Квантовая гравитация: различия между версиями
| [отпатрулированная версия] | [непроверенная версия] |
Melirius (обсуждение | вклад) |
Velichk (обсуждение | вклад) Нет описания правки |
||
| Строка 18: | Строка 18: | ||
Ещё одной перспективной теорией, снимающей возражение Л. Мотля, является [[причинная динамическая триангуляция]]. В ней пространственно-временное [[многообразие]] строится из элементарных евклидовых [[симплекс]]ов ([[треугольник]], [[тетраэдр]], [[пентахор]]) с учётом [[принцип причинности|принципа причинности]]. Четырёхмерность и псевдоевклидовость пространства-времени в макроскопических масштабах в ней не постулируются, а являются следствием теории. |
Ещё одной перспективной теорией, снимающей возражение Л. Мотля, является [[причинная динамическая триангуляция]]. В ней пространственно-временное [[многообразие]] строится из элементарных евклидовых [[симплекс]]ов ([[треугольник]], [[тетраэдр]], [[пентахор]]) с учётом [[принцип причинности|принципа причинности]]. Четырёхмерность и псевдоевклидовость пространства-времени в макроскопических масштабах в ней не постулируются, а являются следствием теории. |
||
===Другие подходы=== |
|||
Существуют бесчисленное количество подходов к квантовой гравитации. Подходы различаются в зависимости от характеристик остающихся неизменными и тех которые меняются.<ref>{{Cite book |
|||
|last=Isham |
|||
|first=Christopher J. |
|||
|authorlink=Christopher Isham |
|||
|contribution=Prima facie questions in quantum gravity |
|||
|editor-last=Ehlers |
|||
|editor-first=Jürgen |
|||
|editor2-last=Friedrich |
|||
|editor2-first=Helmut |
|||
|title=Canonical Gravity: From Classical to Quantum |
|||
|year=1994 |
|||
|publisher=Springer |
|||
|arxiv=gr-qc/9310031 |
|||
|isbn=3-540-58339-4 |
|||
}} |
|||
</ref><ref>{{Cite journal |
|||
|last=Sorkin |
|||
|first=Rafael D. |
|||
|authorlink= Rafael Sorkin |
|||
|title=Forks in the Road, on the Way to Quantum Gravity |
|||
|arxiv=gr-qc/9706002 |
|||
|journal=[[International Journal of Theoretical Physics]] |
|||
|volume=36 |
|||
|year=1997 |
|||
|issue=12 |
|||
|pages=2759–2781 |
|||
|doi=10.1007/BF02435709 |
|||
|ref=harv|bibcode = 1997IJTP...36.2759S }} |
|||
</ref> Примеры включают: |
|||
* [[Акустическая метрика]] и другие аналоговые модели гравитации |
|||
* [[Асимптоматическая безопасность]] |
|||
* [[Причинная динамическая триангуляция]]<ref>{{Cite journal |
|||
|last=Loll |
|||
|first=Renate |
|||
|title=Discrete Approaches to Quantum Gravity in Four Dimensions |
|||
|journal=[[Living Reviews in Relativity]] |
|||
|volume=1 |
|||
|pages=13 |
|||
|year=1998 |
|||
|url=http://www.livingreviews.org/lrr-1998-13 |
|||
|bibcode=1998LRR.....1...13L |
|||
|accessdate=2008-03-09 |
|||
|ref=harv |
|||
|arxiv = gr-qc/9805049 }}</ref> |
|||
* [[Causal set]]s<ref>{{Cite book |
|||
|last=Sorkin |
|||
|first=Rafael D. |
|||
|authorlink= Rafael Sorkin |
|||
|contribution=Causal Sets: Discrete Gravity |
|||
|arxiv=gr-qc/0309009 |
|||
|editor-first=Andres |
|||
|editor-last=Gomberoff |
|||
|editor2-first=Donald |
|||
|editor2-last=Marolf |
|||
|title=Lectures on Quantum Gravity |
|||
|year=2005 |
|||
|publisher=Springer |
|||
|isbn=0-387-23995-2 |
|||
}} |
|||
</ref> |
|||
* [[Теория полей групп]]<ref>See Daniele Oriti and references therein.</ref> |
|||
* [[MacDowell–Mansouri действие]] |
|||
* [[НеКоммутативная геометрия]]. |
|||
* [[Формулировка через интегралы по траекториям|Интеграл Пути]] модель [[Квантовая космология]]<ref>{{Cite book |
|||
|last=Hawking |
|||
|first=Stephen W. |
|||
|authorlink=Stephen Hawking |
|||
|contribution=Quantum cosmology |
|||
|pages =631–651 |
|||
|editor2-last=Israel |
|||
|editor2-first=Werner |
|||
|editor1-last=Hawking |
|||
|editor1-first=Stephen W. |
|||
|title=300 Years of Gravitation |
|||
|publisher=Cambridge University Press |
|||
|year=1987 |
|||
|isbn=0-521-37976-8 |
|||
}}.</ref> |
|||
* [[Исчисление Регге]] |
|||
* [[Сеть Струнной жидкости]] что приводит к бесщелевой спиральности ± 2 возбуждений без каких-либо других бесщелевых возбуждений <ref>{{Harvnb|Wen|2006}}</ref> |
|||
* [[Сверхжидкий вакуум]] или теория [[BEC вакуума]] |
|||
* [[Супергравитация]] |
|||
* [[Твистор]] модели<ref>See ch. 33 in {{Harvnb|Penrose|2004}} and references therein.</ref> |
|||
== См. также == |
== См. также == |
||
Версия от 15:34, 21 января 2012
Ква́нтовая гравита́ция — направление исследований в теоретической физике, целью которого является квантовое описание гравитационного взаимодействия (и, в случае успеха — объединение таким образом гравитации с остальными тремя фундаментальными взаимодействиями, то есть построение т. н. «теории всего»).
Проблемы создания
Несмотря на активные исследования, теория квантовой гравитации пока не построена. Основная трудность в её построении заключается в том, что две физические теории, которые она пытается связать воедино — квантовая механика и общая теория относительности (ОТО), — опираются на разные наборы принципов. Так, квантовая механика формулируется как теория, описывающая временну́ю эволюцию физических систем (например атомов или элементарных частиц) на фоне внешнего пространства-времени. В ОТО внешнего пространства-времени нет — оно само является динамической переменной теории, зависящей от характеристик находящихся в нём классических систем.
При переходе к квантовой гравитации как минимум нужно заменить системы на квантовые (то есть произвести квантование), при этом правая часть уравнений Эйнштейна — тензор энергии-импульса материи — становится квантовым оператором. Возникающая связь требует какого-то квантования геометрии самого пространства-времени, причём физический смысл такого квантования абсолютно неясен и сколь-либо успешная непротиворечивая попытка его проведения отсутствует[1].
Даже попытка провести квантование линеаризованной классической теории гравитации (ОТО) наталкивается на многочисленные технические трудности — квантовая гравитация оказывается неперенормируемой теорией. Ситуация усугубляется тем, что прямые эксперименты в области квантовой гравитации, из-за слабости самих гравитационных взаимодействий, недоступны современным технологиям. В связи с этим в поиске правильной формулировки квантовой гравитации приходится пока опираться только на теоретические выкладки.
Перспективные кандидаты
Два основных направления, пытающихся построить квантовую гравитацию, — это теория струн и петлевая квантовая гравитация.
В первой из них вместо частиц и фонового пространства-времени выступают струны и их многомерные аналоги — браны. Для многомерных задач браны являются многомерными частицами, но с точки зрения частиц, движущихся внутри этих бран, они являются пространственно-временными структурами.
Во втором подходе делается попытка сформулировать квантовую теорию поля без привязки к пространственно-временному фону, пространство и время по этой теории состоят из дискретных частей. Эти маленькие квантовые ячейки пространства определённым способом соединены друг с другом, так что на малых масштабах времени и длины они создают пёструю, дискретную структуру пространства, а на больших масштабах плавно переходят в непрерывное гладкое пространство-время. Хотя многие космологические модели могут описать поведение вселенной только начиная от планковского времени после Большого взрыва, петлевая квантовая гравитация может описать сам процесс взрыва, и даже заглянуть дальше. Петлевая квантовая гравитация, возможно, позволит описать все частицы Стандартной модели, не требуя для объяснения их масс введения бозона Хиггса[источник не указан 4496 дней].
Основной проблемой тут является выбор координат. Можно сформулировать и общую теорию относительности в бескоординатной форме (например, с помощью внешних форм), однако вычисления тензора Римана осуществляются только в конкретной метрике. Любош Мотль — один из самых активных и остроумных пропагандистов теории струн — по этому поводу выразился так, что говорить, например, о «фоновой независимости» пропагатора спиновой сети петлевой теории гравитации без указания единичного состояния — то же самое, что вычислять ряд Тейлора в точке х0 без указания х0.
Ещё одной перспективной теорией, снимающей возражение Л. Мотля, является причинная динамическая триангуляция. В ней пространственно-временное многообразие строится из элементарных евклидовых симплексов (треугольник, тетраэдр, пентахор) с учётом принципа причинности. Четырёхмерность и псевдоевклидовость пространства-времени в макроскопических масштабах в ней не постулируются, а являются следствием теории.
Другие подходы
Существуют бесчисленное количество подходов к квантовой гравитации. Подходы различаются в зависимости от характеристик остающихся неизменными и тех которые меняются.[2][3] Примеры включают:
- Акустическая метрика и другие аналоговые модели гравитации
- Асимптоматическая безопасность
- Причинная динамическая триангуляция[4]
- Causal sets[5]
- Теория полей групп[6]
- MacDowell–Mansouri действие
- НеКоммутативная геометрия.
- Интеграл Пути модель Квантовая космология[7]
- Исчисление Регге
- Сеть Струнной жидкости что приводит к бесщелевой спиральности ± 2 возбуждений без каких-либо других бесщелевых возбуждений [8]
- Сверхжидкий вакуум или теория BEC вакуума
- Супергравитация
- Твистор модели[9]
См. также
- Теория всего
- Теория струн
- М-теория
- Петлевая квантовая гравитация
- Нерешённые проблемы современной физики
Примечания
- ↑ Более того, наивный «решёточный подход» к квантованию пространства-времени, как оказывается, не допускает правильного предельного перехода в теории калибровочных полей при устремлении шага решётки к нулю, что было отмечено в 1960-ые гг. Брайсом Девиттом и широко учитывается ныне при проведении решёточных расчётов в квантовой хромодинамике.
- ↑ Isham, Christopher J. Canonical Gravity: From Classical to Quantum. — Springer, 1994. — ISBN 3-540-58339-4.
- ↑ Sorkin, Rafael D. (1997). "Forks in the Road, on the Way to Quantum Gravity". International Journal of Theoretical Physics. 36 (12): 2759—2781. arXiv:gr-qc/9706002. Bibcode:1997IJTP...36.2759S. doi:10.1007/BF02435709.
{{cite journal}}: Недопустимый|ref=harv(справка) - ↑ Loll, Renate (1998). "Discrete Approaches to Quantum Gravity in Four Dimensions". Living Reviews in Relativity. 1: 13. arXiv:gr-qc/9805049. Bibcode:1998LRR.....1...13L. Дата обращения: 9 марта 2008.
{{cite journal}}: Недопустимый|ref=harv(справка) - ↑ Sorkin, Rafael D. Lectures on Quantum Gravity. — Springer, 2005. — ISBN 0-387-23995-2.
- ↑ See Daniele Oriti and references therein.
- ↑ Hawking, Stephen W. 300 Years of Gravitation. — Cambridge University Press, 1987. — P. 631–651. — ISBN 0-521-37976-8..
- ↑ Wen, 2006
- ↑ See ch. 33 in Penrose, 2004 and references therein.
Ссылки
- Пол Шеллард и др. Квантовая гравитация (Quantum Gravity). Пер. с англ. В. Г. Мисовца. Ссылка проверена 08:45, 23 ноября 2007 (UTC).
- Zeeya Merali. Разделение времени и пространства. Новая квантовая теория отвергает пространство-время Эйнштейна // Scientific American. (December 2009)
- Г. Е. Горелик Матвей Бронштейн и квантовая гравитация. К 70-летию неразрешённой проблемы. // Успехи физических наук, Том 175, №10 (октябрь 2005)
 | Это заготовка статьи по физике. Помогите Википедии, дополнив её. |
