Физика Научно-популярное Итальянский физик Т. Фавалли в своей диссертационной работе « On the Emergence of Time and Space in Closed Quantum Systems» предложил необычную, но строго формализованную идею: время и пространство могут быть не исходными элементами мира, а возникающими свойствами запутанности внутри замкнутых квантовых систем. Исследование развивает реляционный подход, согласно которому динамика определяется не внешними параметрами, а отношениями между подсистемами самой Вселенной. Отправной точкой является идея Пейджа и Вуттерса: глобальное состояние замкнутой квантовой системы может оставаться стационарным, но динамика появляется условно – как изменение одной части системы относительно другой, выполняющей роль внутренних часов. Автор обобщают эту концепцию и показывает, что сама структура запутанности может задавать эффективное внутреннее время, не опираясь на внешнюю временную ось. Ещё дальше идёт его трактовка пространственных степеней свободы. Пространство не постулируется заранее – оно возникает как сеть корреляций между подсистемами: степень взаимной информации определяет «близость», а глобальная конфигурация запутанности формирует эффективную геометрию. В этом смысле пространство – не фон, а способ организации квантовых отношений. Такой взгляд даёт новое понимание термализации. В замкнутой системе, лишённой внешнего времени, «переход к равновесию» описывается не фундаментальной эволюцией в заданном времени, а перестройкой внутренних корреляций. С точки зрения внешнего наблюдателя это выглядит как обычный процесс релаксации. Но в полной «безвременной» картине, где глобальное состояние остаётся неизменным, это изменение условных состояний, возникающее при выборе внутренних часов и при укрупнении описания. Другими словами: динамика не исчезает – но становится относительным понятием, определяемым структурой запутанности. Автор объединяет эти идеи в единые теоретические рамки, где время и пространство совместно возникают в глобально «безвременной» и «безмассовой» Вселенной. Модель сочетает методы квантовой информации, реляционной механики и сетевых описаний геометрии, предлагая согласованную картину эмерджентного квантового пространства-времени. Работа не претендует на замену общей теории относительности и не объявляет открытие окончательной теории. Но она демонстрирует, что привычные характеристики мира могут быть следствием более глубокой структуры запутанности – и открывает путь к новым формам описания динамики замкнутых квантовых систем. Для любителей формул В работе используется реляционный подход Пейджа–Вуттерса, в котором глобальное состояние замкнутой системыпредполагается стационарным: При разложении на «часы» и «систему» условное состояние системы при показании часов вводится как что приводит к обычному уравнению Шрёдингера: хотя никакого внешнего времени в теории нет – параметр возникает из корреляций между подсистемами. Эмерджентное пространство Пространственная структура задаётся не координатами, а графом подсистем . Между ними определяется взаимная информация: которая служит мерой «близости». Эффективная геометрия получается из матрицы корреляций: а в пределе большого числа узлов возникает риманова метрика. Термализация как перестройка корреляций но состояние подсистемы при укрупнении описания становится смешанным: Его энтропия фон Неймана, рост которой интерпретируется как термализация, отражает перераспределение запутанности, а не динамику в фундаментальном времени. Ключевой момент Эволюция появляется как свойство условных состояний, а геометрия – как свойство структуры запутанности. Глобальная картина остаётся безвременной: но относительные состояния и корреляционная структура между подсистемами дают наблюдаемую динамику и отсчитывают «внутреннее время». Работа Фавалли выделяется на фоне других подходов к квантовому пространству-времени тем, что объединяет несколько направлений, ранее существовавших разрозненно: механизм Пейджа и Вуттерса для эмерджентного времени, идеи типичности в статистической физике и информационный подход к геометрии, обсуждавшийся в контексте голографии и теории струн. Впервые все эти элементы сведены в единую математически непротиворечивую схему, применимую к самым общим замкнутым квантовым системам. С технической точки зрения работа демонстрирует, что ограничение на глобальный гамильтониан и запутанность между подсистемами достаточно для появления относительных временных параметров и эффективной пространственной структуры. Более того, в такой картине даже явления, обычно требующие классической геометрии – например, гравитационное замедление времени, – могут быть воспроизведены как квантовые эффекты внутри реляционной динамики. Этот результат имеет важные последствия для фундаментальной физики. Если время и пространство действительно могут рассматриваться как производные характеристики корреляционной структуры, то становится возможным новый подход к квантовой гравитации, в котором геометрия больше не задаётся заранее, а возникает как побочный эффект квантового взаимодействия и запутанности. Такой взгляд может оказаться полезным как для исследований чёрных дыр и информационного парадокса, так и для анализа квантовых систем отсчёта – направления, активно развивающегося в последние годы. Как ни фантастично это звучит, однозначно можно сказать, что эта работа продвигает вперёд программу реляционного описания пространства-времени, дополняя её рабочей и строго сформулированной моделью. Диссертация Т. Фавалли, принятая Университетом Неаполя «Федерико II», была номинирована как выдающаяся PhD-работа и издана в серии Springer Theses, что подчёркивает её научную значимость. Она не претендует на окончательное решение проблемы квантового пространства-времени, но предлагает редкий пример согласованной и экспериментально-ориентируемой структуры, в которой динамика, локальность и геометрия оказываются эмерджентными свойствами более фундаментального квантового описания. Теги: Source: https://habr.com/ru/news/975424/