Горлышко песочных часов — самое узкое место, где песчинки меняют сторону. В квантовой гравитации есть похожий объект: инстантон — мгновенное решение уравнений поля, связывающее два состояния пространства. Он работает как туннель, через который геометрия Вселенной перетекает из одного облика в другой, подобно тому как песок пересыпается из верхней колбы в нижнюю.
Авторы нашли такой инстантон в пятимерном мире, где наша четырёхмерная реальность — лишь мембрана (брана) внутри большего пространства. Они взяли вращающееся решение типа Керра — известное решение уравнений Эйнштейна, описывающее вращающуюся чёрную дыру, — и поместили его на искривлённый фон, похожий на смятый лист. Ключом оказалась симметрия: пространство удалось дважды накрыть сферой через стереографическую проекцию (как картографы разворачивают глобус на плоскость) и склеить края с помощью поверхности Клейна — односторонней ленты, где «верх» и «низ» меняются местами. Эта процедура, заимствованная из топологии, позволила превратить сложную геометрию в управляемую конструкцию.
Вся конструкция держится на простом уравнении первого порядка с целым параметром — как если бы форма горлышка определялась одним числом витков. Удивительно, что угловой момент (вращение) отщепляется от остальных уравнений и начинает жить своей жизнью: он становится независимой величиной, которую можно задавать отдельно. Финальный аккорд: решение допускает комплексное преобразование, которое делает скрытую самодуальность явной — геометрия оказывается родственницей элегантных пространств Кэлера, где кривизна подчиняется строгой симметрии. Это означает, что найденный мост не просто экзотическая конструкция, а вписывается в хорошо изученный класс математических объектов.
Так песочные часы обретают математическую строгость: поток геометрии между мирами теперь можно описать точно, без приближений. Авторы не просто нашли красивую аналогию, а построили полное решение, которое связывает вращение, топологию и симметрию в единую картину перехода между состояниями пространства.
Поверхность Клейна — это бутылка, у которой внутренняя сторона одновременно наружная; муравей, ползущий по ней, вернётся к началу зеркально отражённым.
Идея перехода между вселенными через квантовый туннель обыграна в «Интерстелларе», где герои ныряют в кротовую нору возле Сатурна.