„Es gibt einige Konfigurationen der Zukunft, die mit nichts in der Vergangenheit übereinstimmen“, sagte Cotler. „Es gibt nichts in der Vergangenheit, was sich zu ihnen entwickeln würde.“
Giddings hat ein ähnliches Prinzip vorgeschlagen, um paradoxe Zustände auszuschließen, denen er letztes Jahr bei der Untersuchung von Schwarzen Löchern begegnet ist. Er nennt es „Geschichte zählt“, und es besagt, dass ein gegebener Zustand des Universums physikalisch nur möglich ist, wenn es sich rückwärts entwickeln kann, ohne Widersprüche zu erzeugen. „Das war eine Art anhaltendes Rätsel“, sagte er. Strominger und Cotler „nehmen dieses Rätsel und verwenden es, um zu versuchen, möglicherweise eine neue Denkweise über die Dinge zu motivieren.“
Giddings ist der Meinung, dass der Ansatz weiterentwickelt werden sollte. So auch Dittrich, der vor einem Jahrzehnt zu ähnlichen Erkenntnissen über Isometrie kam, als er versuchte, a zu formulieren Spielzeugquantentheorie der Raumzeit mit ihrem Mitarbeiter Philipp Höhn. Eine Hoffnung ist, dass eine solche Arbeit schließlich zu der spezifischen isometrischen Regel führen könnte, die unser Universum regieren könnte – ein etwas komplizierteres Rezept als „0 geht an 01“. Eine echte kosmologische Isometrie, spekuliert Cotler, könnte verifiziert werden, indem berechnet wird, welche spezifischen Muster in der Verteilung der Materie am Himmel möglich sind und welche nicht, und diese Vorhersagen dann mit Beobachtungsdaten verglichen werden. „Wenn Sie genauer hinsehen, werden Sie dies finden, aber nicht das“, sagte er. „Das könnte wirklich nützlich sein.“
Zur Isometrie und darüber hinaus
Während sich solche experimentellen Beweise in der Zukunft ergeben könnten, werden die Beweise für die Isometrie in naher Zukunft eher aus theoretischen Studien und Gedankenexperimenten stammen, die zeigen, dass sie dazu beitragen, die Formbarkeit der Raumzeit mit den Amplituden der Quantentheorie zu kombinieren.
Ein Gedankenexperiment, bei dem Einheitlichkeit knarrend aussieht, betrifft Schwarze Löcher, intensive Materiekonzentrationen, die die Raumzeit in eine Sackgasse verzerren. Stephen Hawking berechnete 1974, dass Schwarze Löcher im Laufe der Zeit verdampfen und den Quantenzustand von allem, was hineinfällt, löschen – eine scheinbar eklatante Verletzung der Einheitlichkeit, die als bekannt ist Informationsparadoxon des Schwarzen Lochs. Wenn Schwarze Löcher Hilbert-Räume haben, die isometrisch reifen, wie Cotler und Strominger vermuten, könnten Physiker vor einem etwas anderen Rätsel stehen, als sie dachten. „Ich glaube nicht, dass es eine Lösung geben kann, die dies nicht berücksichtigt“, sagte Strominger.
Ein weiterer Preis wäre eine detaillierte Quantentheorie, die nicht nur beschreibt, wie der Kosmos wächst, sondern woher alles überhaupt kommt. „Wir haben kein Universum, und plötzlich haben wir ein Universum“, sagte Arkani-Hamed. „Was zum Teufel ist das für eine einheitliche Evolution?“
Arkani-Hamed seinerseits bezweifelt jedoch, dass der Austausch von Isometrie gegen Unitarität weit genug geht. Er ist einer der Leiter eines Forschungsprogramms, das versucht, sich von vielen grundlegenden Annahmen in der Quantentheorie und der allgemeinen Relativitätstheorie zu lösen, nicht nur von der Einheitlichkeit.
Welche Theorie auch immer als nächstes kommt, so vermutet er, wird eine völlig neue Form annehmen, so wie die Quantenmechanik eine saubere Abkehr von Isaac Newtons Bewegungsgesetzen war. Als anschauliches Beispiel dafür, wie eine neue Form aussehen könnte, verweist er auf ein Forschungsprogramm, aus dem hervorgegangen ist eine Entdeckung aus dem Jahr 2014 machte er zusammen mit Jaroslav Trnka, seinem damaligen Schüler. Sie zeigten, dass bei der Kollision bestimmter Partikel die Amplitude jedes möglichen Ergebnisses gleich dem Volumen eines geometrischen Objekts ist. Amplitueder genannt. Die Berechnung des Volumens des Objekts ist viel einfacher als die Verwendung von Standardmethoden zur Berechnung der Amplituden, die mühsam alle möglichen Auswirkungen einer Partikelkollision von Moment zu Moment rekonstruieren.
Interessanterweise gibt das Amplitueder zwar Antworten, die der Einheitlichkeit gehorchen, aber das Prinzip wird nicht verwendet, um die Form selbst zu konstruieren. Es gibt auch keine Annahmen darüber, wie sich Teilchen in Raum und Zeit bewegen. Der Erfolg dieser rein geometrischen Formulierung der Teilchenphysik eröffnet die Möglichkeit einer neuen Perspektive auf die Realität, die frei von den hochgeschätzten Prinzipien ist, die derzeit im Konflikt stehen. Forscher haben den Ansatz schrittweise verallgemeinert, um verwandte geometrische Formen zu untersuchen, die sich auf verschiedene Teilchen- und Quantentheorien beziehen.
„[It] kann eine andere Art sein, Einheitlichkeit zu organisieren“, sagte Cotler, „und vielleicht hat es die Saat, um darüber hinauszugehen.“
Ursprüngliche Geschichte Nachdruck mit freundlicher Genehmigung von Quanta-Magazin, eine redaktionell unabhängige Publikation der Simons-Stiftung dessen Aufgabe es ist, das öffentliche Verständnis der Wissenschaft zu verbessern, indem Forschungsentwicklungen und -trends in der Mathematik und den Natur- und Biowissenschaften behandelt werden.