Квантовая гравитация
Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Ква́нтовая гравита́ция — направление исследований в теоретической физике, целью которого является квантовое описание гравитационного взаимодействия, а в будущем — объединение гравитации с остальными тремя фундаментальными взаимодействиями, то есть построение «теории всего».
Содержание |
[править] Проблемы создания
Несмотря на активные исследования, квантовая гравитация 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 временную эволюцию физических систем (например, атомов или элементарных частиц) на фоне внешнего пространства-времени. В общей теории относительности внешнего пространства-времени нет: оно само является динамической переменной теории, зависящей от характеристик находящихся в нём квантовых систем. Возникающая связь требует какого-то квантования самого пространства-времени, причём физический смысл такого квантования абсолютно неясен, и сколь-нибудь 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 недоступны современным технологиям. В связи с этим в поиске правильной формулировки квантовой гравитации приходится пока опираться только на теоретические выкладки.
[править] 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 от Планковского времени после Большого Взрыва, петлевая квантовая гравитация может описать сам процесс взрыва, и даже заглянуть раньше.
Основной проблемой является выбор координат. Можно сформулировать общую теорию относительности (ОТО) в бескоординатной форме, например, с помощью внешних форм, однако вычисления 4-формы 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. Блог Любоша Мотля
[править] См. также
[править] 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 0, что было отмечено в 1960-ые гг. Брайсом ДеВиттом и широко учитывается ныне при проведении решёточных расчётов в квантовой хромодинамике.
[править] Внешние ссылки
- Шеллард, Пол и др. Квантовая гравитация (Quantum Gravity). Пер. с англ. В. Г. Мисовца. Ссылка проверена 08:45, 23 ноября 2007 (UTC).
- Климец А.П. К квантовой теории гравитации
|
