Кубик льда в стакане воды не просто плавает — он толкается. Молекулы воды бомбардируют его со всех сторон, и эта бомбардировка рождает силу, которую можно измерить. В физике есть похожая сила, но действует она не на лёд, а на всё, что обладает массой, и возникает не из толчеи молекул, а из информации. Её называют энтропийной силой. Вокруг чёрной дыры можно вообразить невидимую сферу — её горизонт. На этой сфере, как на экране, «записана» информация о всём, что упало внутрь. Когда что-то приближается к горизонту, информация на нём перестраивается, и это перестроение толкает предмет наружу. Так рождается энтропийная сила.
Но что происходит, когда сама ткань пространства перестаёт быть гладкой? В масштабах, сравнимых с планковской длиной — это в миллиарды миллиардов раз меньше атомного ядра, — пространство и время, возможно, становятся зернистыми. Там уже нельзя точно сказать, где находится частица и как быстро она движется. Обычный принцип неопределённости Гейзенберга перестаёт работать, и на сцену выходят его расширенные версии с загадочными названиями вроде GUP или EUP. Они добавляют в привычные формулы крошечные поправки, которые зависят от неизвестных пока параметров квантовой гравитации. Авторы новой работы взяли эти расширенные принципы и пересчитали с их помощью энтропийную силу.
Оказалось, что сила меняется в зависимости от того, какую модель неопределённости выбрать. В одном случае поправка зависит от энергии частицы, в другом — от размера самой области, где происходит взаимодействие. А в модели EUP сила напрямую связана с тем, сколько планковских «квадратиков» умещается на рассматриваемой поверхности. Это похоже на то, как меняется давление газа в зависимости от числа молекул: чем больше ячеек на горизонте, тем заметнее квантово-гравитационный эффект. Такой подход не даёт окончательного ответа, какая теория верна, но прокладывает мост между абстрактными уравнениями и тем, что можно было бы измерить в будущем.
Когда-нибудь, возможно, удастся зарегистрировать отклонения в движении частиц вблизи чёрных дыр или в ранней Вселенной. Тогда энтропийная сила, исправленная квантовой неопределённостью, перестанет быть игрой ума и станет ключом к пониманию того, из чего на самом деле сделано пространство.
Энтропийную силу можно почувствовать на себе: когда вы растягиваете резиновую ленту, она нагревается, а когда сжимаете — охлаждается. Это происходит потому, что молекулы внутри ленты перестраиваются, меняя свою энтропию, и эта перестройка создаёт механическое усилие.
В романе «Ложная слепота» Питера Уоттса инопланетные существа используют квантовые эффекты для манипуляции информацией на горизонтах событий, что перекликается с идеей управления энтропийными силами.