Квантовая гравитация

Поговорим сегодня об ещё одной “теории всего”. Квантовая гравитация является одним из направлений теоретической физики, нацеленное на квантовое описание гравитационного взаимодействия. В том случае, если теория достигнет успеха, она сможет объединить гравитационное, электромагнитное, сильно и слабое взаимодействия в нечто единое.

Фактически эта теория так и не была построена до конца. Ведь она подразумевает единство квантовой механики и общей теории относительности, которые опираются на совершенно разные принципы. В частности, квантовая механика описывает временную эволюцию физических систем внутри пространства-времени. Что же касается общей теории относительности, то в ней и пространство-время не используется. Ведь оно здесь выступает в роли динамической переменной, которая зависит от того, какие классические системы в нём располагаются.

Для уравновешивания данных теорий требуется заменить классические системы на квантовые. Однако проведённое квантование превратит правую часть уравнений Эйнштейна из тензора энергии-импульса материи в квантовый оператор. В итоге необходимо провести ещё и квантование геометрии такого элемента, как пространство-время, однако на настоящий момент ни одной правдоподобной попытки совершено так и не было. Основной проблемой стало отсутствие физического смысла самого квантования.

Огромной проблемой стала недостаточность современных технологий для проведения непосредственных экспериментов над квантовой гравитацией. Основными кандидатами на успешность данной теории стали: струнная теория и петлевая квантовая гравитация. И если струнная теория подразумевает замену части фонового пространства-времени на струны, которые обладают многомерными аналогами – бранами. То петлевая квантовая гравитация осуществляет попытки отказаться от привязки к пространственно-временному фону. Согласно данной теории пространство и время обладают дискретной структурой и соединяться друг с другом в виде маленьких квантовых ячеек пространства. В итоге на малых масштабах создаётся пёстрая дискретная структура, а на больших – непрерывное и гладкое пространство-время. Основной проблемой становится выбор системы координат. Всё-таки тензор Римана можно вычислить только в конкретной метрике.

Есть ещё один довольно популярный подход построения “теории всего”. Им стала причинная динамическая триангуляция, которая представляет пространственно-временное многообразие в виде элементарных евклидовых симплексов. При этом учитывается и принцип причинности. К слову эта теория вовсе не исключает возможности объяснения “теории всего” из теории суперструн – которая является суперсимметричным обобщением струнной теории.

Рубрики: Наука, Физика | Дата публикации: 31.05.2016

Комментарии и Отзывы