Кіріспе

Анти-де-Ситтер кеңістігіндегі гравитация теориясы мен конформдық өріс теориясының арасындағы дуалдық. Теориялық физикада анти-де-Ситтер/конформдық өріс теориясының сәйкестігі (жиі AdS/CFT деп қысқартылады) – екі түрлі физикалық теория арасындағы болжамды қатынас. Бір жағынан, анти-де-Ситтер кеңістіктері (AdS) кванттық гравитация теорияларында қолданылады, олар string theory немесе M теориясы тұрғысынан құрастырылған. Сәйкестіктің екінші жағында конформдық өріс теориялары (КӨТ) орналасқан, бұл кванттық өріс теориялары, соның ішінде элементар бөлшектерді сипаттайтын Янг-Миллс теорияларына ұқсас теорияларды қамтиды. Бұл дуалдық – string theory және кванттық гравитацияны түсінудегі маңызды қадам. Ол белгілі бір шешімдерде string theory-нің бұзылмаған формулировкасын ұсынады және Голографиялық принциптің ең сәтті жүзеге асырылуы болып табылады, бұл идеяны алғаш Джерард 'т Хоофт ұсынды және Леонард Сускинд дамытты. Сонымен қатар, бұл күшті байланысқан кванттық өріс теорияларын зерттеу үшін қуатты құралдар жиынтығын ұсынады. Дуалдықтың көптеген пайдалылығы оның күшті-әлсіз дуалдық екендігімен байланысты: кванттық өріс теориясының өрістері күшті өзара әрекеттескенде, гравитациялық теориядағы өрістер әлсіз өзара әрекеттеседі, демек математикалық тұрғыдан қарастыру оңайырақ. Осы факт ядролық физика мен конденсирленген зат физикасының көптеген аспектілерін зерттеу үшін қолданылды, олардың мәселелері string theory-де математикалық тұрғыдан қарастыруға ыңғайлы мәселелерге ауыстырылды. AdS/CFT сәйкестігін алғаш 1997 жылдың соңында Хуан Малдасена ұсынды. Сәйкестіктің маңызды аспектілері Стивен Губсер, Игорь Клебанов және Александр Поляковтың, сондай-ақ Эдвард Виттеннің еңбектерінде жан-жақты сипатталды. 2015 жылға қарай Малдасенаның мақаласына 10 000-нан астам сілтеме жасалды, ол жоғары энергиялық физика саласындағы ең көп сілтеме жасалған мақалаға айналды. 2024 жылға қарай Малдасенаның мақаласы 24 000-нан астам сілтемеге ие болды. AdS/CFT сәйкестігінің ең танымал мысалы – AdS5/CFT4 сәйкестігі: 3+1 өлшемдегі N = 4 суперсимметриялық Янг-Миллс теориясы мен AdS5 × S5 кеңістігіндегі IIB типті суперқұбылма теориясы арасындағы қатынас.

Кванттық ауырлық және тізбектер

Қазіргі заманғы гравитация туралы түсінік Альберт Эйнштейннің жалпы салыстырмалылық теориясына негізделген. 1915 жылы қалыптасқан жалпы салыстырмалылық теориясы, гравитацияны кеңістік пен уақыт геометриясы, яғни кеңістік-уақыт тұрғысынан түсіндіреді. Ол Исаак Ньютон және Джеймс Клерк Максвелл сияқты физиктер дамытқан классикалық физика тілінде жазылған. Басқа гравитациялық емес күштер кванттық механика аясында түсіндіріледі. ХХ ғасырдың бірінші жартысында бірнеше физиктер дамытқан кванттық механика, физикалық құбылыстарды ықтималдыққа негізделген, түбегейлі басқаша тәсілмен сипаттауға мүмкіндік береді. Кванттық гравитация – физиканың, гравитацияны кванттық механика принциптерін қолдана отырып сипаттауға тырысатын саласы. Қазіргі уақытта кванттық гравитацияға танымал тәсіл – ішек теориясы, ол элементар бөлшектерді нөлдік өлшемді нүктелер емес, бір өлшемді нысандар – ішектер ретінде модельдейді. AdS/CFT сәйкестігінде, әдетте, ішек теориясы немесе оның заманауи кеңейтілімі – М теориясынан туындаған кванттық гравитация теориялары қарастырылады. Күнделікті өмірде кеңістіктің үш таныс өлшемі бар (жоғары/төмен, сол/оң және алға/артқа), сондай-ақ уақыттың бір өлшемі бар. Осылайша, қазіргі физика тілінде кеңістік-уақыт төрт өлшемді дейміз. Ішек теориясы мен М теориясының ерекшелігі – бұл теориялар математикалық тұрақтылықтары үшін кеңістікте қосымша өлшемдерді қажет етеді: ішек теориясында кеңістік-уақыт он өлшемді, ал М теориясында – он бір өлшемді. AdS/CFT сәйкестігінде пайда болатын кванттық гравитация теориялары, әдетте, ішек және М теориясынан «жинақтау» деп аталатын процесс арқылы алынады. Бұл кеңістік-уақыттың тиімді түрде азырақ өлшемдері бар және қосымша өлшемдер шеңберлерге «жиырылған» теорияны тудырады. Жинақтаудың стандартты аналогиясы – бақша шлангісі сияқты көп өлшемді нысанды қарастыру. Егер шланг жеткілікті қашықтықтан қарасақ, ол тек бір өлшемді – ұзындығы бар сияқты көрінеді, бірақ шлангқа жақындағанда, оның екінші өлшемі – шеңбері бар екенін байқаймыз. Осылайша, оның ішінде қозғалатын құмырсқа екі өлшемде қозғалады.

Кванттық өріс теориясы

Кванттық механиканы электромагниттік өріс сияқты кеңістікте және уақытта тараған физикалық объектілерге қолдану кванттық өріс теориясы деп аталады. Бөлшек физикасында кванттық өріс теориялары элементарлық бөлшектерді түсінудің негізін құрайды, бұл бөлшектер фундаментальды өрістердегі қозулар ретінде модеделденеді. Кванттық өріс теориялары конденсирленген заттар физикасында квазибөлшектер деп аталатын бөлшектерге ұқсас нысандарды модельдеу үшін де қолданылады. AdS/CFT сәйкестігінде кванттық гравитация теориясымен қатар, конформальды өріс теориясы деп аталатын кванттық өріс теориясының белгілі бір түрі қарастырылады. Бұл өте симметриялық және математикалық жағынан жақсы анықталған кванттық өріс теориясының түрі. Мұндай теориялар көбінесе іс тізбегі теориясы аясында зерттеледі, онда олар кеңістік-уақыт арқылы таралатын іс тізбегімен сызылған бетпен байланысты, сондай-ақ статистикалық механикада термодинамикалық сындық нүктедегі жүйелерді модельдеу үшін қолданылады.

Анти-де Ситтер кеңістігінің геометриясы

AdS/CFT сәйкестігінде анти-де-Ситтер фонында жол теориясы немесе М теориясы қарастырылады. Бұл кеңістік-уақыт геометриясы Эйнштейн теңдеуінің анти-де-Ситтер кеңістігі деп аталатын белгілі бір вакуумдық шешімі арқылы сипатталады дегенді білдіреді. Анти-де-Ситтер кеңістігі – кеңістік-уақыттың математикалық моделі, онда нүктелер арасындағы қашықтық (метрика) тура Евклид геометриясындағы қашықтықтан өзгеше болады. Ол оң жақтағы суретте көрсетілгендей, диск түрінде қарастырылатын гиперболалық кеңістікпен тығыз байланысты. Суретте диск үшбұрыштар мен төртбұрыштар арқылы кескінделген. Бұл дискідегі нүктелер арасындағы қашықтықты барлық үшбұрыштар мен төртбұрыштардың мөлшері бірдей және шеңбердің сыртқы шекарасы ішкі кез келген нүктеден шексіз қашықта деп анықтауға болады. Енді әр дискісі белгілі бір уақыттағы әлемнің күйін көрсететін гиперболалық дискілерден тұратын үймелі дискілерді көзге елестетіңіз. Нәтижесінде үш өлшемді анти-де-Ситтер кеңістігі пайда болады. Ол қатты цилиндрге ұқсайды, онда кез келген қима гиперболалық дискінің көшірмесі болып табылады. Бұл суретте уақыт тік бағытта өтеді. Осы цилиндрдің беті AdS/CFT сәйкестігінде маңызды рөл атқарады. Гиперболалық жазықтықтағыдай, анти-де-Ситтер кеңістігі де ішкі кез келген нүкте осы шекаралық беттен шексіз қашықтықта болатындай етіп қисайтылған. Бұл құрылым екі кеңістік және бір уақыт өлшемі бар гипотетикалық әлемді сипаттайды, бірақ оны кез келген өлшемге кеңейтуге болады. Шындығында, гиперболалық кеңістік екі өлшемнен көп болуы мүмкін, ал анти-де-Ситтер кеңістігінің жоғары өлшемді модельдерін алу үшін гиперболалық кеңістіктің көшірмелерін біріктіруге болады.

AdS/CFT идеясы

Анти-де-Ситтер кеңістігінің маңызды ерекшелігі – оның шекарасы (үш өлшемді Анти-де-Ситтер кеңістігі жағдайында цилиндрге ұқсайды). Осы шекараның бір қасиеті – кез келген нүктеде жергілікті түрде ол Минковский кеңістігіне ұқсайды, ол гравитациялық емес физикада қолданылатын кеңістік-уақыт моделі. Сондықтан, «кеңістік-уақыты» Анти-де-Ситтер кеңістігінің шекарасымен берілген қосалқы теорияны қарастыруға болады. Бұл байқау AdS/CFT сәйкестігінің бастапқы нүктесі болып табылады, ол Анти-де-Ситтер кеңістігінің шекарасын конформдық өріс теориясы үшін «кеңістік-уақыт» ретінде қарастыруға болатынын көрсетеді. Бұл конформдық өріс теориясы, Анти-де-Ситтер кеңістігіндегі гравитациялық теорияға эквивалентті, яғни бір теориядағы есептеулерді екінші теориядағы есептеулерге аударуға мүмкіндік беретін «сөздік» бар. Бір теориядағы әрбір нысан, екінші теориядағы сәйкес келетін элементке ие. Мысалы, гравитациялық теориядағы бір бөлшектің, шекаралық теориядағы бөлшектер жиынтығына сәйкес келуі мүмкін. Сонымен қатар, екі теориядағы болжамдар сандық тұрғыдан бірдей: егер екі бөлшектің гравитациялық теорияда соқтығысу ықтималдығы 40 пайыз болса, онда шекаралық теориядағы сәйкес жиынтықтың соқтығысу ықтималдығы да 40 пайыз болады. Анти-де-Ситтер кеңістігінің шекарасы, Анти-де-Ситтер кеңістігінің өзінен аз өлшемге ие екеніне назар аударыңыз. Мысалы, жоғарыда келтірілген үш өлшемді мысалда, шекара екі өлшемді бет болып табылады. AdS/CFT сәйкестігі көбінесе «голографиялық дуалдық» деп сипатталады, себебі екі теория арасындағы бұл қарым-қатынас, үш өлшемді нысан мен оның голограммадағы бейнесі арасындағы қарым-қатынасқа ұқсас. Голограмма екі өлшемді болғанымен, ол бейнелейтін нысанның барлық үш өлшемі туралы ақпаратты кодтайды. Сол сияқты, AdS/CFT сәйкестігімен байланысты теориялар, әртүрлі өлшемдерде өмір сүргеніне қарамастан, дәл эквивалентті деп есептеледі. Конформдық өріс теориясы – жоғары өлшемді кванттық гравитация теориясы туралы ақпаратты сақтайтын голограмма сияқты.

Хат-хабардың мысалдары

1997 жылы Малдаценаның көзқарасынан кейін теоретиктер AdS/CFT сәйкестігінің көптеген әртүрлі іске асырылуын анықтады. Бұл әртүрлі конформдық өріс теорияларын, әртүрлі өлшемдердегі жол теориясы мен М теориясының жиынтықтарымен байланыстырады. Бұл теориялар, әдетте, нақты әлемнің жарамды үлгілері емес, бірақ олардың белгілі бір ерекшеліктері, мысалы, бөлшектер құрамы немесе жоғары дәрежедегі симметриясы, кванттық өріс теориясы мен кванттық гравитациядағы мәселелерді шешу үшін оларды пайдалы етеді. AdS/CFT сәйкестігінің ең әйгілі мысалы, AdS5 × S5 көбейтіндісіндегі IIB типті жол теориясы, төрт өлшемді шекарадағы N = 4 суперсимметриялық Янг-Миллс теориясына тең. Бұл мысалда, гравитациялық теорияның өмір сүретін кеңістік-уақыты тиімді бес өлшемді (сондықтан AdS5 белгісі), және бес қосымша жиынтық өлшем бар (S5 факторымен кодталған). Нақты әлемде кеңістік-уақыт төрт өлшемді, кем дегенде макроскопиялық деңгейде, сондықтан осы сәйкестіктің нұсқасы гравитацияның нақты моделін ұсынбайды. Сонымен қатар, екілік теория кез келген нақты әлем жүйесінің жарамды моделі емес, өйткені ол үлкен мөлшерде суперсимметрияны қабылдайды. Дегенмен, төменде түсіндірілгендей, бұл шекаралық теория күшті күштің негізгі теориясы – кванттық хромодинамикамен кейбір ортақ ерекшеліктерді бөліседі. Ол кванттық хромодинамиканың глюондарына ұқсас бөлшектерді, сондай-ақ белгілі бір фермиондарды сипаттайды. Нәтижесінде, ол ядролық физикада, әсіресе кварк-глюондық плазманы зерттеуде қолданыс тапты. Сәйкестіктің тағы бір іске асырылуы, AdS7 × S4 бойынша М теориясы, алты өлшемдегі (2,0) теориясына тең дейді. Бұл мысалда, гравитациялық теорияның кеңістік-уақыты тиімді жеті өлшемді. Дуальділіктің бір жағында пайда болатын (2,0) теорияның болуы, суперконформдық өріс теорияларының жіктелуімен болжанады. Ол әлі де жақсы түсінілмеген, өйткені ол классикалық лимитсіз кванттық механикалық теория. Бұл теорияны зерттеудің туындаған қиындықтарына қарамастан, ол физикалық және математикалық себептерге байланысты қызықты нысан болып саналады. Тағы бір сәйкестіктің іске асырылуы, AdS4 × S7 бойынша М теориясы, үш өлшемдегі ABJM суперконформдық өріс теориясына тең. Мұнда гравитациялық теорияның төрт жиынтықсыз өлшемдері бар, сондықтан осы сәйкестіктің нұсқасы гравитацияның сәл шынайырақ сипаттамасын ұсынады.

Стрін теориясының бұзылусыз тұжырымдамасы

Кванттық өріс теориясында әртүрлі физикалық құбылыстардың ықтималдығын есептеу үшін, көбінесе тербеліс теориясының әдістері қолданылады. Ричард Фейнман және басқалардың 20 ғасырдың бірінші жартысында дамытқан тосқауылдық кванттық өріс теориясы, есептеулерді ұйымдастыру үшін Фейнман диаграммалары деп аталатын арнайы диаграммаларды пайдаланады. Бұл диаграммалар нүкте тәрізді бөлшектердің траекторияларын және олардың өзара әрекеттесуін бейнелейді деп есептеледі. Бұл формализм болжамдар жасау үшін өте тиімді болғанымен, мұндай болжамдар тек өзара әрекеттесу күші, яғни байланыс тұрақтысы, теорияны өзара әрекеттеспейтін теорияға жақын деп сенімді түрде сипаттауға жеткілікті кішкентай болған жағдайда ғана мүмкін болады. Сызықтық теорияның бастапқы идеясы – кванттық өріс теориясының нүктелік бөлшектері сияқты, бірөлшемді объектілер, яғни жіптер ретінде де модельделуі мүмкін. Жіптердің өзара әрекеттесуін ең қарапайым түрде анықтау үшін, қалыпты кванттық өріс теориясында қолданылатын тербеліс теориясын жалпылау қажет. Фейнман диаграммалары деңгейінде бұл нүктелік бөлшектің траекториясын бейнелейтін бірөлшемді диаграмманы, жіптің қозғалысын бейнелейтін екіөлшемді бетке алмастыруды білдіреді. Кванттық өріс теориясынан өзгеше, жіп теориясының толыққанды бұзғыш емес анықтамасы әлі жоқ, сондықтан физиктердің жауаптауға ұмтылған көптеген теориялық сұрақтар қол жетімсіз болып қала береді. Жіп теориясының бұзғыш емес тұжырымдамасын жасау мәселесі, AdS/CFT сәйкестігін зерттеудің бастапқы себептерінің бірі болды. Жоғарыда айтылғандай, бұл сәйкестік анти-де Ситтер кеңістігіндегі жіп теориясына эквивалентті кванттық өріс теориясының бірнеше мысалдарын ұсынады. Сәйкестікті, гравитациялық өріс асимптотикалық түрде анти-де Ситтерге қарсы болған жағдайда (яғни, гравитациялық өріс кеңістіктік шексіздікте анти-де Ситтер кеңістігіне ұқсағанда) жіп теориясының анықтамасын беру ретінде де қарастыруға болады. Жіп теориясындағы физикалық тұрғыдан қызығушылық тудыратын шамалар, эквивалентті кванттық өріс теориясындағы шамалар арқылы анықталады.

Қара тесік ақпарат парадоксы

1975 жылы Стивен Хокинг қара тесіктердің толығымен қара емес, бірақ оқиғалар көкжиегіне жақын кванттық эффектілерден туындаған әлсіз сәуле шығаратынын көрсететін есептеу жариялады. Бастапқыда Хокингтің нәтижесі теоретиктерге қиындық тудырды, себебі ол қара тесіктер ақпаратты жояды деген тұжырымға келді. Нақтырақ айтқанда, Хокингтің есептеуі физикалық жүйелердің уақыт бойынша Шредингер теңдеуіне сәйкес дамиды деген кванттық механиканың негізгі постулатымен қайшы келеді деп болжалды. Бұл қасиет әдетте уақыт эволюциясының унитарлығы деп аталады. Хокингтің есептеуі мен кванттық механиканың унитарлық постулаты арасындағы айқайшылық қара тесік ақпарат парадоксы деп танылды. AdS/CFT сәйкестігі қара тесік ақпарат парадоксын, кем дегенде, жартылай шешеді, өйткені ол қара тесіктің кейбір жағдайларда кванттық механикаға сәйкес келетіндей дамуын көрсетеді. Расында, қара тесіктерді AdS/CFT сәйкестігі контекстінде қарастыруға болады, және кез келген мұндай қара тесік анти-де Ситтер кеңістігінің шекарасындағы бөлшектердің конфигурациясына сәйкес келеді. Бұл бөлшектер кванттық механиканың қалыпты ережелеріне бағынады және әсіресе унитарлық түрде дамиды, сондықтан қара тесік те кванттық механика принциптерін сақтап, унитарлық түрде дамуы керек. 2005 жылы Хокинг парадокс AdS/CFT сәйкестігі арқылы ақпарат сақтау пайдасына шешілгенін мәлімдеді және ол қара тесіктердің ақпаратты сақтауы мүмкін нақты механизмді ұсынды.

Ядролық физика

AdS/CFT сәйкестігін пайдалана отырып зерттелген бір физикалық жүйе – кварк-глюон плазмасы, бұл бөлшектер үдеткіштерінде жасалатын материяның экзотикалық күйі. Бұл күй алтын немесе қорғасын ядролары сияқты ауыр иондардың жоғары энергияда соқтығысуы кезінде қысқа мерзімге пайда болады. Мұндай соқтығыстар атом ядроларын құрайтын кварктердің шамамен екі триллион кельвин температурасында деконфайнделуіне (бос күйге шығуына) әкеледі, бұл жағдай Ұлы жарылыстан кейін шамамен 10⁻¹¹ секунд өткен кездегі жағдайға ұқсас. Кварк-глюон плазмасының физикасы кванттық хромодинамика заңдарымен басқарылады, бірақ бұл теория кварк-глюон плазмасымен байланысты мәселелерде математикалық тұрғыдан шешілмейді. 2005 жылы жарияланған мақалада Дам Тан Сон және оның әріптестері AdS/CFT сәйкестігін кварк-глюон плазмасының кейбір аспектілерін, оны струна теориясының тілінде сипаттау арқылы түсіну үшін қолдануға болатынын көрсетті. AdS/CFT сәйкестігін қолдану арқылы Сон және оның әріптестері кварк-глюон плазмасын бес өлшемді кеңістіктегі қара тесіктер ретінде сипаттауға мүмкіндік алды. Есептеулер кварк-глюон плазмасымен байланысты екі шаманың қатынасы – кесілу тұтқырлығы η және энтропияның көлемдік тығыздығы s – белгілі бір әмбебап тұрақтыға шамамен тең болуы керектігін көрсетті: мұнда ħ – Планк тұрақтысының қысқартылған түрі, ал k – Болцман тұрақтысы. Сонымен қатар, авторлар бұл әмбебап тұрақты жүйелердің кең класындағы η/s үшін төменгі шекті анықтайды деп болжады. Брукхейвен ұлттық зертханасындағы Релятивистік ауыр иондар коллайдерінде жүргізілген экспериментте бір модельдегі нәтиже осы әмбебап тұрақтыға жақын болды, бірақ екінші модельде бұл жағдай орын алмады. Кварк-глюон плазмасының тағы бір маңызды қасиеті – плазма арқылы өте жоғары энергиямен қозғалған кварктер бірнеше фемтометрден кейін тоқтатылады немесе «сөндіріледі». Бұл құбылыс реактивті сөндіру параметрі деп аталатын шамамен сипатталады, ол мұндай кварктің энергия жоғалтуын плазма арқылы жүрген қашықтықтың квадратына байланыстырады. AdS/CFT сәйкестігіне негізделген есептеулер шамамен мәнді береді, ал эксперименттік мән 5 диапазонында орналасқан.

Конденсацияланған материя физикасы

Онжылдықтар бойы эксперименталды конденсацияланған материя физиктері материяның бірқатар экзотикалық күйлерін, соның ішінде суперөткізгіштер мен суперсұйықтықтарды тапты. Бұл күйлер кванттық өріс теориясының формализмін пайдалана отырып сипатталады, бірақ кейбір құбылыстарды стандартты өріс теориялық әдістермен түсіндіру қиын. Кейбір конденсацияланған материя теоретиктері, соның ішінде Субир Сачдев, AdS/CFT сәйкестігінің осы жүйелерді струна теориясының тілінде сипаттауға және олардың мінез-құлқы туралы көбірек білуге мүмкіндік береді деп үміттенеді. Қазірге дейін суперсұйықтықтың оқшаулағышқа өтуін сипаттау үшін струна теориясы әдістерін қолдануда белгілі бір жетістікке қол жеткізілді. Суперсұйықтық – бұл ешқандай үйкеліссіз ағып жүретін электрлік бейтарап атомдар жүйесі. Мұндай жүйелер зертханада сұйық гелийді пайдалана отырып жиі жасалады, бірақ жақында экспериментаторлар лазерлердің кесілісетін торларына триллиондаған суық атомдарды құйып, жасанды суперсұйықтықтарды өндірудің жаңа тәсілдерін әзірледі. Бұл атомдар бастапқыда суперсұйықтықтай әрекет етеді, бірақ экспериментаторлар лазерлердің интенсивтілігін арттырғанда, олардың қозғалғыштығы төмендейді, содан кейін кенеттен оқшаулану күйіне өтеді. Бұл өту кезінде атомдар ерекше мінез-құлық көрсетеді. Мысалы, атомдар температураға және Планк тұрақтысына байланысты жылдамдықпен баяулап тоқтайды, ал Планк тұрақтысы – кванттық механиканың негізгі параметрі, ол басқа фазаларды сипаттауға қатыспайды. Бұл мінез-құлық жақында сұйықтықтың қасиеттерін жоғары өлшемді қара тесіктер арқылы сипаттауға болатын қос сипаттаманы қарастыру арқылы түсіндірілді.

Сын

Көптеген физиктер ядролық және конденсирленген зат физикасындағы мәселелерді шешу үшін жотаға негізделген әдістерге көшкендіктен, осы салалардағы кейбір теоретиктер AdS/CFT сәйкестігі нақты әлемдегі жүйелерді реалистік түрде модельдеуге қажетті құралдарды ұсынай алатынына күмән білдірді. 2006 жылы Кварк Материясы конференциясында сөз сөйлеген американдық физик Ларри Маклерран AdS/CFT сәйкестігінде пайда болатын 1=N = 4 супер Янг-Милл теориясы кванттық хромодинамикадан айқын ерекшеленетінін, бұл осы әдістерді ядролық физикаға қолдануды қиындататынын атап өтті. Маклерранның сөзіне сәйкес, Physics Today журналына жазған хатында Нобель сыйлығының лауреаты Филип В. Андерсон AdS/CFT-нің конденсирленген зат физикасына қолданылуына қатысты ұқсас алаңдаушылықтарын білдірді.

Сызық теориясы және ядролық физика

1997 жылдың соңында AdS/CFT сәйкестігінің ашылуы, шынжыр теориясын ядролық физикамен байланыстыруға бағытталған ұзақ жылдарлық күш-жігердің нәтижесі болды. Шындығында, шынжыр теориясы 1960 жылдардың соңы мен 1970 жылдардың басында, күшті ядролық күш арқылы байланысқан протон және нейтрон сияқты субатомдық бөлшектер – адрондардың теориясы ретінде дамыды. Осы бөлшектердің әрқайсысы тізбектің әртүрлі тербеліс режимі ретінде қарастырылатын болатын. 1960 жылдардың соңында тәжірибешілер адрондардың Редж траекториялары деп аталатын топтарға бірігетінін анықтады, олардың энергиясы бұрыштық импульсқа пропорционалды, ал теориялық физиктер бұл қатынастың айналмалы релятивистік тізбек физикасынан табиғи түрде туындайтынын көрсетті. Дегенмен, адрондарды тізбектер ретінде модельдеу әрекеттері күрделі мәселелерге соқты. Бір мәселе – шынжыр теориясы массасыз спин 2 бөлшегін қамтиды, ал адрондар физикасында мұндай бөлшектерге орын жоқ. Мұндай бөлшек гравитациялық қасиеттері бар күштің таралуына себеп болар еді. 1974 жылы Жоэль Шерк пен Джон Шварц көптеген теориялық физиктердің ойынша, шынжыр теориясы ядролық физиканың емес, кванттық гравитацияның теориясы екенін ұсынды. Сонымен қатар, адрондардың шындығында кварктардан тұратыны анықталды, нәтижесінде, шынжыр теориясы тәсілі кванттық хромодинамикаға ұступи орын берді. Кванттық хромодинамикада кварктарда үш түрлі заряд бар, олар «түстер» деп аталады. 1974 жылғы мақаласында Герард 'т Хоофт кванттық хромодинамикаға ұқсас теорияларды қарастыра отырып, шынжыр теориясы мен ядролық физика арасындағы байланысты басқа көзқараспен зерттеді, онда түстер саны үштен гөрі кез келген N саны болуы мүмкін. Бұл мақалада 't Хоофт N шексіздікке ұмтылатын белгілі бір жағдайды қарастырды және бұл жағдайда кванттық өріс теориясындағы кейбір есептеулер шынжыр теориясындағы есептеулерге ұқсас екенін дәлелдеді.

Қара тесіктер мен голография

1975 жылы Стивен Хокинг қара тесіктердің толығымен қара емес, бірақ оқиғалар көкжиегіне жақын кванттық эффектілерден туындаған әлсіз сәуле шығаратынын көрсететін есептеме жариялады. Бұл жұмыс Жакоб Бекенштейннің бұрынғы нәтижелерін кеңейтіп, қара тесіктердің ентропиясы анықталғанын көрсеткен болатын. Алғашқыда Хокингтің нәтижесі кванттық механиканың негізгі постулаттарының біріне – уақыт эволюциясының унитарлығына қайшы келетіндей болды. Унитарлық постулат бойынша, кванттық механикалық жүйелер бір күйден екінші күйге өтетін кезеңде ақпаратты жоймайды. Осы себепті бұл айқайшылық қара тесік ақпарат парадоксы деп аталды. Кейін, 1993 жылы Джерард 'т Хоофт кванттық гравитация туралы спекулятивтік мақала жазды, онда Хокингтің қара тесіктер термодинамикасы жөніндегі жұмысын қайта қарап, қара тесікті қоршаған кеңістік-уақыт аймағындағы бостандық дәрежелерінің жалпы саны көкжиектің бетіне пропорционалды деген қорытындыға келді. Бұл идеяны Леонард Саскинд дамытты және қазір голографиялық принцип деп белгілі. Голографиялық принцип және оның AdS/CFT сәйкестігі арқылы іске асырылуы Хокингтің жұмысымен ұсынылған қара тесіктердің құпиясын ашуға көмектесті және қара тесік ақпарат парадоксын шешуге мүмкіндік береді деп саналады. 2004 жылы Хокинг қара тесіктер кванттық механиканы бұзбайтынын мойындады және олардың ақпаратты сақтау механизмін ұсынды.

Малдасенаның газеті

1998 жылдың 1 қаңтарында Хуан Малдасена AdS/CFT-ні зерттеуді бастаған маңызды мақала жариялады. Александр Маркович Поляковтың айтуынша, "Малдасенаның жұмысы топан судың есіктерін ашты". Бұл болжам бірден ішектік теория қауымдастығында зор қызығушылық тудырды және Стивен Губсер, Игорь Клебанов және Поляковтың, сондай-ақ Эдвард Виттеннің мақалаларында қарастырылды. Бұл мақалалар Малдасенаның болжамын нақтылап, сәйкестікте пайда болатын конформдық өріс теориясының анти-де-Ситтер кеңістігінің шекарасында орналасқанын көрсетті. Малдасенаның ұсынысының бір ерекше жағдайы – 1=N = 4 супер Янг-Миллс теориясы, кванттық хромодинамикаға кейбір жағынан ұқсас болатын өлшемдік теория, бес өлшемді анти-де-Ситтер кеңістігіндегі ішектік теорияға тең. Бұл нәтиже 't Хоофтың ішектік теория мен кванттық хромодинамика арасындағы қатынас туралы бұрынғы жұмысын түсіндіруге көмектесті, ішектік теорияны ядролық физика теориясы ретіндегі бастапқы түбіне қайтарды. Малдасенаның нәтижелері кванттық гравитация және қара тесіктер физикасы үшін маңызды салдарлары бар голографиялық принциптің нақты іске асырылуын қамтамасыз етті. 2015 жылға қарай Малдасенаның мақаласы жоғары энергиялық физика бойынша 10,000-нан астам сілтемемен ең көп цитаталанған мақалаға айналды. Келесі мақалалар сәйкестіктің дұрыс екенін көрсететін маңызды дәлелдер ұсынды, бірақ осы уақытқа дейін бұл қатаң түрде дәлелденбеді.

Үш өлшемді ауырлық

Төрт өлшемді ғаламдағы гравитацияның кванттық аспектілерін жақсырақ түсіну үшін, кейбір физиктер кеңістікте екі кеңістіктік өлшем және бір уақыт өлшемі бар төмен өлшемді математикалық модельді қарастырды. Мұндай жағдайда, гравитациялық өрісті сипаттайтын математика едәуір жеңілдейді, соның арқасында кванттық гравитацияны кванттық өріс теориясынан белгілі әдістерді қолдана отырып зерттеуге болады, бұл төрт өлшемдегі кванттық гравитация үшін струна теориясы немесе басқа да радикалды тәсілдердің қажеттілігін жояды. 1986 жылы Ж. Дэвид Браун және Марк Хенноның жұмыстарынан бастап, физиктер үш өлшемді кеңістіктегі кванттық гравитацияның екі өлшемді конформдық өріс теориясымен тығыз байланысты екенін анықтады. 1995 жылы Хенно және оның әріптестері бұл байланысты толығырақ зерттеді, нәтижесінде анти-де-Ситтер кеңістігіндегі үш өлшемді гравитация Лиувилл өріс теориясы деп аталатын конформдық өріс теориясына эквивалентті екендігі көрсетілді. Эдвард Виттеннің тағы бір болжамы бойынша, анти-де-Ситтер кеңістігіндегі үш өлшемді гравитация монстр тобының симметриясына ие конформдық өріс теориясына эквивалентті. Бұл болжамдар, струна немесе М теориясының толық құрал-жабдығын қажет етпейтін AdS/CFT сәйкестігінің мысалдары болып табылады.

dS/CFT хат алмасуы

Біздің ғаламнан айырмашылығы, қазір кеңею жылдамдығы үдеп бара жатқаны белгілі, анти-де-Ситтер кеңістігі кеңеймейді де, тартылмайды да. Оның орнына ол әр уақытта бірдей болып көрінеді. Техникалық тұрғыдан алғанда, анти-де-Ситтер кеңістігі теріс космологиялық тұрақтыға ие ғаламға сәйкес келеді, ал нақты ғаламда кішкентай оң космологиялық тұрақты бар. Космологиялық тұрақтының мәнінен қысқа қашықтықтағы гравитация қасиеттері белгілі бір дәрежеде тәуелсіз болғанымен, оң космологиялық тұрақтыға ие AdS/CFT сәйкестігінің нұсқасы болуы қажет. 2001 жылы Эндрю Стромингер dS/CFT сәйкестігі деп аталатын дуалдықтың нұсқасын ұсынды. Бұл дуалдық оң космологиялық тұрақтыға ие де Ситтер кеңістігі деп аталатын кеңістік-уақыт моделін қамтиды. Мұндай дуалдық космологиялық тұрғыдан қызығушылық тудырады, себебі көптеген космологтар алғашқы ғалам де Ситтер кеңістігіне жақын болғанын есептейді.

Керр/CFT хат алмасуы

AdS/CFT сәйкестігі қара тесіктердің қасиеттерін зерттеуге көмектессе де, AdS/CFT аясында қарастырылатын қара тесіктердің көпшілігі физикалық жағынан нақты емес. Шындығында, жоғарыда айтылғандай, AdS/CFT сәйкестігінің көптеген түрлері физикалық емес суперсимметрияға ие кеңістік-уақыттың жоғары өлшемді модельдерін қамтиды. 2009 жылы Моника Гуика, Томас Хартман, Вей Сонг және Эндрю Стромингер AdS/CFT идеяларын белгілі бір астрофизикалық қара тесіктерді түсіну үшін пайдалануға болатынын көрсетті. Нақтырақ айтқанда, олардың нәтижелері берілген массаға сәйкес ең жоғары бұрыштық импульсқа ие экстремалды Керр қара тесіктері арқылы жуықталған қара тесіктерге қатысты. Олар мұндай қара тесіктерді конформдық өріс теориясы тұрғысынан да сипаттауға болатынын көрсетті. Керр/CFT сәйкестігі кейіннен бұрыштық импульсі төмен қара тесіктерге де қолданылды.

Жоғары спин өлшегіш теориясы

AdS/CFT сәйкестігі 2002 жылы Игорь Клебанов пен Александр Маркович Поляков болжаған тағы бір екілікпен тығыз байланысты. Бұл екілік анти-де-Ситтер кеңістігіндегі белгілі бір "жоғары спиндік өлшем теорияларының" O(N) симметриясы бар конформальды өріс теорияларына балама екенін көрсетеді. Бұл жердегі теория, кез келген деңгейдегі спинге ие бөлшектерді сипаттайтын өлшем теориясының бір түрі. Бұл теория, тербеліп тұрған жолдардың қозғалған түрлері жоғары спинді бөлшектерге сәйкес келетін жолдар теориясына ұқсас, және ол AdS/CFT-нің жолдар теориялық нұсқаларын жақсырақ түсінуге көмектесе алады, тіпті сәйкестікті дәлелдеуге де мүмкіндік береді. 2010 жылы Симон Джиомби мен Си Ин "үш нүктелік функциялар" деп аталатын шамаларды есептеу арқылы осы екілікке қосымша дәлелдер келтірді.