Петлевая квантовая гравитация

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Принадлежит к разделу альтернативных космологических моделей

в противовес теории Большого Взрыва.

[править] Место в альтернативных космологических теориях

Альтернативной теорией устройства Вселенной является зародившаяся в Германии в 50-е годы квантовая теория Буркхарда Хайма (Burkhard Heim), которая не вступает в противоречие с общепринятой теорией относительности Эйнштейна, где ОТО выступает как частный случай. Эта теория до последнего времени была неизвестна. Альтернативы обсуждаются в рамках феноменологического сценария самовосстанавливающейся инфляционной Вселенной (Линде) и в наиболее разработанной микроскопической теории гравитации - теории струн, в частности, здесь существует так называемый prebigbang сценарий ("предбольшого взрыва") (Венециано). Расчеты, проведенные в 1960-х и 1970-х гг., свидетельствовали о том, что квантовую механику и общую теорию относительности объединить невозможно. В попытках достижения компромисса родились такие направления, как теория твисторов и супергравитация. Большой популярностью у физиков пользуется теория струн, согласно которой помимо трёх хорошо известных пространственных измерений есть ещё шесть или семь, которые до сих пор никому не удавалось заметить. Теория струн также предсказывает существование множества новых элементарных частиц и сил, наличие которых еще ни разу не было подтверждено наблюдениями. Некоторые ученые полагают, что она является частью так называемой М-теории, но никакого точного ее определения пока предложено не было. Поэтому многие специалисты убеждены, что следует изучить имеющиеся альтернативы. Петлевая квантовая теория гравитации - наиболее развитая из них. Петлевая квантовая гравитация принципиально отличается от обычных физических теорий и даже от теории суперструн. Объектами теории суперструн, к примеру, являются разнообразные струны и многомерные мембраны, которые, однако, летают в заранее приготовленном для них пространстве и времени.

[править] История возникновения

Родоначальниками "петлевой квантовой теории гравитации" в 80-е годы XX века являются Ли Смолин (Lee Smolin), Абэй Аштекар (Abhay Ashtekar), Тэд Джекобсон (Ted Jacobson) и Карло Ровелли (Carlo Rovelli). Согласно этой теории, пространство и время действительно 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. Но встаёт проблемы выбора координат. Можно сформулировать общую теорию относительности (ОТО) в бескоординатной форме, например, с помощью внешних форм, однако, вычисления 4-формы Римана мы будем осуществлять 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 тоже самое, что вычислять ряд Тейлора в точке х(0) без указания х(0) Блог Любоша Мотля.

Источники и иллюстрации

• "Что было до Большого взрыва и откуда взялось время", "Элементы большой науки"
• "Атомы пространства и времени"
• "Воспламеняющаяся Вселенная"
• Абэй Аштекар ^[1]

Дополнительная литература

• 1. Three Roads to Quantum Gravity. Lee Smolin. Basic Books, 2001.
• 2. The Quantum of Area? John Baez. Nature, vol.421, pp. 702-703; February 2003.
• 3. How Far Are We from the Quantum Theory of Gravity? Lee Smolin. March 2003. Препринт
• 4. Welcome to Quantum Gravity. Special Section, Physics World, Vol.16, No.11, pp. 27-50; November 2003.
• 5. Loop Quantum Gravity. Lee Smolin.

Доступно здесь