В большом мире есть простое правило: плотность энергии не может быть отрицательной, а её поток не может обгонять свет. В кафе это выглядело бы так: официант не способен разносить заказы быстрее, чем бегает сам. Физики называют такое ограничение условием энергодоминантности.
Но в микромире, где правят кванты, а пространство-время может изгибаться, энергия начинает чудить. Она способна на миг стать отрицательной — словно официант на секунду забирает у вас уже принесённый кофе. Старое правило тут не справляется. Авторы работы придумали квантовое условие энергодоминантности (QDEC). Оно не запрещает такие фокусы совсем, но строго ограничивает их: насколько сильно и надолго энергия может «сжульничать».
Учёные строго доказали QDEC для так называемого пространства Риндлера — упрощённой модели того, как выглядит мир для наблюдателя, который постоянно ускоряется. Это похоже на взгляд в искривлённое зеркало: официант кажется медленнее, но правила разноса всё равно должны работать. Кроме того, они показали связь QDEC с возможностью восстановить квантовое состояние по его части — почти как восстановить весь заказ по оставленной на столе чашке.
Для свободного скалярного поля (простейшей квантовой материи) QDEC свелось к обычному условию энергодоминантности, но для классического поля, которое задаёт квантовое состояние. Так абстрактное квантовое правило обрело понятный классический смысл. Это как если бы правила для всего кафе вдруг свелись к привычному графику работы одного официанта — и стало видно, что всё под контролем.
Обычное условие энергодоминантности запрещает отрицательную энергию. Но в квантовой теории даже вакуум может ненадолго «одалживать» энергию — это называют квантовыми флуктуациями. QDEC как раз и регулирует эти микрозаймы.
В романе «Свидание с Рамой» Артура Кларка инженеры будущего управляют гравитацией. QDEC — один из теоретических шагов к тому, чтобы понять, возможно ли это без нарушения фундаментальных законов.