في العالم الكمومي تسود ديناميكية مستمرة: تتبادل الجسيمات الطاقة، وتتشابك — أي تدخل في حالات تكون فيها خصائصها مترابطة — وتؤثر على بعضها البعض. يبدو أنه مع زيادة عدد المشاركين، يصبح التنبؤ بسلوك النظام أكثر صعوبة. ومع ذلك، أحيانًا يولد النظام من الفوضى.
درس الفيزيائيون نموذج SYK — وهو ميدان رياضي لدراسة الفوضى الكمومية، حيث تتفاعل جسيمات عديدة بشكل عشوائي: يمكن لكل جسيم أن يرتبط بأي جسيم آخر، وتتغير قوة الارتباط باستمرار. أثبت مؤلفو العمل أنه على مقاييس الطاقة المتوسطة — بين المستوى الجزئي والكلي — يتصرف النظام كمجموعة من الجسيمات المستقلة. خصائصه الإحصائية، مثل توزيع مستويات الطاقة، تتطابق مع القانون الغاوسي العالمي — المنحنى الجرسي الشهير الذي يصف العديد من الظواهر الطبيعية.
هذا يذكرنا بمجموعة كبيرة من الناس يتحدثون مع بعضهم البعض باستمرار. إذا كانت المحادثات تجري في وقت واحد وبشكل عشوائي، يُسمع من الخارج طنين منتظم — على الرغم من أن النشاط الداخلي يعج بالحركة. كذلك هنا: التفاعلات الفوضوية تتوسط، ويبدو النظام بسيطًا. بالطبع، هذا التشبيه يبسط الأمور: في الحالة الكمومية، لا يتم التوسيط عبر الزمن، بل عبر مجموعة من التكوينات الممكنة.
النتيجة مهمة ليس فقط للفيزياء الأساسية. يرتبط نموذج SYK ارتباطًا وثيقًا بـ الثقوب السوداء والجاذبية الكمومية. فهم كيفية ظهور البساطة فيه قد يلقي الضوء على بنية الزمكان على أصغر المقاييس.
تم اختراع نموذج SYK في عام 1993 كمثال مبسط للفوضى الكمومية، ولكن في عام 2015 اتضح أنه يصف خصائص الثقوب السوداء — وهي أجسام أكبر بمليارات المرات من كتلة الشمس.