/CFT-соответствии, – это космологический горизонт, граница того, что мы можем видеть в нашей наблюдаемой Вселенной. И все бы ничего, но мы живем в динамическом пространстве-времени с постоянно расширяющимся пространством, где граница постоянно смещается. Современные теории пока не очень хорошо справляются с этим моментом.

И в-третьих, когда вы переходите от полностью описанной антидеситтеровской вселенной к более простой пограничной модели, к которой применима конформная теория поля, новые наборы уравнений разрешимы только в принципе. И они вполне могут оставаться такими же невероятно сложными для решения. Так что, если вы срезали угол и обошли гравитацию, это не означает, что вы уже со всем разобрались. А иначе теоретики, работающие в этой области, давно бы уже нашли единое решение этой проблемы.

Итак, живем ли мы в голограмме? Даже, если связь AdS/CFT-соответствия окажется плодотворной для работы с квантовой гравитацией, и если ученые смогут найти способ обойти сложности и сделают эту технику соответствующей Вселенной, в которой мы живем, это не будет значить, что мы действительно живем в голограмме. Другими словами, если AdS/CFT-соответствие предоставляет удобный способ решения проблем с гравитацией, это вовсе не означает, что наша Вселенная с гравитацией и тремя пространственными измерениями – иллюзия, и мы на самом деле живем на двухмерной границе без гравитации.

Математические аппараты, насколько бы полезными они не были, не обязательно точно диктуют то, как нам следует воспринимать фундаментальную природу реальности. Если голографические принципы полезны для решения задач, это не означает, что мы живем в голограмме. И даже, если бы мы действительно жили в голограмме, мы все равно вряд ли смогли бы заметить разницу.

От чего у кедов белый носок из резины? Кто придумал украшение батона нарезными полосками?

Данные вопросы время от времени задает себя каждый обыватель. Пришло время узнать немного больше про привычные вещи, с которыми приходится сталкиваться каждый день.

Поверьте, они обладают удивительной историей происхождения, которая заставит абсолютно по-новому взглянуть на предметы, присутствующие в каждом интерьере.

1. Расположение букв на клавиатуре персонального компьютера в хаотичном порядке.

Пользователи предполагают, что в центре находятся буквы, которые являются более частыми для употребления, но это заблуждение. Первые машинки для печатания содержали клавиши, расставленные по алфавиту. При этом рычажки, находящиеся рядом, задевали друг друга и мешались спокойно печатать. Это привело к появлению привычной раскладки. Необходимо отметить, что ее содержит не только клавиатура компьютера, но и некоторые модели телефонов. Несмотря на отсутствие оптимальности, изменять ее не планируют. По крайней мере, в ближайшее время.

2. Овальные «заплатки» на локтях рукавов одежды.

Данную моду ввели военные. В силу рода службы они часто ползали на локтях, из-за чего ткань протиралась. Пришлось пришивать на рукава дополнительный слой ткани. Кроме военных эта идея пришлась по вкусу охотникам. Спустя несколько лет студенты начали красоваться одеждой с заплатками, стремясь показать свою оригинальность.

3. Мороженое в вафельном стаканчике.

В конце 19 века лакомство продавалось в многоразовых стаканчиках из стекла. Их возвращали обратно продавцу, который мог лишь сполоснуть посуду и снова продать мороженое. В начале 20 века произошла ситуация, из-за которой стаканчиков не хватало. Стояла невыносимая жара, а покупатели все прибывали. Продавец вафель, который торговал своей продукцией рядом, придумал идеальное решение. Он изготовил вафельный конус и поместил в него мороженое. Результат порадовал не только покупателей, но и врачей, которые устали лечить туберкулез, возникающий из-за использования многоразовых стаканчиков.

4. Резиновый носок у кед.

Данная обувь когда-то была распространена лишь среди баскетболистов. Резина – материал, который позволяет защитить пальцы. Их могли отдавить во время напряженной игры. Первоначально использовалась твердая резина и носок мало чем отличался от цветовой гаммы обуви. На сегодняшний день белый цвет – скорее дань красоте.

5. Пупырышки на нижней части бутылок.

Это не является маркировкой для слабовидящего человека. Выпуклая точка означает номер формы, что позволяет забраковать дефектную бутылку. Делается для удобства работников.

6. Раздвоенный низ парки.

Данный вид куртки – излюбленная одежда неформалов и большинства представителей современной молодежи. Многие недоумевают наличием удлинения сзади и веревочек на обоих краев. Прародитель парки – куртка американских военных, которые воевали в Корее в 1950-годы. Фалды верхней одежды были длиннее. Это позволяло завязать их на бедрах, чтобы согреться. На сегодняшний день куртка изменилась внешне, но по-прежнему пользуется популярностью.

7. Полоски на батоне.

Кое-кто считает, что хлебобулочное изделие покроется трещинами во время выпечки, если не проделать надрезы. Другие полагают, что данные знаки – отличие батонов от иных видов выпечки. Есть вероятность, что вторая версия более правдива.

8. Кисти на лоферах.

Нильс Тверангер был вдохновлен внешним видом рыбаков из Норвегии. Она содержала веревочку, которая при затягивании позволяла закрепить обувь на ноге. В результате скрещивания рыбацких ботинок и мокасинов индейцев, появились лоферы. Шнурок перестал быть полезным и трансформировался в две кисточки, несущие скорее декоративную функцию.

9. ПИН-код, состоящий из 4 цифр.

В 1996 появилась мысль придумать шифр безопасности для обеспечения защиты доступа к счету в банке. Первоначально он состоял из шести цифр, но люди посчитали, что подобный код сложен для запоминания. Пришлось сократить до четырех цифр.

10. Наличие меха по краям капюшона.

Опушка из меха – изобретение жителей северных стран Европы. Они изготавливали утепленную одежду, но лицо было незащищенным во время порывов ветра. Для полноценной защиты была придумана оторочка для капюшона и меха, чтобы задержать теплый воздух у щек, лба, подбородка. На сегодняшний день подобная отделка применяется для эстетической цели.

11. Отличие жвачки «Турбо» от конкурентов.

Как выяснилось, форма – это след от шины автомобиля. Столь оригинальное решение позволило приобрести немало поклонников именно данной жвачки.

12. Крендель и его необычный вид.

В Средневековье один монах решил порадовать своих братьев выпечкой в форме рук, что скрещены в молитве. У мужчины ушла немало времени, чтобы выдать действительно качественный и вкусный результат своих плодов. Парадоксально, но ему это удалось. Хлебобулочное изделие оценили по достоинству. Можно подумать, что крендель не схож с замыслом, который вкладывал в него повар, но это заблуждение. В те времена монахи скрещивали руки и укладывали их на плечи.

13. Копилка в форме свиньи.

Великобритания. Средневековье. Горожане стремятся беречь накопления в глиняном горшке, название которого в переводе звучало как «рыжая глина». Несмотря на исчезновение данного вида посуды, сочетание слов сохранилось. Копилки начали производить в форме поросят. Удивительный случай. Сначала возникло название, а затем предмет.