Квантовая гравитация может быть классической в пяти измерениях

Квантовая теория и общая теория относительности Эйнштейна — два столпа современной физики, но их объединение остаётся нерешённой проблемой. Большинство подходов пытаются описать гравитацию в квантовых терминах, однако сама квантовая механика содержит парадоксы, такие как проблема измерения и нелокальность, подкреплённая теоремой Белла.

Художественное изображение двух запутанных частиц в пятимерной классической теории. Нелокальные корреляции между частицами, с точки зрения наблюдателя, возникают из строго локальных процессов вдоль мировых линий, связанных общим событием в прошлом. Автор: Филип Стрюббе.

В новой работе, опубликованной в Scientific Reports, физик Филип Стрюббе предлагает альтернативный путь. Вместо квантования гравитации он исследует возможность того, что и квантовые эффекты, и гравитация возникают из более глубокой классической структуры, существующей в более чем четырёх измерениях.

Идея заключается в добавлении пятого измерения как параметра эволюции. В этой расширенной модели частицы формируются из мировых линий, которые постепенно «фиксируются» по мере эволюции, в конечном итоге создавая стабильный классический мир, который мы наблюдаем. При этом в пятимерной картине все процессы остаются классическими.

Схематическая иллюстрация динамической эволюции четырёхмерного пространства-времени как функции дополнительного параметра эволюции. Автор: Филип Стрюббе.

В рамках этой теории удалось смоделировать два знаменитых квантовых эксперимента. Корреляции Эйнштейна-Подольского-Розена (EPR) возникают из-за распространения влияний вдоль мировых линий в пятом измерении, что для наблюдателя выглядит как мгновенная связь. В модели двухщелевого эксперимента интерференционная картина создаётся множеством взаимодействующих мировых линий, в то время как детектор регистрирует одну, создавая частицеподобный исход.

Гравитация в этой модели возникает через постепенную релаксацию гравитационного потенциала (или кривизны пространства-времени) относительно дополнительного параметра эволюции. Этот подход также даёт естественное объяснение однонаправленности течения времени.

Теория не только предлагает новое философское понимание, но и делает проверяемые предсказания, отличающиеся от стандартных подходов к квантовой гравитации. Например, в ней не возникает гравитационно-индуцированной запутанности, а также предполагается, что в двухщелевом эксперименте информацию о пути частицы можно, в принципе, получить через гравитационные измерения, не разрушая интерференционную картину.

Автор отмечает, что это лишь первый шаг. Необходима дальнейшая работа, чтобы проверить, может ли теория полностью воспроизвести успехи квантовой теории, включая Стандартную модель, и остаться справедливой в экстремальных условиях, таких как чёрные дыры.

Больше информации: Filip Strubbe, A five-dimensional classical framework for gravitational and quantum phenomena, Scientific Reports (2025). DOI: 10.1038/s41598-025-32860-8