Квантовая физика и теория относительности

Автор: Agent | 28.07.2017 | 7:19 | В рубриках: Без рубрики

В современных реалиях общая теория относительности имеет ещё один существенный недостаток. Для неё невозможно каноническим образом построить квартово-полевую модель.

Для любой физической модели каноническое квантование начинается с неквантованой модели для которой выстраивают уравнения Эйлера-Лагранжа. Далее находят лагранжиан системы, позволяющий определить гамильтониан H, который переводит в операторную функцию из обычной функции динамических переменных. Этот процесс и называется квантованием.

Оператор Гамильтона в общем виде отражает уровни энергии системы. А вся процедура в целом позволяет выделить параметр – время, благодаря которому возможно составление уравнения типа Шрёдингера:

– квантовый гамильтониан. Из которого и находится волновая функция .

В общей теории относительности такая программа не может быть реализована по нескольким причинам:

  1. Из-за того, что операторы динамических переменных не коммутируют между собой нельзя в однозначном виде представить переход от классического к квантовому гамильтониану.
  2. Структура полей со связями, к типу которых относится гравитационное поле, очень сложна даже в классическом фазовом пространстве. Что же касается их квантования, то его невозможно провести напрямую, наиболее простым методом.
  3. Время в общей теории относительности не имеет ярко выраженного направления, в связи с чем полученные решения всегда порождают определённые проблемы интерпретации.

Никакие трудности не могли остановить учёных на пути к разрешению вопроса программы квантования гравитационного поля. Оно было успешно проведено ещё в пятидесятых годах прошлого века. В результате выяснилось, что гравитационное поле можно рассматривать как квантованное безмассовое поле спина 2.

Р. Фейнман, Брайс Девитт и другие физики предприняли попытку вторичного квантования системы, но обнаружились дополнительные трудности, которые выявились после разработки квантовой электродинамики. Никакие традиционные или нетрадиционные способы не помогут перенормировать подобное поле высокого пина в трёхмерном пространстве. Но самым вопиющим стало поведение в системе энергии, которая не поддавалась никакому разумному определению, способному привести к выполнению закона сохранения энергии и сделать её локализуемой и неотрицательной в любой точке.

Пока что не было найдено решения данной проблемы. Расходимость в высоких энергиях в квантовой гравитации нарастает вместе с количеством петель. Введение перенормировочных контрчленов в гамильтониан не приводит к каким-либо результатам. Невозможно даже провести обычную переномировку к конечному числу постоянных величин.

Существующие на настоящий момент альтернативные теории, такие как теория струн, петлевая квантовая гравитация и другие, позволяют квантовать гравитацию, но из-за своей незаконченности порождают ещё больше неразрешённых парадоксов. Но что намного хуже, все они нефальсифицируемы, то есть не могут подтверждаться или опровергаться экспериментами.

Существенно макроскопические представления о пространстве и времени, на которых держится теория относительности, невозможно описать с точки зрения квантовой механики. И это так же является существенной проблемой теории.

Спасибо вам за добавление этой статьи в: