Симметрия считается одним из руководящих принципов в раскрытии фундаментальных законов природы. В физике она означает, что законы — как отражения в зеркале — остаются равны себе, но меняют сторону после применения. Ученые, ищущие законы, которые могли бы объяснить и микроскопический мир элементарных частиц, и макроскопический мир Вселенной, надеются, что они будут обладать свойством симметрии. Однако исследование теоретиков из Университета Токио (Япония) и из MIT (США) доказывает, что на самом фундаментальном уровне у природы нет симметрии, пишет Phys.org.

В физическом мире действуют четыре фундаментальных взаимодействия: электромагнитное, сильное и слабое, а также гравитация. Последнее — единственное, которое не имеет объяснения на квантовом уровне. Ее действие на большие объекты — планеты или звезды — можно заметить относительно легко, но в мире элементарных частиц все гораздо сложнее.

Для того чтобы понять работу гравитации на квантовом уровне, физики из США и Японии начали с голографического принципа, который объясняет трехмерные феномены воздействия гравитации на двухмерное пространство, не подверженное гравитации. Это не точное воспроизведение нашей Вселенной, но достаточно близкое, чтобы исследовать ее основные аспекты.

Ученые доказали, что если гравитационная теория подчиняется голографическому принципу, симметрия невозможна.

Предшествующее исследование обнаружило точную математическую аналогию между голографическим принципом и квантовыми кодами, исправляющими ошибки, которые защищают информацию в квантовом компьютере. Новейшая работа показывает, что такие квантовые коды несовместимы ни с какой симметрией. Это значит, что такая симметрия невозможна в квантовой гравитации.

Вывод ученых имеет ряд важных последствий: в частности, он предсказывает, что протоны сохраняют стабильность, не распадаясь на другие элементарные частицы, а также то, что магнитные монополи существуют.

Австрийские ученые смогли объединить ключевые элементы двух теорий: квантовой механики и гравитации. Они установили, что когда массивный объект помещается в квантовую суперпозицию вблизи часов, их временной порядок может стать истинно квантовым, в противоположность любому классическому описанию.