Грег Иган, пожалуй, самый твердый фантаст среди всех, что мне известны. А поскольку с твердой веткой фантастики у меня не очень (полный ноль в физике) и я стремлюсь раздвигать собственные границы, я решила помучить себя переводом этой малышки. Должна сказать, что впервые в жизни я так слабо понимала, о чем в оригинале вообще речь. Но с помощью нейронки (Айя) и Гугла как-то сотворила то, что вы увидите ниже.
В процессе я поняла, что миниатюра полностью входит в роман Игана "Лестница Шильда", переведенный на русский К. Сташевски.
Итак:
Вариант от Сташевски прикреплен внизу поста
Критика приветствуется.
Только соединить
Грег Иган
Знаменитый совет Э. М. Форстера «Только соединить!»* начинает казаться излишним. Недавно прошла первую экспериментальную проверку теория, согласно которой фундаментальные строительные блоки Вселенной можно описать при помощи математических структур, известных как графы, а их единственная задача — соединять.
Граф представляет собой набор точек, называемых узлами или вершинами, между которыми проведены линии, называемые ребрами. Такие мелочи как длина и кривизна последних не учитываются. Единственное значимое отличие одного графа от другого — связи между вершинами. Количество ребер, собранных в конкретном узле, называется его валентностью.
В квантовой теории графов (КТГ) как конфигурацию пространства, так и все поля материи для него можно представить в виде комбинации графов. Своим нынешним состоянием теория обязана работам яванского математика Куснанто Сарумпета**, который с 2035 по 2038 годы опубликовал серию из шести статей и показал, что и общую теорию относительности, и стандартную модель физики элементарных частиц можно рассматривать как приближения КТГ.
Удивительная предыстория его графов уходит корнями в представления Майкла Фарадея о «силовых линиях», возникающих между точками электрического поля, и в теорию Уильяма Томпсона об атомах как вихрях в эфире. Более поздняя предпосылка — спиновые сети Роджера Пенроуза, математическая модель из трехвалентных графов, каждое ребро которых помечено полуцелым числом, соответствующим возможному значению спина квантовой частицы. Пенроуз изобрел эти сети в начале 1970-х годов и показал, что множество всех направлений в пространстве можно сгенерировать на основе простых комбинаторных принципов, представляя обмен спином между двумя частями большой сети.
Далее обобщения спиновых сетей появились в некоторых вариантах квантовой теории поля. Аналогично тому, как волновая функция присваивает амплитуду каждому возможному положению частицы, спиновая сеть, внедренная в область пространства, может присваивать амплитуду каждой возможной конфигурации поля. Определенные таким образом квантовые состояния сформированы линиями потока, проходящими вдоль ребер сети.
В 1990-х годах Ли Смолин и Карло Ровелли пришли к схожему результату, разрабатывая теорию петлевой квантовой гравитации, в которой состояния спиновой сети получили простую геометрическую интерпретацию: площадь любого объекта всецело определяется ребрами сети, пересекающими его. Эти ребра можно рассматривать как квантованные «линии потока**** площади», то есть в теории квантовой гравитации площадь и другие геометрические измерения имеют дискретный спектр значений. Следовательно, имеет смысл квантовать и топологию, при этом узлы и ребра сети заменяют обычное представление о пространстве как о континууме точек.
Первые десятилетия нового тысячелетия ознаменовались новаторскими работами Джона Баэза, Фотини Маркопулу, Хосе-Антонио Сапаты и других, чьи исследования динамических законов, управляющих эволюцией спиновых сетей, позволили определить для процесса превращения квантовые амплитуды. В 2030-х годах Сарумпет обобщил результаты предшественников и создал новую модель, основанную на графах произвольной валентности с немаркированными ребрами.
Геометрию трехмерного пространства моделируют четырехвалентные графы (см. рисунок), в которых из каждой вершины выходят четыре ребра, очерчивающих грани «квантового тетраэдра». Использование графов с более высокой валентностью сопряжено с риском бурного роста нежелательных измерений, но Сарумпет вывел простой динамический закон, согласно которому при средней валентности, равной четырем, графы всегда стабильны. Впрочем, трехвалентные и пятивалентные вершины, названные «допантами»*** по аналогии с примесями, вводимыми в полупроводники, в соответствии с правилами Сарумпета, могут объединяться в специальные устойчивые структуры, образуя замкнутые, часто завязанные цепочки с переменной валентностью. Эти петли из допантов, классифицированные по их симметрии и взаимодействию, идеально соответствуют частицам стандартной модели.
Поскольку зона, ассоциированная с ребрами квантового графа, составляет порядка нескольких квадратных планковских длин, что примерно в 10-50 раз меньше площади поверхности атома водорода, когда-то высказывались опасения, что выводы КТГ на столетия останутся не доказанными проверкой. Однако в 2043 году компьютерное моделирование выявило новый класс «полимерных состояний»: длинные открытые цепочки допантов, что, по предварительной оценке, обладают энергиями и периодами полураспада, которые могут быть созданы и обнаружены с помощью текущей технологии.
На сегодняшний день поиск таких полимерных состояний, начатый в 2049 году на Орбитальном ускорительном комплексе, принес первые результаты (см. Дж. Квант, «Графы 15», 2050, с. 7895-7899). Если их удастся повторить, графы Сарумпета станут не только самым элегантным описанием Вселенной, но и наиболее вероятным.
________________
* Имеется в виду Эдвард Морган Форстер (англ. Edward Morgan Forster, 1879 -1970) — английский писатель, которого занимала неспособность людей различных социальных (классовых, этнических) групп понять и принять друг друга. Фраза «Только соединить!» (Only connect) встречается в его романе 1910 года «Говардс Энд»: «Только соединить! Вот и все, к чему сводилась ее проповедь. Только соединить прозу и страсть, и тогда обе они возвысятся и мы увидим человеческую любовь в ее наивысшем проявлении. Больше не надо будет жить обрубками. Только соединить, и тогда оба — и монах, и животное, — лишенные изоляции, которой является для них жизнь, умрут». (дано в пер. Н. Жутовской)
** Куснанто Сарумпет (Kusnanto Sarumpaet) — это имя также появляется в романе Г. Игана «Лестница Шильда», служащем идейным продолжением миниатюры. Имя дано, как в единственном переводе романа (Е. Сташевски).
***Допант — модифицирующая добавка, повышающая удельную электрическую проводимость или оптические свойства материала. Добавляется в очень малых концентрациях.
**** Линии потока—мнимые линии, используемые как способ объяснения поведения магнитных и других полей. Их понятие основано на модели произведенных линий, когда магнитные частицы распределены над постоянным магнитом. Иногда называются магнитными силовыми линиями.
цитировать
свернуть ветку