გრავიტაციის მარყუჟის კვანტური თეორია. გრავიტაციის კვანტური თეორია

XX საუკუნის 80-იან წლებში „სიმძიმის მარყუჟის კვანტური თეორიის“ დამფუძნებლები არიან ლი სმოლინი, აბჰაი აშტეკარი, ტედ იაკობსონი და კარლო როველი. ამ თეორიის თანახმად, სივრცე და დრო რეალურად შედგება დისკრეტული ნაწილებისგან. სივრცის ეს პატარა კვანტური უჯრედები ერთმანეთთან დაკავშირებულია გარკვეული გზით, ისე, რომ დროისა და სიგრძის მცირე მასშტაბებში ისინი ქმნიან სივრცის ჭრელ, დისკრეტულ სტრუქტურას, ხოლო დიდ მასშტაბებში ისინი შეუფერხებლად გარდაიქმნება უწყვეტ გლუვ სივრცე-დროში. მიუხედავად იმისა, რომ ბევრ კოსმოლოგიურ მოდელს შეუძლია აღწეროს სამყაროს ქცევა მხოლოდ პლანკის დროიდან დიდი აფეთქების შემდეგ, მარყუჟის კვანტურ გრავიტაციას შეუძლია აღწეროს თავად აფეთქების პროცესი და კიდევ უფრო უკან გაიხედოს. მაგრამ ჩნდება კოორდინატების არჩევის პრობლემა. ფარდობითობის ზოგადი თეორიის (GTR) ფორმულირება შესაძლებელია კოორდინატებისგან თავისუფალ ფორმაში, მაგალითად, გარე ფორმების გამოყენებით, თუმცა ჩვენ განვახორციელებთ რიმანის 4-ფორმის გამოთვლებს კონკრეტულ მეტრიკაში. ლუბოს მოტლმა, სიმების თეორიის ერთ-ერთმა ყველაზე აქტიურმა და მახვილგონიერმა პროპაგანდისტმა, ეს ისე გამოხატა, რომ ლაპარაკი, მაგალითად, გრავიტაციის მარყუჟის თეორიის სპინური ქსელის „ფონური დამოუკიდებლობაზე“ ერთი მდგომარეობის მითითების გარეშე არის საუბარი. იგივეა, რაც ტეილორის სერიის გამოთვლა x 0 წერტილში x 0-ის მითითების გარეშე.

მარყუჟის გრავიტაცია და ნაწილაკების ფიზიკა

გრავიტაციის მარყუჟის კვანტური თეორიის ერთ-ერთი უპირატესობა არის ბუნებრიობა, რომლითაც იგი ხსნის ნაწილაკების ფიზიკის სტანდარტულ მოდელს.

ამრიგად, ბილსონ-ტომპსონმა და მისმა თანაავტორებმა ვარაუდობდნენ, რომ მარყუჟის კვანტური გრავიტაციის თეორიას შეეძლო სტანდარტული მოდელის რეპროდუცირება ოთხივე ფუნდამენტური ძალის ავტომატურად გაერთიანებით. ამავდროულად, პრეონების დახმარებით, წარმოდგენილი ბრადების სახით (ბოჭკოვანი სივრცე-დროის ქსოვა), შესაძლებელი გახდა ფუნდამენტური ფერმიონების (კვარკები და ლეპტონები) პირველი ოჯახის წარმატებული მოდელის აგება მეტი ან მათი ბრალდებისა და პარიტეტების ნაკლებად სწორი რეპროდუქცია.

ბილსონ-ტომპსონის თავდაპირველ ნაშრომში ვარაუდობენ, რომ მეორე და მესამე ოჯახების ფუნდამენტური ფერმიონები შეიძლება წარმოდგენილი იყოს უფრო რთული ბრადებად და რომ პირველი ოჯახის ფერმიონები წარმოდგენილი იყო როგორც უმარტივესი შესაძლო ბრედები, თუმცა რთული ბრედების კონკრეტული წარმოდგენები არ იყო მოცემული. . ითვლება, რომ ელექტრული და ფერადი მუხტები, ისევე როგორც უმაღლესი რანგის ოჯახებს მიკუთვნებული ნაწილაკების პარიტეტი, ზუსტად ისე უნდა იყოს მიღებული, როგორც პირველი ოჯახის ნაწილაკებისთვის.

კვანტური გამოთვლის მეთოდების გამოყენებამ შესაძლებელი გახადა იმის ჩვენება, რომ ამ ტიპის ნაწილაკები სტაბილურია და არ იშლება კვანტური რყევების გავლენის ქვეშ.

ლენტის სტრუქტურები ბილსონ-ტომპსონის მოდელში წარმოდგენილია როგორც ერთეულები, რომლებიც შედგება იგივე მატერიისგან, როგორც თავად სივრცე-დრო. მიუხედავად იმისა, რომ ბილსონ-ტომპსონის ნაშრომებში ნაჩვენებია, თუ როგორ შეიძლება ამ სტრუქტურებიდან ფერმიონებისა და ბოზონების მიღება, კითხვა, თუ როგორ შეიძლება ჰიგსის ბოზონის მიღება ბრეიდინგის გამოყენებით, მათში არ არის განხილული.

ლ. ფრეიდელი, ჯ. კოვალსკი-გლიკმანი და ა. სტაროდუბცევი 2006 წლის ნაშრომში ვარაუდობენ, რომ ელემენტარული ნაწილაკები შეიძლება იყოს წარმოდგენილი გრავიტაციული ველის ვილსონის ხაზების გამოყენებით, რაც გულისხმობს, რომ ნაწილაკების თვისებები (მათი მასა, ენერგია და სპინი) შეიძლება შეესაბამებოდეს უილსონის მარყუჟების თვისებები - მარყუჟის კვანტური გრავიტაციის თეორიის ძირითადი ობიექტები. ეს ნამუშევარი შეიძლება ჩაითვალოს ბილსონ-ტომპსონის პრეონის მოდელის შემდგომ თეორიულ მხარდაჭერად.

სპინ-ქაფის მოდელის ფორმალიზმის გამოყენებით, რომელიც პირდაპირ კავშირშია მარყუჟის კვანტური გრავიტაციის თეორიასთან და მხოლოდ ამ უკანასკნელის საწყის პრინციპებზე დაყრდნობით, შესაძლებელია სტანდარტული მოდელის ზოგიერთი სხვა ნაწილაკების რეპროდუცირებაც, როგორიცაა ფოტონები, გლუონები და გრავიტონები - ფერმიონებისთვის ბრედ ბილსონ-ტომპსონის სქემისგან დამოუკიდებლად. თუმცა, 2006 წლის მდგომარეობით, ჯერ არ არის შესაძლებელი ჰელონის მოდელების აგება ამ ფორმალიზმის გამოყენებით. ჰელონის მოდელი არ შეიცავს ბრედებს, რომლებიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას ჰიგსის ბოზონის ასაგებად, მაგრამ პრინციპში ეს მოდელი არ უარყოფს ამ ბოზონის არსებობის შესაძლებლობას რაიმე სახის კომპოზიტური სისტემის სახით. ბილსონ-ტომპსონი აღნიშნავს, რომ ვინაიდან უფრო დიდი მასის მქონე ნაწილაკებს, როგორც წესი, აქვთ უფრო რთული შინაგანი სტრუქტურა (ბრადების გრეხილის ჩათვლით), ეს სტრუქტურა შეიძლება დაკავშირებული იყოს მასის წარმოქმნის მექანიზმთან. მაგალითად, ბილსონ-ტომპსონის მოდელში ნულოვანი მასის მქონე ფოტონის სტრუქტურა შეესაბამება გადაუგრიხეს ბრედებს. თუმცა, გაურკვეველი რჩება, შეესაბამება თუ არა სპინის ქაფის ფორმალიზმში მიღებული ფოტონის მოდელი ბილსონ-ტომპსონის ფოტონს, რომელიც მის მოდელში შედგება სამი გადაუგრიხული ლენტისაგან (შესაძლებელია, რომ ფოტონის მოდელის რამდენიმე ვერსია აშენდეს სპინის ქაფში. ფორმალიზმი).

თავდაპირველად, "პრეონის" კონცეფცია გამოიყენებოდა წერტილის ქვენაწილაკების აღსანიშნავად, რომლებიც შედიან ნახევრად სპინი ფერმიონების (ლეპტონები და კვარკები) სტრუქტურაში. როგორც უკვე აღვნიშნეთ, წერტილოვანი ნაწილაკების გამოყენება იწვევს მასის პარადოქსს. ბილსონ-ტომპსონის მოდელში, ლენტები არ არის "კლასიკური" წერტილოვანი სტრუქტურები. ბილსონ-ტომპსონი იყენებს ტერმინს „პრეონს“ ტერმინოლოგიის უწყვეტობის შესანარჩუნებლად, მაგრამ ამ ტერმინით აღნიშნავს ობიექტების უფრო ფართო კლასს, რომლებიც წარმოადგენენ კვარკების, ლეპტონების და ლიანდაგური ბოზონების სტრუქტურის კომპონენტებს.

ბილსონ-ტომპსონის მიდგომის გასაგებად მნიშვნელოვანია ის, რომ მის პრეონის მოდელში ელემენტარული ნაწილაკები, როგორიცაა ელექტრონი, აღწერილია ტალღის ფუნქციების მიხედვით. თანმიმდევრული ფაზების მქონე სპინ-ქაფის კვანტური მდგომარეობების ჯამი ასევე აღწერილია ტალღის ფუნქციის მიხედვით. ამიტომ შესაძლებელია, რომ სპინის ქაფის ფორმალიზმის გამოყენებით შეიძლება მივიღოთ ელემენტარული ნაწილაკების (ფოტონები და ელექტრონები) შესაბამისი ტალღური ფუნქციები. ამჟამად, ელემენტარული ნაწილაკების თეორიის გაერთიანება მარყუჟის კვანტური გრავიტაციის თეორიასთან არის კვლევის ძალიან აქტიური სფერო.

2006 წლის ოქტომბერში ბილსონ-ტომპსონმა შეცვალა თავისი ნაშრომი და აღნიშნა, რომ მიუხედავად იმისა, რომ მისი მოდელი იყო შთაგონებული პრეონის მოდელებით, ის არ არის პრეონ სიტყვის მკაცრი გაგებით, ამიტომ მისი პრეონ მოდელის ტოპოლოგიური დიაგრამები სავარაუდოდ გამოყენებული იქნება სხვა ფუნდამენტურ თეორიებში. , როგორიცაა, მაგალითად, M-თეორია. პრეონის მოდელებზე დაწესებული თეორიული შეზღუდვები არ გამოიყენება მის მოდელზე, რადგან მასში ელემენტარული ნაწილაკების თვისებები წარმოიქმნება არა ქვენაწილაკების თვისებებიდან, არამედ ამ ქვენაწილაკების ერთმანეთთან (ბრადების) კავშირებიდან. თავისი ნაშრომის შეცვლილ ვერსიაში ბილსონ-ტომპსონი აღიარებს, რომ მის მოდელში გადაუჭრელი პრობლემები რჩება ნაწილაკების მასის სპექტრი, სპინები, კუბიბოს შერევა და მისი მოდელის უფრო ფუნდამენტურ თეორიებთან დაკავშირების აუცილებლობა. ერთი შესაძლებლობაა, მაგალითად, პრეონების „ჩანერგვა“ M- თეორიაში ან მარყუჟის კვანტური გრავიტაციის თეორიაში.

სტატიის მოგვიანებით ვერსია აღწერს ბრედების დინამიკას Pachner-ის მოძრაობების გამოყენებით.

წყაროები და ილუსტრაციები

ლიტერატურა

სამი გზა კვანტური გრავიტაციისკენ. ლი სმოლინი. ძირითადი წიგნები, 2001 წ.
ფართობის კვანტი? ჯონ ბაეზი. ბუნება, ტ.421, გვ. 702-703; 2003 წლის თებერვალი.
რამდენად შორს ვართ გრავიტაციის კვანტური თეორიისგან? ლი სმოლინი. მარტი 2003. წინასწარი ბეჭდვა
კეთილი იყოს თქვენი მობრძანება Quantum Gravity-ში. Special Section, Physics World, Vol.16, No.11, pp. 27-50; 2003 წლის ნოემბერი.
მარყუჟის კვანტური გრავიტაცია. ლი სმოლინი.

შენიშვნები

პ·რ

გრავიტაციის თეორიები

გრავიტაციის სტანდარტული თეორიები

გრავიტაციის ალტერნატიული თეორიები

გრავიტაციის კვანტური თეორიები

ველის ერთიანი თეორიები

კლასიკური ფიზიკა

ფარდობითობის ზოგადი თეორია
ფარდობითობის ზოგადი მათემატიკური ფორმულირება
ჰამილტონის ზოგადი ფარდობითობის ფორმულირება

პრინციპები

გეომეტროდინამიკა (ინგლისური)

კლასიკური

შეცვლილი ნიუტონის დინამიკა

რელატივისტური

უაითჰედის გრავიტაციის თეორია
აინშტაინ-კარტანის თეორია

მარყუჟის კვანტური გრავიტაცია - რა არის ეს? სწორედ ამ კითხვას განვიხილავთ ამ სტატიაში. დასაწყისისთვის განვსაზღვრავთ მის მახასიათებლებს და ფაქტობრივ ინფორმაციას, შემდეგ კი გავეცნობით მის ოპონენტს - სიმების თეორიას, რომელსაც განვიხილავთ ზოგად ფორმაში მარყუჟის კვანტურ გრავიტაციასთან გასაგებად და ურთიერთკავშირში.

შესავალი

ერთ-ერთი თეორია, რომელიც აღწერს კვანტურ გრავიტაციას, არის მონაცემთა ერთობლიობა მარყუჟის გრავიტაციის შესახებ სამყაროს ორგანიზების კვანტურ დონეზე. ეს თეორიები დაფუძნებულია პლანკის შკალაზე როგორც დროის, ასევე სივრცის დისკრეტულობის კონცეფციაზე. საშუალებას იძლევა განხორციელდეს პულსირებული სამყაროს ჰიპოთეზა.

ლი სმოლინი, ტ.იაკობსონი, ჩ.როველი და ა.აშტეკარი მარყუჟის კვანტური გრავიტაციის თეორიის ფუძემდებელია. მისი ჩამოყალიბება 80-იან წლებში დაიწყო. XX საუკუნე. ამ თეორიის განცხადებების თანახმად, „რესურსები“ - დრო და სივრცე - არის დისკრეტული ფრაგმენტების სისტემები. ისინი აღწერილია, როგორც კვანტური ზომის უჯრედები, რომლებიც ერთმანეთთან ერთად ინახება სპეციალური გზით. თუმცა, დიდ ზომებს მივაღწიეთ, ჩვენ ვაკვირდებით სივრცე-დროის გლუვებას და ეს ჩვენთვის უწყვეტი ჩანს.

მარყუჟის გრავიტაცია და სამყაროს ნაწილაკები

მარყუჟის კვანტური გრავიტაციის თეორიის ერთ-ერთი ყველაზე თვალსაჩინო "მახასიათებელი" არის მისი ბუნებრივი უნარი გადაჭრას გარკვეული პრობლემები ფიზიკაში. ის საშუალებას გვაძლევს ავხსნათ მრავალი კითხვა, რომელიც დაკავშირებულია ელემენტარული ნაწილაკების ფიზიკის სტანდარტულ მოდელთან.

2005 წელს გამოქვეყნდა სტატია S. Bilson-Thompson-ის მიერ, რომელმაც შესთავაზა მოდელი ტრანსფორმირებული რიშონ ჰარარით, რომელმაც მიიღო გაფართოებული ლენტის ობიექტის ფორმა. ამ უკანასკნელს ლენტი ჰქვია. სავარაუდო პოტენციალი ვარაუდობს, რომ მას შეუძლია ახსნას ყველა ქვეკომპონენტის დამოუკიდებელი ორგანიზაციის მიზეზი. ყოველივე ამის შემდეგ, სწორედ ეს ფენომენი იწვევს ფერის მუხტს. წინა პრეონ მოდელი განიხილავდა წერტილოვან ნაწილაკებს მის ძირითად ელემენტად. ფერის მუხტი შეიძლება იყოს პოსტულირებული. ეს მოდელი საშუალებას გვაძლევს აღვწეროთ ელექტრული მუხტები, როგორც ტოპოლოგიური ერთეული, რომელიც შეიძლება წარმოიშვას ლენტის გადახვევის შემთხვევაში.

ამ თანაავტორების მეორე სტატია, რომელიც გამოქვეყნდა 2006 წელს, არის ნაშრომი, რომელშიც მონაწილეობა მიიღეს ლ. სმოლინმა და ფ. მარკოპოლუმ. მეცნიერებმა წამოაყენეს ვარაუდი, რომ კვანტური მარყუჟის გრავიტაციის ყველა თეორია, რომელიც შედის მარყუჟის კლასში, ამტკიცებს, რომ მათში სივრცე და დრო არის მდგომარეობა, რომელიც აღგზნებულია კვანტიზაციით. ამ მდგომარეობებს შეუძლიათ იმოქმედონ როგორც პრეონები, რომლებიც წარმოშობენ ცნობილ სტანდარტულ მოდელს. ეს, თავის მხრივ, განსაზღვრავს თეორიის თვისებების გაჩენას.

ოთხი მეცნიერი ასევე ვარაუდობს, რომ კვანტური მარყუჟის გრავიტაციის თეორიას შეუძლია სტანდარტული მოდელის რეპროდუცირება. ის ავტომატურად აკავშირებს ოთხ ფუნდამენტურ ძალას. ამ ფორმით, ცნება "ბრედი" (გადახლართული ბოჭკოვანი სივრცე-დრო) აქ ეხება პრეონების კონცეფციას. ეს არის ბრედები, რომლებიც შესაძლებელს ხდის ნაწილაკების "პირველი თაობის" წარმომადგენლებისგან სწორი მოდელის ხელახლა შექმნას, რომელიც დაფუძნებულია ფერმიონებზე (კვარკები და ლეპტონები) თავად ფერმიონების მუხტისა და პარიტეტის აღდგენის უპირატესად სწორი მეთოდებით.

ბილსონ-ტომპსონმა ივარაუდა, რომ ფერმიონები მე-2 და მე-3 თაობის ფუნდამენტური „სერიებიდან“ შეიძლება წარმოდგენილი იყოს იგივე ბრადების სახით, მაგრამ უფრო რთული სტრუქტურით. 1-ლი თაობის ფერმიონები აქ წარმოდგენილია უმარტივესი ბრედებით. თუმცა, აქ მნიშვნელოვანია ვიცოდეთ, რომ კონკრეტული იდეები მათი სტრუქტურის სირთულის შესახებ ჯერ არ არის წამოჭრილი. ითვლება, რომ ფერისა და ელექტრული ტიპის მუხტები, ისევე როგორც პირველი თაობის ნაწილაკების პარიტეტის „სტატუსები“, ზუსტად ისევე ყალიბდება, როგორც სხვებში. ამ ნაწილაკების აღმოჩენის შემდეგ ჩატარდა მრავალი ექსპერიმენტი მათზე კვანტური რყევებით ეფექტის შესაქმნელად. ექსპერიმენტების საბოლოო შედეგებმა აჩვენა, რომ ეს ნაწილაკები სტაბილურია და არ იშლება.

ბენდის სტრუქტურა

ვინაიდან აქ ჩვენ განვიხილავთ ინფორმაციას თეორიების შესახებ გამოთვლების გამოყენების გარეშე, შეგვიძლია ვთქვათ, რომ ეს არის მარყუჟის კვანტური გრავიტაცია „მუნჯებისთვის“. და მას არ შეუძლია ლენტის სტრუქტურების აღწერის გარეშე.

ერთეულები, რომლებშიც მატერია წარმოდგენილია იგივე „საგნებით“, როგორც სივრცე-დრო, არის ზოგადი აღწერილობითი წარმოდგენა იმ მოდელისა, რომელიც ბილსონ-ტომპსონმა წარმოგვიდგინა. ეს ერთეულები წარმოადგენს მოცემული აღწერილობითი მახასიათებლის ლენტის სტრუქტურებს. ეს მოდელი გვიჩვენებს, როგორ წარმოიქმნება ფერმიონები და როგორ იქმნება ბოზონები. თუმცა, ის არ პასუხობს კითხვას, თუ როგორ შეიძლება ჰიგსის ბოზონის მიღება ბრენდინგის გამოყენებით.

L. Freidel, J. Kowalski-Glickman და A. Starodubtsev 2006 წელს ერთ სტატიაში ვარაუდობენ, რომ გრავიტაციული ველების ვილსონის ხაზებს შეუძლიათ ელემენტარული ნაწილაკების აღწერა. ეს ნიშნავს, რომ ნაწილაკების საკუთრებაში არსებული თვისებები შეიძლება შეესაბამებოდეს უილსონის მარყუჟების ხარისხობრივ პარამეტრებს. ეს უკანასკნელნი, თავის მხრივ, მარყუჟის კვანტური გრავიტაციის ძირითადი ობიექტია. ეს კვლევები და გამოთვლები ასევე განიხილება, როგორც დამატებითი საფუძველი ბილსონ-ტომპსონის მოდელის აღწერის თეორიული მხარდაჭერისთვის.

სპინ-ქაფის მოდელის ფორმალიზმის გამოყენება, რომელიც პირდაპირ კავშირშია ამ სტატიაში შესწავლილ და გაანალიზებულ თეორიასთან (T.P.K.G.), ასევე კვანტური მარყუჟის გრავიტაციის ამ თეორიის ორიგინალურ პრინციპებზე დაყრდნობით, შესაძლებელს ხდის რეპროდუცირებას. სტანდარტული მოდელის ზოგიერთი ნაწილაკი, რომელსაც ადრე ვერ იღებდნენ. ეს იყო ფოტონიკური ნაწილაკები, ასევე გლუონები და გრავიტონები.

ასევე არსებობს გელონების მოდელი, რომელშიც არ განიხილება ბრედები მათი არყოფნის გამო. მაგრამ თავად მოდელი არ იძლევა ზუსტ გზას მათი არსებობის უარყოფისთვის. მისი უპირატესობა ის არის, რომ ჩვენ შეგვიძლია აღვწეროთ ჰიგსის ბოზონი, როგორც ერთგვარი კომპოზიტური სისტემა. ეს აიხსნება უფრო რთული შიდა სტრუქტურების არსებობით დიდი მასის მქონე ნაწილაკებში. ბრედების გადახვევის გათვალისწინებით, ჩვენ გვაქვს უფლება ვივარაუდოთ, რომ ეს სტრუქტურა შეიძლება ეხებოდეს მასის შექმნის მექანიზმს. მაგალითად, ბილსონ-ტომპსონის მოდელის ფორმა, რომელიც აღწერს ფოტონს, როგორც ნულოვანი მასის მქონე ნაწილაკს, შეესაბამება ბრედის მდგომარეობას დაუხვევიან მდგომარეობაში.

ბილსონ-ტომპსონის მიდგომის გაგება

კვანტური მარყუჟის გრავიტაციის შესახებ ლექციებში, როდესაც აღწერენ უკეთეს მიდგომას ბილსონ-ტომპსონის მოდელის გასაგებად, ისინი აღნიშნავენ, რომ ელემენტარული ნაწილაკების პრეონის მოდელის ეს აღწერა ელექტრონებს ტალღის ბუნების ფუნქციებად ახასიათებს. ფაქტია, რომ კვანტური მდგომარეობების საერთო რაოდენობა, რომელსაც ფლობს სპინის ქაფები თანმიმდევრული ფაზებით, ასევე შეიძლება აღწერილი იყოს ტერმინების გამოყენებით. ამჟამად მიმდინარეობს აქტიური მუშაობა, რომელიც მიზნად ისახავს ელემენტარული ნაწილაკების თეორიის გაერთიანებას და T.P.K.G.

მარყუჟის კვანტური გრავიტაციის შესახებ წიგნებს შორის შეგიძლიათ იპოვოთ ბევრი ინფორმაცია, მაგალითად, ო. ფეირინის ნაშრომებში კვანტური სამყაროს პარადოქსების შესახებ. სხვა ნამუშევრებთან ერთად, ღირს ყურადღება მიაქციოთ ლი სმოლინის სტატიებს.

საკითხები

ბილსონ-ტომპსონის შეცვლილი ვერსია აღიარებს, რომ ნაწილაკების მასის სპექტრი გადაუჭრელი პრობლემაა, რომელსაც მისი მოდელი ვერ აღწერს. ასევე, ის არ წყვეტს სპინებთან, კაბიბოს შერევასთან დაკავშირებულ საკითხებს. ის მოითხოვს კავშირს უფრო ფუნდამენტურ თეორიასთან. სტატიის შემდგომი ვერსიები მიმართავენ ბრედების დინამიკის აღწერას პუჩნერის გადასვლის გამოყენებით.

ფიზიკის სამყაროში მუდმივი დაპირისპირებაა: სიმების თეორია მარყუჟის კვანტური გრავიტაციის თეორიის წინააღმდეგ. ეს არის ორი ფუნდამენტური ნაშრომი, რომლებზეც მუშაობდა და მუშაობს მრავალი ცნობილი მეცნიერი მთელს მსოფლიოში.

სიმების თეორია

როდესაც ვსაუბრობთ კვანტური მარყუჟის გრავიტაციისა და სიმების თეორიაზე, მნიშვნელოვანია გვესმოდეს, რომ ეს არის სამყაროში მატერიისა და ენერგიის სტრუქტურის გაგების ორი სრულიად განსხვავებული გზა.

სიმების თეორია არის ფიზიკური მეცნიერების „ევოლუციის გზა“, რომელიც ცდილობს შეისწავლოს ურთიერთმოქმედების დინამიკა არა წერტილოვან ნაწილაკებს შორის, არამედ კვანტურ სიმებს შორის. თეორიის მასალა აერთიანებს კვანტური სამყაროს მექანიკის იდეას და ფარდობითობის თეორიას. ეს, სავარაუდოდ, დაეხმარება ადამიანებს კვანტური გრავიტაციის მომავალი თეორიის ჩამოყალიბებაში. სწორედ კვლევის ობიექტის ფორმის გამო ეს თეორია ცდილობს სამყაროს საფუძვლების სხვაგვარად აღწერას.

კვანტური მარყუჟის გრავიტაციის თეორიისგან განსხვავებით, სიმების თეორია და მისი საფუძვლები ემყარება ჰიპოთეტურ მონაცემებს, რომლებიც ვარაუდობენ, რომ ნებისმიერი ელემენტარული ნაწილაკი და მისი ფუნდამენტური ხასიათის ყველა ურთიერთქმედება კვანტური სიმების ვიბრაციის შედეგია. სამყაროს ამ "ელემენტებს" აქვთ ულტრამიკროსკოპული ზომები და პლანკის სიგრძის რიგის მასშტაბებით უდრის 10-35 მ.

ამ თეორიის მონაცემები საკმაოდ ზუსტია მათემატიკურად მნიშვნელოვანი, მაგრამ ექსპერიმენტების სფეროში ფაქტობრივი დადასტურების პოვნა ჯერ ვერ მოხერხდა. სიმების თეორია ასოცირდება მულტივერსიებთან, რომლებიც წარმოადგენენ ინფორმაციის ინტერპრეტაციას სამყაროების უსასრულო რაოდენობაში, აბსოლუტურად ყველაფრის განსხვავებული ტიპისა და განვითარების ფორმით.

საფუძველი

მარყუჟის კვანტური გრავიტაცია ან ეს საკმაოდ მნიშვნელოვანი კითხვაა, რომელიც რთულია, მაგრამ გასათვალისწინებელია. ეს განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია ფიზიკოსებისთვის. სიმების თეორიის უკეთ გასაგებად, მნიშვნელოვანი იქნება რამდენიმე რამის ცოდნა.

სიმების თეორიას შეუძლია მოგვცეს თითოეული ფუნდამენტური ნაწილაკის გადასვლისა და ყველა მახასიათებლის აღწერა, მაგრამ ეს შესაძლებელია მხოლოდ იმ შემთხვევაში, თუ ჩვენ შევძლებთ სიმების ექსტრაპოლაციას ფიზიკის დაბალი ენერგიის რეგიონში. ასეთ შემთხვევაში, ყველა ეს ნაწილაკი მიიღებდა აგზნების სპექტრის შეზღუდვის ფორმას არალოკალურ ერთგანზომილებიან ლინზებში, რომელთა რიცხვი უსასრულოა. სიმების დამახასიათებელი განზომილება არის უკიდურესად მცირე მნიშვნელობა (დაახლოებით 10 -33 მ). ამის გამო ადამიანს ექსპერიმენტების დროს მათ დაკვირვება არ შეუძლია. ამ ფენომენის ანალოგი არის მუსიკალური ინსტრუმენტების სიმებიანი ვიბრაცია. სპექტრული მონაცემები, რომლებიც "აყალიბებს" სტრიქონს, შესაძლებელია მხოლოდ გარკვეული სიხშირისთვის. სიხშირის მატებასთან ერთად იზრდება ენერგია (ვიბრაციებიდან დაგროვილი). თუ ამ განცხადებას გამოვიყენებთ ფორმულას E = mc 2, მაშინ შეგვიძლია შევქმნათ სამყაროს შემადგენელი მატერიის აღწერა. თეორია ამტკიცებს, რომ ნაწილაკების მასის ზომა, რომელიც ვლინდება როგორც ვიბრაციული სიმები, შეინიშნება რეალურ სამყაროში.

სიმების ფიზიკა ღიად ტოვებს სივრცე-დროის განზომილებების საკითხს. მაკროსკოპულ სამყაროში დამატებითი სივრცითი განზომილებების არარსებობა აიხსნება ორი გზით:

ზომების კომპაქტიზაცია, რომლებიც გადაუგრიხეს ზომებზე, რომლებშიც ისინი შეესაბამება პლანკის სიგრძის ბრძანებას;
ნაწილაკების მთელი რაოდენობის ლოკალიზაცია, რომლებიც ქმნიან მრავალგანზომილებიან სამყაროს ოთხგანზომილებიან "მსოფლიოს ფურცელზე", რომელიც აღწერილია, როგორც მრავალ სამყარო.

კვანტიზაცია

ეს სტატია მოიცავს მარყუჟის კვანტური გრავიტაციის თეორიის კონცეფციას დუმებისთვის. ეს თემა ძალიან რთულია მათემატიკური დონეზე აღქმა. აქ განვიხილავთ აღწერილ მიდგომაზე დაფუძნებულ ზოგად შეხედულებას. უფრო მეტიც, ორ „დაპირისპირებულ“ თეორიასთან დაკავშირებით.

სიმების თეორიის უკეთ გასაგებად, ასევე მნიშვნელოვანია ვიცოდეთ პირველადი და მეორადი კვანტიზაციის მიდგომის არსებობის შესახებ.

მეორადი კვანტიზაცია ეფუძნება სიმებიანი ველის კონცეფციებს, კერძოდ, ფუნქციონალური მარყუჟის სივრცეს, რომელიც მსგავსია ველის კვანტური თეორიისა. პირველადი მიდგომის ფორმალიზმები ქმნის სატესტო სიმების მოძრაობის აღწერას მათ გარე ველებში მათემატიკური ტექნიკის გამოყენებით. ეს უარყოფითად არ მოქმედებს სიმებს შორის ურთიერთქმედებაზე და ასევე მოიცავს სიმების დაშლისა და გაერთიანების ფენომენს. პირველადი მიდგომა არის კავშირი სიმების თეორიებსა და ჩვეულებრივი ველის თეორიის განცხადებებს შორის მსოფლიო ზედაპირზე.

სუპერსიმეტრია

სიმების თეორიის ყველაზე მნიშვნელოვანი და აუცილებელი, ასევე რეალისტური „ელემენტი“ არის სუპერსიმეტრია. ნაწილაკების საერთო ნაკრები და მათ შორის ურთიერთქმედება, რომლებიც შეინიშნება შედარებით დაბალ ენერგიებში, შეუძლია სტანდარტული მოდელის სტრუქტურული შემადგენლობის რეპროდუცირება თითქმის მთელი ფორმით. სტანდარტული მოდელის მრავალი თვისება იძენს ელეგანტურ ახსნას სუპერსიმების თეორიის თვალსაზრისით, რაც ასევე მნიშვნელოვანი არგუმენტია თეორიისთვის. თუმცა, ჯერ არ არსებობს პრინციპები, რომლებიც ხსნის სიმების თეორიის ამა თუ იმ შეზღუდვას. ეს პოსტულატები საშუალებას მოგვცემს მივიღოთ სტანდარტული მოდელის მსგავსი სამყაროს ფორმა.

Თვისებები

სიმებიანი თეორიის ყველაზე მნიშვნელოვანი თვისებები შემდეგია:

პრინციპები, რომლებიც განსაზღვრავენ სამყაროს სტრუქტურას, არის გრავიტაცია და კვანტური სამყაროს მექანიკა. ისინი არიან კომპონენტები, რომელთა გამიჯვნა შეუძლებელია ზოგადი თეორიის შექმნისას. სიმების თეორია ახორციელებს ამ ვარაუდს.
მეოცე საუკუნის მრავალი განვითარებული კონცეფციის შესწავლა, რომელიც საშუალებას გვაძლევს გავიგოთ სამყაროს ფუნდამენტური სტრუქტურა, მათი მრავალი მოქმედი პრინციპითა და განმარტებით, გაერთიანებულია და გამომდინარეობს სიმების თეორიიდან.
სიმების თეორიას არ გააჩნია თავისუფალი პარამეტრები, რომლებიც უნდა იყოს მორგებული შეთანხმების უზრუნველსაყოფად, როგორც, მაგალითად, საჭიროა სტანდარტულ მოდელში.

ბოლოს და ბოლოს

მარტივი სიტყვებით, კვანტური მარყუჟის გრავიტაცია არის რეალობის აღქმის ერთ-ერთი გზა, რომელიც ცდილობს აღწეროს სამყაროს ფუნდამენტური სტრუქტურა ელემენტარული ნაწილაკების დონეზე. ის საშუალებას გაძლევთ გადაჭრათ მრავალი პრობლემა ფიზიკაში, რომლებიც გავლენას ახდენენ მატერიის ორგანიზაციაზე და ასევე არის ერთ-ერთი წამყვანი თეორია მთელ მსოფლიოში. მისი მთავარი მოწინააღმდეგე არის სიმების თეორია, რაც საკმაოდ ლოგიკურია ამ უკანასკნელის მრავალი ჭეშმარიტი განცხადების გათვალისწინებით. ორივე თეორია დადასტურებულია ელემენტარული ნაწილაკების კვლევის სხვადასხვა სფეროში და „კვანტური სამყაროსა“ და გრავიტაციის გაერთიანების მცდელობები დღემდე გრძელდება.

ეხება "სამყაროს თეორიას"

მარყუჟის კვანტური გრავიტაციის თეორია

რა მოხდა დიდ აფეთქებამდე და საიდან გაჩნდა დრო?

კვანტური გრავიტაციის თეორიაში, გლუვი და უწყვეტი სივრცე, რომელსაც ჩვენ შევეჩვიეთ ულტრაპატარა მასშტაბებზე, აღმოჩნდება ძალიან რთული გეომეტრიის მქონე სტრუქტურა.

(სურათი www.aei.mpg.de-დან)

სათაურის კითხვებს, როგორც წესი, ფიზიკოსები არ განიხილავენ, რადგან არ არსებობს ზოგადად მიღებული თეორია, რომელსაც შეუძლია მათზე პასუხის გაცემა. თუმცა, ახლახან, მარყუჟის კვანტური გრავიტაციის ფარგლებში, ჯერ კიდევ შესაძლებელი იყო სამყაროს გამარტივებული მოდელის ევოლუციის მიკვლევა დროში, დიდი აფეთქების მომენტამდე და მის მიღმაც კი ყურება. გზაში გაირკვა ზუსტად როგორ ჩნდება დრო ამ მოდელში.

სამყაროზე დაკვირვებამ აჩვენა, რომ უდიდეს მასშტაბებზეც კი სულაც არ არის სტაციონარული, მაგრამ დროთა განმავლობაში ვითარდება. თუ თანამედროვე თეორიების საფუძველზე ამ ევოლუციას მივადევნებთ თვალყურს დროში, აღმოჩნდება, რომ სამყაროს ამჟამად დაკვირვებადი ნაწილი ადრე უფრო ცხელი და კომპაქტური იყო, ვიდრე ახლა, და ის დაიწყო დიდი აფეთქებით - გარკვეული პროცესი. სამყაროს გაჩენა სინგულარობიდან: განსაკუთრებული სიტუაცია, რომლისთვისაც თანამედროვე ფიზიკის კანონები არ გამოიყენება.

ფიზიკოსები არ არიან კმაყოფილი ამ მდგომარეობით: მათ უნდათ გაიგონ და თავად პროცესიᲓიდი აფეთქება. სწორედ ამიტომ, ახლა მრავალი მცდელობა კეთდება თეორიის ასაგებად, რომელიც გამოსაყენებელი იქნება ამ სიტუაციაში. ვინაიდან გრავიტაცია იყო ყველაზე მნიშვნელოვანი ძალა დიდი აფეთქების შემდეგ პირველ მომენტებში, ითვლება, რომ ამ მიზნის მიღწევა შესაძლებელია მხოლოდ ჯერ კიდევ განუვითარებელი ტერიტორიის ფარგლებში. გრავიტაციის კვანტური თეორია.

ერთ დროს ფიზიკოსები იმედოვნებდნენ, რომ კვანტური გრავიტაცია აღწერილი იქნებოდა სუპერსიმების თეორიის გამოყენებით, მაგრამ ბოლოდროინდელმა კრიზისმა სუპერსიმების თეორიებში შეარყია ეს ნდობა. ამ სიტუაციაში კვანტურ-გრავიტაციული ფენომენების აღწერის სხვა მიდგომებმა უფრო მეტი ყურადღების მიქცევა დაიწყო და კერძოდ, მარყუჟის კვანტური გრავიტაცია.

სწორედ მარყუჟის კვანტური გრავიტაციის ფარგლებში იქნა მიღებული ძალიან შთამბეჭდავი შედეგი. თურმე კვანტური ეფექტების გამო საწყისი სინგულარობა ქრება. დიდი აფეთქება წყვეტს განსაკუთრებულ წერტილს და შესაძლებელია არა მხოლოდ მისი მიმდინარეობის მიკვლევა, არამედ იმის დანახვა, რაც მოხდა დიდ აფეთქებამდე. ამ შედეგების შეჯამება ახლახან გამოქვეყნდა A. Ashtekar, T. Pawlowski, P. Singh, Physical Review Letters, 96, 141301 (2006 წლის 12 აპრილი), ასევე ხელმისაწვდომია როგორც gr-qc/0602086, და მათი დეტალური წარმოშობა მოხსენებულია მეორე დღეს იგივე ავტორების წინასწარი ბეჭდვა gr-qc/0604013.

მარყუჟის კვანტური გრავიტაცია ფუნდამენტურად განსხვავდება ჩვეულებრივი ფიზიკური თეორიებისგან და სუპერსიმების თეორიისგანაც კი. სუპერსიმების თეორიის ობიექტები, მაგალითად, არის სხვადასხვა სიმები და მრავალგანზომილებიანი მემბრანები, რომლებიც, თუმცა, დაფრინავენ წინასწარ მოხარშულიმათთვის სივრცე და დრო. კითხვა იმის შესახებ, თუ როგორ წარმოიშვა ეს მრავალგანზომილებიანი სივრცე-დრო, არ შეიძლება გადაწყდეს ასეთ თეორიაში.

გრავიტაციის მარყუჟის თეორიაში მთავარი ობიექტები არის სივრცის პატარა კვანტური უჯრედები, რომლებიც დაკავშირებულია ერთმანეთთან გარკვეული გზით. მათი კავშირის კანონი და მათი მდგომარეობა კონტროლდება მათში არსებული გარკვეული ველის მიერ. ამ ველის მნიშვნელობა ამ უჯრედებისთვის არის გარკვეული ” შიდა დროსუსტი ველიდან უფრო ძლიერ ველზე გადასვლა ზუსტად ისე გამოიყურება, თითქოს არსებობდეს რაიმე სახის "წარსული", რომელიც გავლენას მოახდენდა რაიმე სახის "მომავალზე". ეს კანონი შექმნილია ისე, რომ საკმარისად დიდი სამყაროსთვის, ენერგიის დაბალი კონცენტრაციით და (ანუ, სინგულარობისგან შორს), უჯრედები თითქოს „ერთდებიან“ ერთმანეთთან და ქმნიან „მყარ“ სივრცე-დროს. რომელიც ჩვენთვის ნაცნობია.

სტატიის ავტორები ამტკიცებენ, რომ ეს ყველაფერი უკვე საკმარისია იმ პრობლემის გადასაჭრელად, თუ რა ემართება სამყაროს სინგულარობასთან მიახლოებისას. მათ მიერ მიღებული განტოლებების ამონახსნებმა აჩვენეს, რომ სამყაროს უკიდურესი „შეკუმშვით“ სივრცე „იფანტება“, კვანტური გეომეტრია არ იძლევა საშუალებას, რომ მისი მოცულობა ნულამდე შემცირდეს, აუცილებლად ხდება გაჩერება და ხელახლა იწყება გაფართოება. მდგომარეობების ამ თანმიმდევრობას შეიძლება თვალყური ადევნოთ როგორც წინ, ასევე უკან „დროში“, რაც ნიშნავს, რომ ამ თეორიაში, დიდ აფეთქებამდე, გარდაუვალია „დიდი აფეთქება“ - „წინა“ სამყაროს კოლაფსი. უფრო მეტიც, წინა სამყაროს თვისებები არ იკარგება კოლაფსის პროცესში, არამედ ცალსახად გადადის ჩვენს სამყაროში.

თუმცა, აღწერილი გამოთვლები ეფუძნება უნივერსალური ველის თვისებების შესახებ ზოგიერთ გამარტივებულ ვარაუდს. როგორც ჩანს, ზოგადი დასკვნები ასეთი ვარაუდების გარეშეც გაგრძელდება, მაგრამ ეს მაინც გადამოწმებას საჭიროებს. ძალიან საინტერესო იქნება ამ იდეების შემდგომი განვითარება.

სივრცისა და დროის ატომები

ლი სმოლინი

თუ მარყუჟის კვანტური გრავიტაციის საოცარი თეორია სწორია, მაშინ სივრცე და დრო, რომელსაც ჩვენ უწყვეტად აღვიქვამთ, რეალურად შედგება დისკრეტული ნაწილაკებისგან.

უძველესი დროიდან ზოგიერთი ფილოსოფოსი და მეცნიერი ვარაუდობდა, რომ მატერია შეიძლება შედგებოდეს პაწაწინა ატომებისგან, მაგრამ 200 წლის წინ ცოტას სჯეროდა მათი არსებობის დამტკიცება. დღეს ჩვენ ვაკვირდებით ცალკეულ ატომებს და ვსწავლობთ მათ შემადგენელ ნაწილაკებს. მატერიის მარცვლოვანი სტრუქტურა ჩვენთვის აღარ არის სიახლე.
ბოლო ათწლეულების განმავლობაში, ფიზიკოსები და მათემატიკოსები სვამენ კითხვას: შედგება თუ არა სივრცე დისკრეტული ნაწილებისგან? მართლა უწყვეტია თუ უფრო ცალკეული ბოჭკოებისგან ნაქსოვი ქსოვილის ნაჭერს ჰგავს? ჩვენ რომ შეგვეძლოს უკიდურესად პატარა ობიექტებზე დაკვირვება, დავინახავდით სივრცის ატომებს, მოცულობის განუყოფელ პაწაწინა ნაწილაკებს? რა შეიძლება ითქვას დროსზე: ბუნებაში ცვლილებები შეუფერხებლად ხდება თუ სამყარო ვითარდება პაწაწინა ნახტომებით, მოქმედებს როგორც კომპიუტერი?
ბოლო 16 წლის განმავლობაში მეცნიერები შესამჩნევად მიუახლოვდნენ ამ კითხვებზე პასუხის გაცემას. უცნაური სახელწოდებით „მარყუჟის კვანტური გრავიტაციის“ თეორიის თანახმად, სივრცე და დრო ნამდვილად შედგება დისკრეტული ნაწილებისგან. ამ კონცეფციის ფარგლებში შესრულებული გამოთვლები ასახავს მარტივ და ლამაზ სურათს, რომელიც გვეხმარება ავხსნათ იდუმალი ფენომენები, რომლებიც დაკავშირებულია შავ ხვრელებთან და დიდ აფეთქებასთან. მაგრამ აღნიშნული თეორიის მთავარი უპირატესობა ის არის, რომ უახლოეს მომავალში მისი პროგნოზები ექსპერიმენტულად შეიძლება გადამოწმდეს: ჩვენ აღმოვაჩენთ სივრცის ატომებს, თუ ისინი ნამდვილად არსებობენ.

კვანტა

ჩემს კოლეგებთან ერთად, ჩვენ შევიმუშავეთ მარყუჟის კვანტური გრავიტაციის თეორია (LQG), ვცდილობთ შეგვემუშავებინა დიდი ხნის ნანატრი გრავიტაციის კვანტური თეორია. ამ უკანასკნელის უკიდურესი მნიშვნელობის ასახსნელად და მისი კავშირი სივრცისა და დროის დისკრეტულობასთან, ცოტა უნდა ვისაუბრო კვანტურ თეორიაზე და გრავიტაციის თეორიაზე.
კვანტური მექანიკის გაჩენა მე-20 საუკუნის პირველ მეოთხედში. ასოცირებული იყო მტკიცებულებასთან, რომ მატერია შედგება ატომებისგან. კვანტური განტოლებები მოითხოვს, რომ გარკვეულ სიდიდეებს, როგორიცაა ატომის ენერგიები, შეუძლიათ მხოლოდ გარკვეული დისკრეტული მნიშვნელობების მიღება. კვანტური მექანიკა ზუსტად აღწერს ატომების, ელემენტარული ნაწილაკების თვისებებსა და ქცევას და მათ დამაკავშირებელ ძალებს. მეცნიერების ისტორიაში ყველაზე წარმატებული კვანტური თეორია საფუძვლად უდევს ჩვენს გაგებას ქიმიის, ატომური და სუბატომიური ფიზიკის, ელექტრონიკის და ბიოლოგიის შესახებაც კი.
იმავე ათწლეულების განმავლობაში, როგორც კვანტური მექანიკა, ალბერტ აინშტაინმა შეიმუშავა ფარდობითობის ზოგადი თეორია, რომელიც არის გრავიტაციის თეორია. მისი მიხედვით, მიზიდულობის ძალა წარმოიქმნება სივრცისა და დროის (რომლებიც ერთად ქმნიან სივრცე-დროს) მატერიის გავლენის ქვეშ მოხრის შედეგად.
წარმოიდგინეთ რეზინის ფურცელზე მოთავსებული მძიმე ბურთი და დიდი ბურთის მახლობლად მოძრავი პატარა ბურთი. ბურთები შეიძლება ჩაითვალოს როგორც მზე და დედამიწა, ხოლო ფოთოლი როგორც სივრცე. მძიმე ბურთი რეზინის ფურცელში ქმნის ჩაღრმავებას, რომლის ფერდობზე უფრო პატარა ბურთი ტრიალებს უფრო დიდისკენ, თითქოს რაღაც ძალა - გრავიტაცია - მიზიდავს მას ამ მიმართულებით. ანალოგიურად, ნებისმიერი მატერია ან ენერგიის გროვა ამახინჯებს სივრცე-დროის გეომეტრიას, იზიდავს ნაწილაკებს და სინათლის სხივებს; ამ ფენომენს გრავიტაციას ვუწოდებთ.
ცალკე, კვანტური მექანიკა და აინშტაინის ფარდობითობის ზოგადი თეორია ექსპერიმენტულად იქნა დამოწმებული. თუმცა, შემთხვევა, რომელშიც ორივე თეორიის ერთდროულად ტესტირება შეიძლებოდა, არასოდეს ყოფილა გამოკვლეული. ფაქტია, რომ კვანტური ეფექტები შესამჩნევია მხოლოდ მცირე მასშტაბებზე და იმისთვის, რომ ზოგადი ფარდობითობის ეფექტი შესამჩნევი გახდეს, საჭიროა დიდი მასები. ორივე პირობის გაერთიანება შესაძლებელია მხოლოდ ზოგიერთ საგანგებო ვითარებაში.
გარდა ექსპერიმენტული მონაცემების ნაკლებობისა, არსებობს უზარმაზარი კონცეპტუალური პრობლემა: აინშტაინის ფარდობითობის ზოგადი თეორია სრულიად კლასიკურია, ე.ი. არაკვანტური. ფიზიკის ლოგიკური მთლიანობის უზრუნველსაყოფად საჭიროა გრავიტაციის კვანტური თეორია, რომელიც აერთიანებს კვანტურ მექანიკას ფარდობითობის ზოგად თეორიასთან სივრცე-დროის კვანტურ თეორიაში.
ფიზიკოსებმა შეიმუშავეს მრავალი მათემატიკური პროცედურა კლასიკური თეორიის კვანტურ თეორიად გადაქცევისთვის. ბევრი მეცნიერი ამაოდ ცდილობდა მათ გამოყენებას ფარდობითობის ზოგად თეორიაში.
1960-იან და 1970-იან წლებში ჩატარებულმა გამოთვლებმა აჩვენა, რომ კვანტური მექანიკა და ფარდობითობის ზოგადი თეორია ვერ გაერთიანდებოდა. ჩანდა, რომ სიტუაციის გადარჩენა მხოლოდ სრულიად ახალი პოსტულატების, დამატებითი ნაწილაკების, ველებისა თუ სხვა სახის ობიექტების შემოღებით შეიძლებოდა. ერთიანი თეორიის ეგზოტიკა უნდა გამოიხატოს მხოლოდ იმ გამონაკლის შემთხვევებში, როდესაც მნიშვნელოვანი ხდება როგორც კვანტური მექანიკური, ასევე გრავიტაციული ეფექტები. კომპრომისის მიღწევის მცდელობისას დაიბადა ისეთი მიმართულებები, როგორიცაა ბრუნვის თეორია, არაკომუტაციური გეომეტრია და სუპერგრავიტაცია.
ფიზიკოსებს შორის დიდი პოპულარობით სარგებლობს სიმების თეორია, რომლის მიხედვითაც, სამი ცნობილი სივრცითი განზომილების გარდა, არის კიდევ ექვსი ან შვიდი, რაც ჯერ ვერავინ შეამჩნია. სიმების თეორია ასევე პროგნოზირებს მრავალი ახალი ელემენტარული ნაწილაკისა და ძალის არსებობას, რომლებიც არასოდეს დადასტურებულა დაკვირვებით. ზოგიერთი მეცნიერი თვლის, რომ ეს არის ეგრეთ წოდებული M- თეორიის ნაწილი, მაგრამ, სამწუხაროდ, ზუსტი განმარტება ჯერ არ არის შემოთავაზებული. ამიტომ, ბევრი ექსპერტი დარწმუნებულია, რომ ხელმისაწვდომი ალტერნატივები უნდა იქნას შესწავლილი. გრავიტაციის ჩვენი მარყუჟის კვანტური თეორია მათგან ყველაზე განვითარებულია.

დიდი ხვრელი

1980-იანი წლების შუა ხანებში. ჩვენ, აბჰაი აშტეკართან, ტედ იაკობსონთან და კარლო როველისთან ერთად, გადავწყვიტეთ კიდევ ერთხელ ვეცადოთ კვანტური მექანიკისა და ფარდობითობის ზოგადი თეორიის გაერთიანება სტანდარტული მეთოდების გამოყენებით. ფაქტია, რომ 1970-იან წლებში მიღებულ ნეგატიურ შედეგებში მნიშვნელოვანი ხარვეზი არსებობდა: გამოთვლები ვარაუდობდნენ, რომ სივრცის გეომეტრია იყო უწყვეტი და გლუვი, რაც არ უნდა დეტალურად შეგვესწავლა. ადამიანები ზუსტად ასე უყურებდნენ მატერიას ატომების აღმოჩენამდე.
ასე რომ, ჩვენ გადავწყვიტეთ მიგვეტოვებინა გლუვი უწყვეტი სივრცის კონცეფცია და არ შემოგვეტანა სხვა ჰიპოთეზა, გარდა ფარდობითობის ზოგადი თეორიისა და კვანტური მექანიკის კარგად გამოცდილი ექსპერიმენტული დებულებებისა. კერძოდ, ჩვენი გამოთვლები ეფუძნებოდა აინშტაინის თეორიის ორ ძირითად პრინციპს.
პირველი მათგანი - დამოუკიდებლობა გარემოსგან - აცხადებს, რომ სივრცე-დროის გეომეტრია არ არის ფიქსირებული, არამედ არის ცვალებადი, დინამიური სიდიდე. გეომეტრიის დასადგენად აუცილებელია განტოლებათა სერიის ამოხსნა, რომელიც ითვალისწინებს მატერიისა და ენერგიის გავლენას და. სხვათა შორის, სიმების თანამედროვე თეორია არ არის დამოუკიდებელი გარემოსგან: სიმების აღწერის განტოლებები ჩამოყალიბებულია გარკვეულ კლასიკურ (ანუ, არაკვანტურ) სივრცე-დროში.
მეორე პრინციპი, სახელწოდებით „დიფეომორფული უცვლელობა“, ამბობს, რომ ჩვენ თავისუფლად შეგვიძლია ავირჩიოთ ნებისმიერი კოორდინატთა სისტემა სივრცე-დროის გამოსაჩენად და განტოლებების ასაგებად. სივრცე-დროის წერტილი განისაზღვრება მხოლოდ მასში ფიზიკურად მომხდარი მოვლენებით და არა მისი პოზიციით რაიმე სპეციალურ კოორდინატულ სისტემაში (სპეციალური კოორდინატები არ არსებობს). დიფეომორფული ინვარიანტობა ფარდობითობის ზოგადი თეორიის უკიდურესად მნიშვნელოვანი ფუნდამენტური პოზიციაა.
ორივე პრინციპის გულდასმით შერწყმით კვანტური მექანიკის სტანდარტულ მეთოდებთან, ჩვენ შევიმუშავეთ მათემატიკური ენა, რომელიც გვაძლევდა საშუალებას გაგვეტარებინა საჭირო გამოთვლები იმის დასადგენად, არის თუ არა სივრცე დისკრეტული თუ უწყვეტი. ჩვენდა სასიხარულოდ, გამოთვლებმა აჩვენა, რომ სივრცე კვანტიზებულია! ასე ჩავუყარეთ საფუძველი მარყუჟის კვანტური გრავიტაციის თეორიას. სხვათა შორის, ტერმინი „მარყუჟი“ დაარსდა, რადგან ზოგიერთი გამოთვლა გულისხმობდა სივრცე-დროში იზოლირებულ მცირე მარყუჟებს.
ბევრმა ფიზიკოსმა და მათემატიკოსმა გადაამოწმა ჩვენი გამოთვლები სხვადასხვა მეთოდების გამოყენებით. ბოლო წლების განმავლობაში, მარყუჟის კვანტური გრავიტაციის თეორია გაძლიერდა მთელი მსოფლიოდან მეცნიერების ძალისხმევის წყალობით. შესრულებული სამუშაო საშუალებას გვაძლევს ვენდოთ სივრცე-დროის სურათს, რომელსაც ქვემოთ აღვწერ.
ჩვენი კვანტური თეორია ეხება დროის სივრცის სტრუქტურას უმცირეს მასშტაბებზე და მის გასაგებად საჭიროა შევხედოთ მის პროგნოზებს მცირე ფართობზე ან მოცულობაზე. როდესაც საქმე გვაქვს კვანტურ ფიზიკასთან, მნიშვნელოვანია იმის დადგენა, თუ რომელი ფიზიკური სიდიდეებია საჭირო გაზომვა. წარმოიდგინეთ გარკვეული რეგიონი, რომელიც განსაზღვრულია B საზღვრით (იხ. სურათი ქვემოთ), რომელიც შეიძლება განისაზღვროს მატერიალური ობიექტით (მაგალითად, თუჯის გარსი) ან უშუალოდ სივრცე-დროის გეომეტრიით (მაგალითად, მოვლენათა ჰორიზონტი ამ შემთხვევაში. შავი ხვრელის). რა ხდება, როდესაც გავზომავთ აღწერილი ფართობის მოცულობას? რა შესაძლო შედეგებს იძლევა როგორც კვანტური თეორია, ასევე დიფეომორფული ინვარიანტობა? თუ სივრცის გეომეტრია უწყვეტია, მაშინ მოცემულ რეგიონს შეიძლება ჰქონდეს ნებისმიერი ზომა და მისი მოცულობა შეიძლება გამოისახოს ნებისმიერი რეალური დადებითი რიცხვით, კერძოდ, თვითნებურად ნულთან ახლოს. მაგრამ თუ გეომეტრია მარცვლოვანია, მაშინ გაზომვის შედეგი შეიძლება მიეკუთვნებოდეს მხოლოდ რიცხვების დისკრეტულ კომპლექტს და არ შეიძლება იყოს რაიმე მინიმალური შესაძლო მოცულობაზე ნაკლები. გავიხსენოთ რა ენერგია შეიძლება ჰქონდეს ატომის ბირთვის გარშემო მოძრავ ელექტრონს? კლასიკური ფიზიკის ფარგლებში - ნებისმიერი, მაგრამ კვანტური მექანიკა იძლევა ენერგიის მხოლოდ გარკვეულ, მკაცრად ფიქსირებულ დისკრეტულ მნიშვნელობებს და. განსხვავება იგივეა, რაც სითხის მოცულობის გაზომვას, რომელიც ქმნის უწყვეტ ნაკადს (მე-18 საუკუნის მეცნიერთა თვალსაზრისით) და წყლის რაოდენობის დადგენას შორის, რომლის ატომების დათვლაც შესაძლებელია.
მარყუჟის კვანტური გრავიტაციის თეორიის მიხედვით სივრცე ატომებს ჰგავს: მოცულობის გაზომვით მიღებული რიცხვები ქმნიან დისკრეტულ სიმრავლეს, ე.ი. მოცულობა იცვლება ცალკეულ ნაწილებში. კიდევ ერთი სიდიდე, რომლის გაზომვაც შესაძლებელია, არის B საზღვრის ფართობი, რომელიც ასევე გამოდის დისკრეტული. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, სივრცე არ არის უწყვეტი და შედგება ფართობისა და მოცულობის გარკვეული კვანტური ერთეულებისგან.
მოცულობისა და ფართობის შესაძლო მნიშვნელობები იზომება პლანკის სიგრძიდან მიღებული ერთეულებით, რაც დაკავშირებულია გრავიტაციის ძალასთან, კვანტების სიდიდესთან და სინათლის სიჩქარესთან. პლანკის სიგრძე ძალიან მცირეა: 10 -33 სმ; ის განსაზღვრავს მასშტაბებს, რომლითაც სივრცის გეომეტრია აღარ შეიძლება ჩაითვალოს უწყვეტად. უმცირესი შესაძლო არანულოვანი ფართობი დაახლოებით უდრის პლანკის სიგრძის კვადრატს, ანუ 10 -66 სმ 2. ნულის გარდა უმცირესი შესაძლო მოცულობა არის პლანკის სიგრძის კუბი ან 10 -99 სმ 3. ამრიგად, თეორიის თანახმად, სივრცის თითოეული კუბური სანტიმეტრი შეიცავს დაახლოებით 10 99 მოცულობის ატომს. მოცულობის კვანტური იმდენად მცირეა, რომ კუბურ სანტიმეტრში უფრო მეტი ასეთი კვანტია, ვიდრე კუბური სანტიმეტრი ხილულ სამყაროში (10 85).

დატრიალებული ქსელები

რას ჰგავს მოცულობა და ფართობის კვანტები? იქნებ სივრცე შედგება დიდი რაოდენობით პატარა კუბებისგან ან სფეროებისგან? არა, ეს არც ისე მარტივია. ჩვენ გამოვსახავთ მოცულობისა და ფართობის კვანტურ მდგომარეობებს დიაგრამების სახით, რომლებსაც არ გააჩნიათ საკუთარი სილამაზე. წარმოიდგინეთ კუბის ფორმის სივრცის ფართობი (იხილეთ სურათი ქვემოთ ). დიაგრამაზე ჩვენ გამოვსახავთ მას, როგორც მოცულობის გამომსახველ წერტილს, მისგან გადაჭიმული ექვსი ხაზით, რომელთაგან თითოეული წარმოადგენს კუბის ერთ-ერთ სახეს. წერტილის გვერდით რიცხვი მიუთითებს მოცულობას, ხოლო ხაზების გვერდით რიცხვები მიუთითებს შესაბამისი სახეების ფართობზე.
კუბის თავზე პირამიდა მოვათავსოთ. ჩვენს პოლიედრებს აქვთ საერთო სახე და ისინი უნდა იყოს გამოსახული, როგორც ორი წერტილი (ორი ტომი), რომლებიც დაკავშირებულია ერთ-ერთი ხაზით (სახე, რომელიც აკავშირებს ტომებს). კუბს აქვს დარჩენილი ხუთი თავისუფალი სახე (ხუთი ხაზი), ხოლო პირამიდას აქვს ოთხი თავისუფალი სახე (ოთხი ხაზი). ანალოგიურად, სხვადასხვა პოლიედრების ნებისმიერი კომბინაცია შეიძლება იყოს გამოსახული: მოცულობითი პოლიედრები ხდება წერტილები ან კვანძები, ხოლო ბრტყელი სახეები ხდება ხაზების დამაკავშირებელი კვანძები. მათემატიკოსები ასეთ დიაგრამებს გრაფიკებს უწოდებენ.
ჩვენს თეორიაში ჩვენ უარვყოფთ პოლიედრების ნახატებს და ვინახავთ მხოლოდ გრაფიკებს. მათემატიკა, რომელიც აღწერს მოცულობისა და ფართობის კვანტურ მდგომარეობებს, გვაწვდის წესების ერთობლიობას, რომელიც მიუთითებს, თუ როგორ შეუძლიათ ხაზებს დააკავშირონ კვანძები და რა რიცხვები შეიძლება განთავსდეს დიაგრამის სხვადასხვა ადგილას. თითოეული კვანტური მდგომარეობა შეესაბამება ერთ-ერთ გრაფიკს, ხოლო თითოეული გრაფიკი, რომელიც აკმაყოფილებს წესებს, შეესაბამება კვანტურ მდგომარეობას. გრაფიკები არის მოსახერხებელი მოკლე ჩანაწერი სივრცის შესაძლო კვანტური მდგომარეობის შესახებ.
დიაგრამები ბევრად უფრო შესაფერისია კვანტური მდგომარეობების წარმოსაჩენად, ვიდრე პოლიედრები. კერძოდ, ზოგიერთი გრაფიკი დაკავშირებულია ისეთი უცნაური გზებით, რომ მათი სწორად გადაქცევა პოლიედრების სურათად შეუძლებელია. მაგალითად, იმ შემთხვევებში, როდესაც სივრცე მრუდია, შეუძლებელია პოლიედრების დახატვა, რომლებიც სწორად ჯდება ერთმანეთთან, მაგრამ სულაც არ არის რთული გრაფიკის დახატვა და მისი გამოყენება იმის გამოსათვლელად, თუ რამდენად დამახინჯებულია სივრცე. ვინაიდან სივრცის დამახინჯება ქმნის გრავიტაციას, დიაგრამები დიდ როლს თამაშობენ გრავიტაციის კვანტურ თეორიაში.
სიმარტივისთვის, ჩვენ ხშირად ვხატავთ გრაფიკებს ორ განზომილებაში, მაგრამ სჯობს ვიფიქროთ, რომ ისინი ავსებენ სამგანზომილებიან სივრცეს, რადგან ეს არის ის, რასაც ისინი წარმოადგენენ. მაგრამ აქ არის კონცეპტუალური ნაკლი: გრაფიკის ხაზები და კვანძები არ იკავებენ კონკრეტულ პოზიციებს სივრცეში. თითოეული გრაფიკი განისაზღვრება მხოლოდ იმით, თუ როგორ არის დაკავშირებული მისი ნაწილები ერთმანეთთან და როგორ უკავშირდება ისინი მკაფიოდ განსაზღვრულ საზღვრებს (მაგალითად, B ფართობის საზღვარი). თუმცა, არ არსებობს უწყვეტი სამგანზომილებიანი სივრცე, რომელშიც შეიძლება ჩანდეს გრაფიკები. ხაზები და კვანძები არის სივრცე, რომლის გეომეტრია განისაზღვრება იმით, თუ როგორ უკავშირდება ისინი.
აღწერილ გრაფიკებს უწოდებენ სპინ ქსელებს, რადგან მათზე არსებული რიცხვები ასოცირდება სპინთან. ჯერ კიდევ 1970-იანი წლების დასაწყისში. როჯერ პენროუზი ოქსფორდის უნივერსიტეტიდან ვარაუდობს, რომ სპინური ქსელები რელევანტურია კვანტური გრავიტაციის თეორიასთან. 1994 წელს ჩვენმა ზუსტმა გამოთვლებმა დაადასტურა მისი ინტუიცია. ფაინმანის დიაგრამებს კარგად ნაცნობმა მკითხველებმა უნდა გაითვალისწინონ, რომ სპინური ქსელები არ არის სპინ ქსელები, მიუხედავად მათი გარეგნობისა. ფეინმანის დიაგრამები ასახავს კვანტურ ურთიერთქმედებას ნაწილაკებს შორის, რომლებიც გადადიან ერთი კვანტური მდგომარეობიდან მეორეში. სპინ ქსელები წარმოადგენენ სივრცის მოცულობებისა და ფართობების ფიქსირებულ კვანტურ მდგომარეობას.
დიაგრამების ცალკეული კვანძები და კიდეები წარმოადგენს სივრცის უკიდურესად მცირე რეგიონებს: ტიპიური კვანძი შეესაბამება მოცულობას დაახლოებით ერთი პლანკის სიგრძის კუბურში, ხოლო ხაზი შეესაბამება პლანკის სიგრძის კვადრატის რიგის ფართობს. მაგრამ, პრინციპში, სპინ ქსელი შეიძლება იყოს შეუზღუდავად დიდი და თვითნებურად რთული. ჩვენ რომ შეგვეძლოს ჩვენი სამყაროს კვანტური მდგომარეობის დეტალური სურათის გამოსახვა (ანუ მისი სივრცის გეომეტრია, გალაქტიკების, შავი ხვრელების და ა.შ. გრავიტაციით მოხრილი და დაგრეხილი), მივიღებთ წარმოუდგენელი სირთულის გიგანტურ სპინის ქსელს. შეიცავს დაახლოებით 10184 კვანძს.
ამრიგად, სპინური ქსელები აღწერს სივრცის გეომეტრიას. მაგრამ რა შეიძლება ითქვას მასში შემავალ მატერიასა და ენერგიაზე? ნაწილაკები, როგორიცაა ელექტრონები, შეესაბამება სპეციფიკურ კვანძებს დამატებითი ეტიკეტებით. ველები, როგორიცაა ელექტრომაგნიტური ველები, მითითებულია მსგავსი მარკერებით გრაფიკის ხაზებზე. ნაწილაკების და ველების მოძრაობა სივრცეში არის ნიშნების დისკრეტული (ნახტომის მსგავსი) მოძრაობა გრაფიკის გასწვრივ.

ნაბიჯები და ქაფი

ნაწილაკები და ველები არ არის ერთადერთი მოძრავი ობიექტი. ფარდობითობის ზოგადი თეორიის თანახმად, როდესაც მატერია და ენერგია მოძრაობენ, სივრცე იცვლება; ტალღებმა შეიძლება გაიაროს მასში, როგორც ტალღები ტბაზე. მარყუჟის კვანტური გრავიტაციის თეორიაში ასეთი პროცესები წარმოდგენილია სპინური ქსელის დისკრეტული გარდაქმნებით, რომლებშიც გრაფიკების დაკავშირება იცვლება ეტაპობრივად (იხ. ნახაზი ქვემოთ).
კვანტური მექანიკური ფენომენების აღწერისას ფიზიკოსები გამოთვლიან სხვადასხვა პროცესის ალბათობას. ჩვენ იგივეს ვაკეთებთ, როდესაც ვიყენებთ მარყუჟის კვანტური გრავიტაციის თეორიას სივრცის გეომეტრიის ცვლილების ან ნაწილაკებისა და ველების მოძრაობის აღსაწერად სპინ ქსელში. თომას ტიმანმა ვატერლოოს თეორიული ფიზიკის ინსტიტუტიდან გამოიტანა ზუსტი გამონათქვამები სპინური ქსელის საფეხურების კვანტური ალბათობის გამოსათვლელად. შედეგად, გაჩნდა მკაფიო პროცედურა ნებისმიერი პროცესის ალბათობის გამოსათვლელად, რომელიც შეიძლება მოხდეს სამყაროში, რომელსაც მართავს ჩვენი ახლა უკვე სრულად ჩამოყალიბებული თეორიის წესები. რჩება მხოლოდ გამოთვლა და პროგნოზების გაკეთება იმის შესახებ, თუ რა შეიძლება დაფიქსირდეს გარკვეულ ექსპერიმენტებში.
ფარდობითობის თეორიაში სივრცე და დრო განუყოფელია და წარმოადგენს ერთ სივრცე-დროს. როდესაც სივრცე-დროის კონცეფცია შემოდის მარყუჟის კვანტური გრავიტაციის თეორიაში, სპინური ქსელები, რომლებიც წარმოადგენს სივრცეს, გადაიქცევა ე.წ. სხვა განზომილების - დროის დამატებით - სპინური ქსელის ხაზები ფართოვდება და ორგანზომილებიან ზედაპირებად იქცევა, კვანძები კი ხაზებად იჭიმება. გადასვლები, სადაც იცვლება დაწნული ქსელი (ზემოთ აღწერილი ნაბიჯები) ახლა წარმოდგენილია კვანძებით, სადაც ქაფის ხაზები იყრის თავს. დროის სივრცე, როგორც სპინის ქაფს, შემოგვთავაზეს რამდენიმე მკვლევარი, მათ შორის კარლო როველი, მაიკ რაიზენბერგერი, ჯონ ბარეტი, ლუის კრეინი, ჯონ ბაეზი და ფოტინი მარკოპულო.
კადრები იმისა, რაც ხდება, ჰგავს სივრცე-დროის კვეთას. დაწნული ქაფის მსგავსი ნაჭერი წარმოადგენს დაწნულ ქსელს. თუმცა, არ შეცდეთ, რომ ნაჭერი თვითმფრინავი განუწყვეტლივ მოძრაობს დროის გლუვი დინების მსგავსად. ისევე, როგორც სივრცე განისაზღვრება დაწნული ქსელის დისკრეტული გეომეტრიით, დრო განისაზღვრება ცალკეული ნაბიჯების თანმიმდევრობით, რომლებიც აწესრიგებენ ქსელს (იხ. სურათი 55 გვერდზე). ამრიგად, დროც დისკრეტულია. დრო მდინარესავით კი არ მიედინება, არამედ საათივით იკეცება. „ტკიპებს“ შორის ინტერვალი დაახლოებით უდრის პლანკის დროს, ანუ 10 -43 წმ. უფრო ზუსტად, ჩვენს სამყაროში დრო იზომება უამრავი საათით: სადაც კვანტური ნაბიჯი ხდება სპინ ქაფში, საათი აკეთებს ერთ „ტკიპს“.

პროგნოზები და ტესტები

მარყუჟის კვანტური გრავიტაციის თეორია აღწერს სივრცესა და დროს პლანკის მასშტაბით, რომელიც ჩვენთვის ძალიან მცირეა. მაშ, როგორ შევამოწმოთ იგი? უპირველეს ყოვლისა, ძალზე მნიშვნელოვანია იმის გარკვევა, შეიძლება თუ არა კლასიკური ზოგადი ფარდობითობის გამომუშავება მარყუჟის კვანტური გრავიტაციის მიახლოებით. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, თუ დაწნული ქსელები ჰგავს ძაფებს, საიდანაც ქსოვილი არის ნაქსოვი, მაშინ საკითხავია შესაძლებელი იქნება თუ არა მასალის ელასტიური თვისებების სწორად გამოთვლა ათასობით ძაფზე საშუალოდ. მივიღებთ თუ არა კლასიკური აინშტაინის სივრცის „გლუვი ქსოვილის“ აღწერას, თუ საშუალოდ მივიღებთ დატრიალებულ ქსელს პლანკის ბევრ სიგრძეზე? ცოტა ხნის წინ, მეცნიერებმა წარმატებით გადაჭრეს ეს რთული პრობლემა რამდენიმე განსაკუთრებული შემთხვევისთვის, ასე ვთქვათ, გარკვეული მასალის კონფიგურაციისთვის. მაგალითად, დაბალი სიხშირის გრავიტაციული ტალღები, რომლებიც გავრცელდებიან ბრტყელ (დაუხვევ) სივრცეში, შეიძლება ჩაითვალოს გარკვეული კვანტური მდგომარეობის აგზნებად, რომელიც აღწერილია მარყუჟის კვანტური გრავიტაციის თეორიის შესაბამისად.
მარყუჟის კვანტური გრავიტაციის კარგი ტესტი აღმოჩნდა ერთ-ერთი დიდი ხნის საიდუმლო შავი ხვრელების თერმოდინამიკის და განსაკუთრებით მათი ენტროპიის შესახებ. ფიზიკოსებმა შეიმუშავეს შავი ხვრელის თერმოდინამიკური მოდელი, ეყრდნობოდა ჰიბრიდულ თეორიას, რომელშიც მატერია განიხილება კვანტურ მექანიკურად, მაგრამ სივრცე-დრო არა. კერძოდ, 1970-იან წლებში. იაკობ დ. ბეკენშტეინმა დაასკვნა, რომ შავი ხვრელის ენტროპია მისი ზედაპირის ფართობის პროპორციულია (იხ. სტატია „ინფორმაცია ჰოლოგრაფიულ სამყაროში“, „მეცნიერების სამყაროში“, No. 11, 2003 წ.). სტივენ ჰოკინგი მალევე მივიდა იმ დასკვნამდე, რომ შავი ხვრელები, განსაკუთრებით პატარა, უნდა ასხივებდნენ რადიაციას.
მსგავსი გამოთვლების ჩასატარებლად მარყუჟის კვანტური გრავიტაციის თეორიის ფარგლებში, ჩვენ ვიღებთ B რეგიონის საზღვარს შავი ხვრელის მოვლენათა ჰორიზონტად. შესაბამისი კვანტური მდგომარეობების ენტროპიის გაანალიზებით მივიღებთ ზუსტად ბეკენშტაინის პროგნოზს. იგივე წარმატებით, ჩვენი თეორია არა მხოლოდ ასახავს ჰოკინგის პროგნოზს შავი ხვრელის რადიაციის შესახებ, არამედ საშუალებას გვაძლევს აღვწეროთ მისი მშვენიერი სტრუქტურა. თუ ოდესმე შეინიშნება მიკროსკოპული შავი ხვრელი, თეორიული პროგნოზები შეიძლება შემოწმდეს მისი ემისიის სპექტრის შესწავლით.
ზოგადად რომ ვთქვათ, მარყუჟის კვანტური გრავიტაციის თეორიის ნებისმიერი ექსპერიმენტული შემოწმება სავსეა უზარმაზარი ტექნიკური სირთულეებით. თეორიით აღწერილი დამახასიათებელი ეფექტები მნიშვნელოვანი ხდება მხოლოდ პლანკის სიგრძის შკალაზე, რომელიც 16 ბრძანებით ნაკლებია, ვიდრე უახლოეს მომავალში შეიძლება შეისწავლოს ყველაზე მძლავრ ამაჩქარებლებში (პატარა მასშტაბების შესწავლა უფრო მეტ ენერგიას მოითხოვს).
თუმცა, ახლახან მეცნიერებმა შემოგვთავაზეს რამდენიმე ხელმისაწვდომი გზა მარყუჟის კვანტური გრავიტაციის შესამოწმებლად. გარემოში გავრცელებული სინათლის ტალღის სიგრძე განიცდის დამახინჯებას, რაც იწვევს სხივების გარდატეხას და დისპერსიას. მსგავსი მეტამორფოზები ხდება სინათლისა და ნაწილაკების გადაადგილებისას დისკრეტულ სივრცეში, რომელიც აღწერილია სპინური ქსელით.
სამწუხაროდ, აღნიშნული ეფექტების სიდიდე პროპორციულია პლანკის სიგრძისა და ტალღის სიგრძის თანაფარდობისა. ხილული სინათლისთვის ის არ აღემატება 10 -28-ს, ხოლო ყველაზე მაღალი ენერგიის მქონე კოსმოსური სხივებისთვის დაახლოებით მილიარდი. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, სივრცის სტრუქტურის მარცვლიანობა უკიდურესად სუსტ გავლენას ახდენს თითქმის ნებისმიერ დაკვირვებად გამოსხივებაზე. მაგრამ რაც უფრო დიდ მანძილზე გადის სინათლე, მით უფრო შესამჩნევია სპინური ქსელის დისკრეტულობის შედეგები. თანამედროვე აღჭურვილობა საშუალებას გვაძლევს აღმოვაჩინოთ გამა-გამოსხივების გამოსხივება, რომელიც მდებარეობს მილიარდობით სინათლის წლის მანძილზე (იხ. სტატია „ყველაზე კაშკაშა აფეთქებები სამყაროში“, „მეცნიერების სამყაროში“, No. 4, 2003 წ.).
მარყუჟის კვანტური გრავიტაციის თეორიის გამოყენებით, როდოლფო გამბინიმ და ხორხე პულინმა დაადგინეს, რომ სხვადასხვა ენერგიის ფოტონები უნდა მოგზაურობდნენ ოდნავ განსხვავებული სიჩქარით და მიაღწიონ დამკვირვებელს სხვადასხვა დროს (იხ. სურათი ქვემოთ). ამის შემოწმებაში დაგვეხმარება სატელიტური დაკვირვებები გამა-გამოსხივების აფეთქებებზე. თანამედროვე ინსტრუმენტების სიზუსტე საჭიროზე 1000-ჯერ დაბალია, მაგრამ უკვე 2006 წელს გაეშვება GLAST სატელიტური ობსერვატორია, რომლის ზუსტი აღჭურვილობა საშუალებას მისცემს დიდი ხნის ნანატრი ექსპერიმენტის ჩატარებას.
არის თუ არა აქ წინააღმდეგობა ფარდობითობის თეორიასთან, რომელიც ამტკიცებს სინათლის სიჩქარის მუდმივობას? ჯოვანი ამელინო-კამელიასთან და ჟოაო მაგუეიხოსთან ერთად ჩვენ შევიმუშავეთ აინშტაინის თეორიის მოდიფიცირებული ვერსიები, რომლებიც იძლევა სხვადასხვა სიჩქარით მოძრავი მაღალი ენერგიის ფოტონების არსებობის საშუალებას. თავის მხრივ, სიჩქარის მუდმივობა ეხება დაბალი ენერგიის ფოტონებს, ე.ი. გრძელი ტალღის სინათლისკენ.
სივრცე-დროის დისკრეტულობის კიდევ ერთი შესაძლო გამოვლინება დაკავშირებულია ძალიან მაღალი ენერგიის კოსმოსურ სხივებთან და. 30 წელზე მეტი ხნის წინ, მეცნიერებმა დაადგინეს, რომ კოსმოსური სხივების პროტონები 3 * 10 19 ევ-ზე მეტი ენერგიის მქონე უნდა იყოს მიმოფანტული კოსმოსური მიკროტალღური ფონის შემავსებელი სივრცით და, შესაბამისად, არასოდეს მიაღწევენ დედამიწას. თუმცა, იაპონურმა AGASA-ს ექსპერიმენტმა დააფიქსირა 10-ზე მეტი მოვლენა კიდევ უფრო მაღალი ენერგიის კოსმოსური სხივებით და. აღმოჩნდა, რომ სივრცის დისკრეტულობა ზრდის დისპერსიული რეაქციისთვის საჭირო ენერგიას და საშუალებას აძლევს მაღალი ენერგიის პროტონებს ეწვიონ ჩვენს პლანეტას. თუ იაპონელი მეცნიერების დაკვირვებები დადასტურდა და სხვა ახსნა არ მოიძებნა, მაშინ შეგვიძლია ვივარაუდოთ, რომ სივრცის დისკრეტულობა ექსპერიმენტულად დადასტურდა.

სივრცე

მარყუჟის კვანტური გრავიტაციის თეორია გვაიძულებს ახლებურად შევხედოთ სამყაროს წარმოშობას და გვეხმარება წარმოვიდგინოთ რა მოხდა მაშინვე დიდი აფეთქების შემდეგ. ფარდობითობის ზოგადი თეორიის შესაბამისად, სამყაროს ისტორიაში იყო დროის პირველი, ნულოვანი მომენტი, რომელიც არ შეესაბამება კვანტურ ფიზიკას. მარტინ ბოჟოვალდის მიერ კვანტური გრავიტაციის მარყუჟის თეორიაზე დაფუძნებული გამოთვლები მიუთითებს იმაზე, რომ დიდი აფეთქება რეალურად დიდი აფეთქება იყო, რადგან სამყარო სწრაფად იშლებოდა მანამდე. თეორეტიკოსები უკვე მუშაობენ სამყაროს განვითარების ადრეული ეტაპების ახალ მოდელებზე, რომლებიც მალე კოსმოლოგიურ დაკვირვებებში შემოწმდება. არ არის გამორიცხული, მე და შენ გაგვიმართლოს, გავიგოთ რა მოხდა დიდ აფეთქებამდე.
არანაკლებ სერიოზულია საკითხი კოსმოლოგიური მუდმივის შესახებ: ენერგიის სიმკვრივე, რომელიც გადის „ცარიელ“ სივრცეში, დადებითია თუ უარყოფითი? კოსმოსურ მიკროტალღურ ფონზე და შორეულ სუპერნოვაზე დაკვირვება მიუთითებს, რომ ბნელი ენერგია არსებობს. უფრო მეტიც, ეს დადებითია, რადგან სამყარო აჩქარებული ტემპით ფართოვდება. მარყუჟის კვანტური გრავიტაციის თეორიის თვალსაზრისით, აქ არანაირი წინააღმდეგობა არ არის: ჯერ კიდევ 1990 წელს ჰიდეო კოდამამ შეადგინა განტოლებები, რომლებიც ზუსტად აღწერს სამყაროს კვანტურ მდგომარეობას დადებითი კოსმოლოგიური მუდმივით.
რიგი საკითხები, მათ შორის წმინდა ტექნიკური, ჯერ არ არის გადაწყვეტილი. რა კორექტირება უნდა მოხდეს ფარდობითობის სპეციალურ თეორიაში უკიდურესად მაღალ ენერგიებზე (ასეთის არსებობის შემთხვევაში)? დაეხმარება თუ არა მარყუჟის კვანტური გრავიტაციის თეორია იმის მტკიცებას, რომ სხვადასხვა ძალები, გრავიტაციის ჩათვლით, ერთი ფუნდამენტური ძალის ასპექტებია?
შესაძლოა, მარყუჟის კვანტური გრავიტაცია მართლაც ფარდობითობის კვანტური ზოგადი თეორიაა, რადგან ის არ ემყარება დამატებით ვარაუდებს, გარდა კვანტური მექანიკის ძირითადი პრინციპებისა და აინშტაინის თეორიისა. დასკვნა სპინის ქაფით აღწერილი სივრცე-დროის დისკრეტულობის შესახებ უშუალოდ თავად თეორიიდან გამომდინარეობს და პოსტულატად არ არის წარმოდგენილი.
თუმცა, ყველაფერი, რაც აქ ვისაუბრე, არის თეორია. შესაძლოა სივრცე რეალურად გლუვი და უწყვეტი იყოს ნებისმიერი მასშტაბით, რაც არ უნდა მცირე. მაშინ ფიზიკოსებს მოუწევთ დამატებითი რადიკალური პოსტულატების დანერგვა, როგორც სიმების თეორიის შემთხვევაში. და რადგან ექსპერიმენტი საბოლოოდ გადაწყვეტს ყველაფერს, კარგი ამბავი მაქვს - უახლოეს მომავალში სიტუაცია შეიძლება უფრო ნათელი გახდეს.

დამატებითი ლიტერატურა:

სამი გზა კვანტური გრავიტაციისკენ. ლი სმოლინი. ძირითადი წიგნები, 2001 წ.

ფართობის კვანტი? ჯონ ბაეზი. ბუნება, ტ.421, გვ. 702-703; 2003 წლის თებერვალი.

რამდენად შორს ვართ გრავიტაციის კვანტური თეორიისგან? ლი სმოლინი. მარტი 2003. წინასწარი ბეჭდვა http://arxiv.org/hep-th/0303185

კეთილი იყოს თქვენი მობრძანება Quantum Gravity-ში. Special Section, Physics World, Vol.16, No.11, pp. 27-50; 2003 წლის ნოემბერი.

მარყუჟის კვანტური გრავიტაცია. ლი სმოლინი. ხელმისაწვდომია http://www.edge.org/3rd_culture/smolin03/smolin03_index.html

მარყუჟის კვანტური გრავიტაციის თეორიის მთავარი დასკვნა ეხება მოცულობებსა და ფართობებს. განვიხილოთ სივრცის რეგიონი, რომელიც შემოიფარგლება B სფერული გარსით (იხ. ზემოთ). კლასიკური (არაკვანტური) ფიზიკის მიხედვით, მისი მოცულობა შეიძლება გამოისახოს ნებისმიერი რეალური დადებითი რიცხვით. თუმცა, მარყუჟის კვანტური გრავიტაციის თეორიის მიხედვით, არსებობს არანულოვანი აბსოლუტური უმცირესი მოცულობა (დაახლოებით პლანკის სიგრძის კუბის ტოლი, ანუ 10 99 სმ 3), ხოლო უფრო დიდი მოცულობის მნიშვნელობები არის დისკრეტული სერია. რიცხვების. ანალოგიურად, არის ნულოვანი მინიმალური ფართობი (დაახლოებით პლანკის სიგრძის კვადრატი, ანუ 10 66 სმ 2) და უფრო დიდი დასაშვები უბნების დისკრეტული დიაპაზონი. დასაშვები კვანტური არეების (მარცხნივ) და კვანტური მოცულობების (ცენტრი) დისკრეტული სპექტრები დიდწილად მსგავსია წყალბადის ატომის დისკრეტული კვანტური ენერგიის დონეების (მარჯვნივ).

დიაგრამები, რომლებსაც უწოდებენ SPIN NETWORKS, გამოიყენება სივრცის კვანტური მდგომარეობების წარმოსადგენად მინიმალური სიგრძის მასშტაბით. მაგალითად, კუბი(a) არის მოცულობა, რომელიც გარშემორტყმულია ექვსი კვადრატული სახეებით. შესაბამისი დაწნული ქსელი (ბ) შეიცავს წერტილს (კვანძს), რომელიც წარმოადგენს მოცულობას და ექვს ხაზს, რომელიც წარმოადგენს კიდეებს. კვანძის გვერდით რიცხვი მიუთითებს მოცულობას, ხოლო ხაზის გვერდით რიცხვი მიუთითებს შესაბამისი სახის ფართობზე. განსახილველ შემთხვევაში მოცულობა უდრის რვა კუბურ პლანკის ერთეულს და თითოეულ სახეს აქვს პლანკის ოთხი კვადრატული ერთეულის ფართობი. (მარყუჟის კვანტური სიმძიმის წესები ზღუდავს მოცულობებისა და ფართობების დასაშვებ მნიშვნელობებს გარკვეულ მნიშვნელობებამდე: მხოლოდ რიცხვების გარკვეული კომბინაციები შეიძლება განთავსდეს ხაზებსა და კვანძებში.)
თუ პირამიდა (c) მოთავსებულია კუბის ზედა ნაწილზე, მაშინ სპინ ქსელში ამ სახის გამომსახველი ხაზი უნდა დააკავშიროს კუბის კვანძი პირამიდის კვანძთან (d). ხაზები, რომლებიც შეესაბამება პირამიდის ოთხ თავისუფალ სახეს და კუბის ხუთ თავისუფალ სახეს, უნდა ვრცელდებოდეს შესაბამისი კვანძებიდან. (დიაგრამის გასამარტივებლად, რიცხვები გამოტოვებულია.)
ზოგადად, სპინ ქსელში ერთი ფართობის კვანტი გამოსახულია ერთი ხაზით (e), ხოლო მრავალი კვანტისგან შემდგარი ფართობი აღინიშნება მრავალი ხაზით (f). ანალოგიურად, ერთი მოცულობის კვანტური წარმოდგენილია ერთი კვანძით (g), ხოლო უფრო დიდი მოცულობა შეიცავს ბევრ კვანძს (h). ამრიგად, მოცულობა სფერული გარსის შიგნით მოცემულია მასში შემავალი ყველა კვანძის ჯამით, ხოლო ზედაპირის ფართობი არის რეგიონის საზღვარზე გამავალი ყველა ხაზის ჯამის ტოლია.
სპინური ქსელები უფრო ფუნდამენტურია, ვიდრე პოლიედრების კონსტრუქციები: პოლიედრების ნებისმიერი კომბინაცია შეიძლება წარმოდგენილი იყოს შესაბამისი დიაგრამით, მაგრამ ზოგიერთი ჩვეულებრივი სპინური ქსელი წარმოადგენს მოცულობებისა და არეების კომბინაციებს, რომლებიც არ შეიძლება აშენდეს პოლიედრებისგან. ასეთი სპინური ქსელები წარმოიქმნება, როდესაც სივრცე მრუდია ძლიერი გრავიტაციული ველებით ან გეომეტრიის კვანტური რყევებით პლანკის მასშტაბით.

სივრცის ფორმის ცვლილება, როდესაც მასში მატერია და ენერგია მოძრაობს და როდესაც მასში გრავიტაციული ტალღები გადის, გამოსახულია დისკრეტული გადაწყობებით, სპინური ქსელის საფეხურებით. ნახ. და სამი მოცულობის კვანტისგან შემდგარი დაკავშირებული ჯგუფი ერთდება ერთში; საპირისპირო პროცესიც შესაძლებელია. ნახ. b ორი ტომი იზიარებს სივრცეს და სხვაგვარად უკავშირდება მიმდებარე ტომებს. როდესაც გამოსახულია როგორც პოლიედრები, ორი პოლიჰედრა გაერთიანებულია მათი საერთო სახის გასწვრივ და შემდეგ იშლება, როგორც კრისტალები იყოფა სხვა სიბრტყის გასწვრივ. სპინ ქსელში ასეთი ნაბიჯები ხდება არა მხოლოდ სივრცის გეომეტრიის დიდი ცვლილებებით, არამედ პლანკის მასშტაბის უწყვეტი კვანტური რყევებით.
ნაბიჯების წარმოდგენის კიდევ ერთი გზაა დიაგრამაზე კიდევ ერთი განზომილების დამატება - დრო. შედეგი არის დაწნული ქაფი (c). სპინ ქსელის ხაზები ხდება თვითმფრინავები, ხოლო კვანძები გადაიქცევა ხაზებად. დაწნული ქაფის ნაჭერი დროის გარკვეულ მომენტში წარმოადგენს სპინ ქსელს. ასეთი ჭრების სერიის გაკეთების შემდეგ მივიღებთ ფილმის კადრებს, რომელიც მოგვითხრობს სპინ ქსელის განვითარებაზე დროთა განმავლობაში (დ). მაგრამ გაითვალისწინეთ, რომ ევოლუცია, რომელიც ერთი შეხედვით გლუვი და უწყვეტი ჩანს, ფაქტობრივად აჩქარებით ხდება. ყველა დატრიალებული ქსელი, რომელიც შეიცავს ნარინჯისფერ ხაზს (პირველი სამი ჩარჩო) აჩვენებს სივრცის ზუსტად ერთსა და იმავე გეომეტრიას. ხაზების სიგრძეს მნიშვნელობა არ აქვს - გეომეტრიისთვის მნიშვნელოვანია მხოლოდ ის, თუ როგორ არის დაკავშირებული ხაზები და რა რიცხვია თითოეული მათგანი. აღინიშნება. ეს არის ის, რაც განსაზღვრავს მოცულობისა და ფართობის კვანტების შედარებით პოზიციას და ზომას. ასე რომ, დ სურათზე, პირველი სამი ჩარჩოს დროს გეომეტრია მუდმივი რჩება - 3 მოცულობის კვანტა და 6 ფართობის კვანტი. შემდეგ სივრცე მკვეთრად იცვლება: რჩება 1 მოცულობის კვანტური და 3 ფართობის კვანტები, როგორც ნაჩვენებია ბოლო კადრში. ამრიგად, დატრიალებული ქაფით განსაზღვრული დრო არ იცვლება მუდმივად, არამედ უეცარი დისკრეტული ნაბიჯების თანმიმდევრობით.
და მიუხედავად იმისა, რომ სიცხადისთვის ასეთი თანმიმდევრობები ნაჩვენებია როგორც ფირის ჩარჩოები, უფრო სწორია გეომეტრიის ევოლუცია განვიხილოთ, როგორც საათის დისკრეტული დაკვრა. ერთი „ტიკით“ არის ფართობის ნარინჯისფერი კვანტი; შემდეგ ჯერზე, ის გაქრა: ფაქტობრივად, მისი გაქრობა არის ის, რაც განსაზღვრავს "ტკიპს". თანმიმდევრულ „ტკიპებს“ შორის ინტერვალი დაახლოებით უდრის პლანკის დროს (10 -43 წმ), მაგრამ მათ შორის დრო არ არსებობს; არ შეიძლება იყოს „შორის“, ისევე როგორც არ არის წყალი ორ მეზობელ H 2 O მოლეკულას შორის.

როდესაც გამა გამოსხივება მილიარდობით სინათლის წლით დაშორებით ხდება, მყისიერი აფეთქება წარმოქმნის გამა სხივების გიგანტურ რაოდენობას. მარყუჟის კვანტური გრავიტაციის თეორიის შესაბამისად, სპინური ქსელის გასწვრივ მოძრავი ფოტონი დროის ყოველ მომენტში რამდენიმე ხაზს იკავებს, ე.ი. გარკვეული სივრცე (სინამდვილეში, სინათლის კვანტურზე ბევრი ხაზია და არა ხუთი, როგორც ეს ნაჩვენებია ფიგურაში). სივრცის დისკრეტული ბუნება იწვევს გამა სხივებს უფრო მაღალი ენერგიით და ოდნავ უფრო სწრაფად მოძრაობს. განსხვავება უმნიშვნელოა, მაგრამ კოსმოსში მოგზაურობის დროს ეფექტი მილიარდობით წლის განმავლობაში გროვდება. თუ აფეთქების დროს წარმოქმნილი სხვადასხვა ენერგიის გამა სხივები დედამიწაზე სხვადასხვა დროს ჩამოვა, ეს ადასტურებს მარყუჟის კვანტური გრავიტაციის თეორიას.გლასტის თანამგზავრის გაშვება დაგეგმილია 2006 წელს, ბორტზე, რომელიც აღჭურვილი იქნება საკმარისად მგრძნობიარე. მოწყობილობა დისპერსიული გამა გამოსხივების გამოსავლენად.

სივრცეები ერთმანეთთან დაკავშირებულია გარკვეული გზით, ისე, რომ დროისა და სიგრძის მცირე მასშტაბებში ისინი ქმნიან სივრცის ჭრელ, დისკრეტულ სტრუქტურას, ხოლო დიდ მასშტაბებში ისინი შეუფერხებლად გარდაიქმნება უწყვეტ გლუვ სივრცე-დროში.

მარყუჟის გრავიტაცია და ნაწილაკების ფიზიკა

ამრიგად, ბილსონ-ტომპსონმა და თანაავტორებმა შესთავაზეს, რომ მარყუჟის კვანტური გრავიტაციის თეორიას შეეძლო სტანდარტული მოდელის რეპროდუცირება ოთხივე ფუნდამენტური ძალის ავტომატურად გაერთიანებით. ამავდროულად, პრეონების დახმარებით, რომლებიც წარმოდგენილია ბრადების სახით (ბოჭკოვანი სივრცე-დროის ქსოვა), შესაძლებელი გახდა პირველი თაობის ფუნდამენტური ფერმიონების (კვარკები და ლეპტონები) წარმატებული მოდელის აგება მეტი ან. მათი ბრალდებისა და პარიტეტების ნაკლებად სწორი რეპროდუქცია.

ბილსონ-ტომპსონის თავდაპირველ ნაშრომში ვარაუდობდნენ, რომ მეორე და მესამე თაობის ფუნდამენტური ფერმიონები შეიძლება წარმოდგენილი იყოს როგორც უფრო რთული ბრადები, ხოლო პირველი თაობის ფერმიონები, როგორც უმარტივესი შესაძლო ბრედები, თუმცა რთული ბრედების კონკრეტული წარმოდგენები არ იყო მოცემული. ითვლება, რომ ელექტრული და ფერადი მუხტები, ისევე როგორც ნაწილაკების პარიტეტი, რომლებიც მიეკუთვნება უფრო მაღალი რანგის თაობებს, ზუსტად ისე უნდა იყოს მიღებული, როგორც პირველი თაობის ნაწილაკებისთვის. კვანტური გამოთვლის მეთოდების გამოყენებამ შესაძლებელი გახადა იმის ჩვენება, რომ ამ ტიპის ნაწილაკები სტაბილურია და არ იშლება კვანტური რყევების გავლენის ქვეშ.

ლ. ფრეიდელი ( ლ.ფრიდელი), ჯ. კოვალსკი-გლიკმანი ( ჯ.კოვალსკი-გლიკმანი) და ა. სტაროდუბცევი 2006 წლის სტატიაში ვარაუდობენ, რომ ელემენტარული ნაწილაკები შეიძლება იყოს წარმოდგენილი გრავიტაციული ველის უილსონის ხაზების გამოყენებით, რაც გულისხმობს, რომ ნაწილაკების თვისებები (მათი მასა, ენერგია და სპინი) შეიძლება შეესაბამებოდეს ვილსონის მარყუჟების თვისებებს - ძირითადი ობიექტები. მარყუჟის კვანტური გრავიტაციის თეორია. ეს ნამუშევარი შეიძლება ჩაითვალოს ბილსონ-ტომპსონის პრეონის მოდელის შემდგომ თეორიულ მხარდაჭერად.

მოდელის ფორმალიზმის გამოყენება დატრიალებული ქაფი, რომელიც პირდაპირ კავშირშია მარყუჟის კვანტური გრავიტაციის თეორიასთან და მხოლოდ ამ უკანასკნელის საწყის პრინციპებზე დაყრდნობით, ასევე შესაძლებელია სტანდარტული მოდელის ზოგიერთი სხვა ნაწილაკების რეპროდუცირება, როგორიცაა ფოტონები, გლუონები და გრავიტონები - ბრედსონის მიუხედავად. -ტომპსონის სქემა ფერმიონებისთვის. თუმცა, 2006 წლის მდგომარეობით, ჯერ არ არის შესაძლებელი ჰელონის მოდელების აგება ამ ფორმალიზმის გამოყენებით. ჰელონის მოდელი არ შეიცავს ბრედებს, რომლებიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას ჰიგსის ბოზონის ასაგებად, მაგრამ პრინციპში ეს მოდელი არ უარყოფს ამ ბოზონის არსებობის შესაძლებლობას რაიმე სახის კომპოზიტური სისტემის სახით. ბილსონ-ტომპსონი აღნიშნავს, რომ ვინაიდან უფრო დიდი მასის მქონე ნაწილაკებს, როგორც წესი, აქვთ უფრო რთული შინაგანი სტრუქტურა (ბრადების გრეხილის ჩათვლით), ეს სტრუქტურა შეიძლება დაკავშირებული იყოს მასის წარმოქმნის მექანიზმთან. მაგალითად, ბილსონ-ტომპსონის მოდელში ნულოვანი მასის მქონე ფოტონის სტრუქტურა შეესაბამება გადაუგრიხეს ბრედებს. მართალია, გაურკვეველი რჩება, შეესაბამება თუ არა სპინის ქაფის ფორმალიზმში მიღებული ფოტონის მოდელი ბილსონ-ტომპსონის ფოტონს, რომელიც მის მოდელში შედგება სამი გადაუგრიხული ლენტისაგან (შესაძლებელია, რომ ფოტონის მოდელის რამდენიმე ვერსია აშენდეს სპინ ქაფში. ფორმალიზმი).

2006 წლის ოქტომბერში ბილსონ-ტომპსონმა შეცვალა თავისი ნაშრომი და აღნიშნა, რომ მიუხედავად იმისა, რომ მისი მოდელი შთაგონებული იყო პრეონ მოდელებით, ის არ არის პრეონ სიტყვის მკაცრი გაგებით, ამიტომ მისი პრეონ მოდელის ტოპოლოგიური დიაგრამები, სავარაუდოდ, შეიძლება გამოყენებულ იქნას სხვა ფუნდამენტურ თეორიებში. , როგორიცაა, მაგალითად, M-თეორია. პრეონის მოდელებზე დაწესებული თეორიული შეზღუდვები არ გამოიყენება მის მოდელზე, რადგან მასში ელემენტარული ნაწილაკების თვისებები წარმოიქმნება არა ქვენაწილაკების თვისებებიდან, არამედ ამ ქვენაწილაკების ერთმანეთთან (ბრადების) კავშირებიდან. ერთი შესაძლებლობაა, მაგალითად, პრეონების „ჩანერგვა“ M- თეორიაში ან მარყუჟის კვანტური გრავიტაციის თეორიაში.

საბინ ჰოსენფელდერმა შესთავაზა განხილულიყო ორი ალტერნატიული კანდიდატი „ყველაფრის თეორიისთვის“ - სიმების თეორია და მარყუჟის კვანტური გრავიტაცია - როგორც ერთი მონეტის მხარეები. იმის უზრუნველსაყოფად, რომ მარყუჟის კვანტური გრავიტაცია არ ეწინააღმდეგება ფარდობითობის სპეციალურ თეორიას, აუცილებელია შემოვიტანოთ ურთიერთქმედებები, რომლებიც სიმების თეორიაში განხილულის მსგავსია. .

თეორიის პრობლემები

თავისი ნაშრომის შეცვლილ ვერსიაში ბილსონ-ტომპსონი აღიარებს, რომ მის მოდელში გადაუჭრელი პრობლემები რჩება ნაწილაკების მასის სპექტრი, სპინები, კაბიბოს შერევა და მისი მოდელის უფრო ფუნდამენტურ თეორიებთან დაკავშირების აუცილებლობა.

სტატიის მოგვიანებით ვერსია აღწერს ბრედების დინამიკას პუჩნერის გადასვლების გამოყენებით. პაჩნერი მოძრაობს).

იხილეთ ასევე

წყაროები

, "დიდი მეცნიერების ელემენტები"

დაწერეთ მიმოხილვა სტატიაზე "Loop Quantum Gravity"

ლიტერატურა

ლი სმოლინი, სამი გზა კვანტური გრავიტაციისკენ, ძირითადი წიგნები, 2001 წ.
ჯონ ბაეზი ფართობის კვანტი?, ბუნება, ტ.421, გვ. 702–703 წწ. 2003 წლის თებერვალი.
ლი სმოლინი, arxiv.org/hep-th/0303185.
კეთილი იყოს თქვენი მობრძანება Quantum Gravity-ში. Special Section, Physics World, Vol.16, No.11, pp. 27–50; 2003 წლის ნოემბერი.
ოლეგ ფეიგინი.. - მ.: ექსმო, 2012. - 288გვ. - (სამყაროს საიდუმლოებები). - 3000 ეგზემპლარი. - ISBN 9785699530168.

შენიშვნები

გრავიტაციის თეორიები

გრავიტაციის სტანდარტული თეორიები	გრავიტაციის ალტერნატიული თეორიები	გრავიტაციის კვანტური თეორიები	ველის ერთიანი თეორიები
კლასიკური ფიზიკა ფარდობითობის ზოგადი თეორია - ფარდობითობის ზოგადი თეორიის მათემატიკური ფორმულირება - ჰამილტონის ზოგადი ფარდობითობის ფორმულირება პრინციპები გეომეტროდინამიკა ( ინგლისური)	კლასიკური რელატივისტური	მარყუჟის კვანტური გრავიტაცია ნახევრად კლასიკური გრავიტაცია ( ინგლისური) მიზეზობრივი დინამიური სამკუთხედი ( ინგლისური) უილერ-დევიტის განტოლება ( ინგლისური) ინდუცირებული გრავიტაცია ( ინგლისური) არაკომუტაციური გეომეტრია ( ინგლისური)	მრავალგანზომილებიანი ფარდობითობის ზოგადი თეორია მრავალგანზომილებიან სივრცეში სიმები სიმების თეორია სხვები

ამონაწერი, რომელიც ახასიათებს მარყუჟის კვანტურ გრავიტაციას

მელოტ მთებში, პრინც ნიკოლაი ანდრეევიჩ ბოლკონსკის მამულში, ყოველდღე მოსალოდნელი იყო ახალგაზრდა პრინცი ანდრეის და პრინცესას ჩამოსვლა; მაგრამ ლოდინი არ არღვევდა მოწესრიგებულ წესრიგს, რომლითაც ცხოვრება გაგრძელდა ძველი უფლისწულის სახლში. გენერალ-მთავარი პრინცი ნიკოლაი ანდრეევიჩი, მეტსახელად საზოგადოებაში le roi de Prusse, [პრუსიის მეფე,] იმ დროიდან, როდესაც იგი სოფელში გადაასახლეს პავლეს ქვეშ, განუწყვეტლივ ცხოვრობდა თავის მელოტ მთებში თავის ქალიშვილთან, პრინცესა მარიასთან და თავის კომპანიონთან, m lle Bourienne-თან ერთად. [Mademoiselle Bourien.] და ახალი მეფობის დროს, მიუხედავად იმისა, რომ მას დედაქალაქებში შესვლის უფლება მისცეს, მან ასევე განაგრძო ცხოვრება სოფლად და თქვა, რომ თუ ვინმეს სჭირდებოდა, მაშინ მოსკოვიდან მელოტამდე გაივლის ასი ნახევარი მილის მანძილზე. მთები, მაგრამ რა უნდა, არავინ და არაფერი არ არის საჭირო. მან თქვა, რომ არსებობს ადამიანური მანკიერებების მხოლოდ ორი წყარო: უსაქმურობა და ცრურწმენა, და რომ არსებობს მხოლოდ ორი სათნოება: აქტივობა და ინტელექტი. ის თავად იყო ჩართული ქალიშვილის აღზრდაში და, რათა მასში ორივე მთავარი ღირსება განევითარებინა, ოც წლამდე, ალგებრასა და გეომეტრიის გაკვეთილებს ატარებდა და მთელი ცხოვრება უწყვეტ სწავლაში ანაწილებდა. თვითონაც გამუდმებით იყო დაკავებული ან მემუარების წერით, ან უმაღლესი მათემატიკის გამოთვლებით, ან მანქანაზე ატრიალებით, ან ბაღში მუშაობდა და აკვირდებოდა შენობებს, რომლებიც არ ჩერდებოდა მის მამულში. ვინაიდან საქმიანობის მთავარი პირობა წესრიგია, წესრიგი მის ცხოვრების წესში იყო მიყვანილი მაქსიმალური სიზუსტით. მისი მოგზაურობები სუფრასთან ხდებოდა იმავე უცვლელ პირობებში და არა მხოლოდ იმავე საათში, არამედ იმავე წუთში. ირგვლივ მყოფ ხალხთან, ქალიშვილიდან დაწყებული მსახურებამდე, პრინცი მკაცრი და უცვლელად მომთხოვნი იყო და ამიტომ, სისასტიკის გარეშე, შიშს და პატივისცემას იწვევდა საკუთარი თავის მიმართ, რასაც ყველაზე სასტიკი ადამიანი ადვილად ვერ მიაღწევდა. იმისდა მიუხედავად, რომ ის პენსიაზე იყო და ახლა არ ჰქონდა მნიშვნელობა სახელმწიფო საქმეებში, პროვინციის ყველა მეთაურმა, სადაც პრინცის ქონება იყო, თავის მოვალეობად ჩათვალა მასთან მისვლა და, როგორც არქიტექტორი, მებაღე ან პრინცესა მარია, ელოდა მაღალი მიმტანის ოთახში პრინცის გამოჩენის დანიშნულ საათს. და ამ ოფიციანტში ყველა განიცდიდა პატივისცემის და თუნდაც შიშის გრძნობას, როდესაც ოფისის უზარმაზარი მაღალი კარი გაიღო და გამოჩნდა მოხუცი კაცის მოკლე ფიგურა ფხვნილში, მშრალი ხელებითა და ნაცრისფერი ჩამოშლილი წარბებით, რომლებიც ზოგჯერ წარბების შეჭმუხნისას ჭკვიან ადამიანებს ბზინვარებას უფარავდა და აუცილებლად ახალგაზრდა, ცქრიალა თვალებს.
ახალდაქორწინებულთა ჩამოსვლის დღეს, დილით, ჩვეულებისამებრ, პრინცესა მარია მიმტანის ოთახში დილის მისალმებისთვის დანიშნულ საათზე შევიდა და შიშით გადაჯვარედინმა წაიკითხა შიდა ლოცვა. ყოველდღე შედიოდა და ყოველდღე ლოცულობდა, რომ ეს ყოველდღიური დანიშვნა კარგად წასულიყო.
მიმტანის ოთახში მჯდომი მოხუცი მსახური მშვიდი მოძრაობით წამოდგა და ჩურჩულით გამოაცხადა: „გთხოვთ“.
კარის უკნიდან აპარატის ერთიანი ხმები ისმოდა. პრინცესამ გაუბედავად გამოაღო კარი, რომელიც ადვილად და მშვიდად გაიღო და შესასვლელთან გაჩერდა. თავადი მანქანასთან მუშაობდა და უკანმოუხედავად განაგრძო საქმე.
უზარმაზარი ოფისი სავსე იყო ნივთებით, რომლებიც აშკარად მუდმივ გამოყენებაში იყო. დიდი მაგიდა, რომელზედაც იდო წიგნები და გეგმები, ბიბლიოთეკის მაღალი შუშის კარადები კარებში გასაღებებით, მაღლა მდგომი საწერი მაგიდა, რომელზედაც იდო ღია რვეული, ხორხი აწყობილი ხელსაწყოებით და ირგვლივ მიმოფანტული ნამსხვრევები - ყველაფერი აჩვენებდა მუდმივ, მრავალფეროვანს და მოწესრიგებული საქმიანობა. ვერცხლით მოქარგული თათრული ჩექმით ჩაცმული მისი პატარა ფეხის მოძრაობებიდან და მისი სნეული, მჭლე ხელის მტკიცე მორგებიდან ჩანს უფლისწულში ახალი სიბერის ჯიუტი და გამძლე ძალა. რამდენიმე წრის გაკეთების შემდეგ, მან ფეხი აიღო აპარატის პედლიდან, მოიწმინდა ჩიპი, ჩააგდო მანქანაზე დამაგრებულ ტყავის ჯიბეში და, მაგიდასთან ავიდა, დაუძახა ქალიშვილს. ის არასოდეს აკურთხებდა თავის შვილებს და მხოლოდ, წარუდგინა მას თავისი დაბურული, ახლა გაუპარსავი ლოყა, თქვა, მკაცრად და ამავდროულად ფრთხილად შეხედა მას:
-ჯანმრთელი ხარ?... კარგი დაჯექი!
ხელით დაწერილი გეომეტრიის რვეული აიღო და ფეხით წინ გადაუწია სკამი.
- Ხვალისთვის! - თქვა მან, სწრაფად იპოვა გვერდი და აბზაციდან აბზაცამდე მყარი ლურსმანით მონიშნა.
პრინცესა რვეულზე მაგიდაზე დაიხარა.
- მოიცადე, წერილი შენთვისაა, - თქვა უცებ მოხუცმა, მაგიდის ზემოთ დამაგრებული ჯიბიდან ქალის ხელში ჩაწერილი კონვერტი ამოიღო და მაგიდაზე დააგდო.
წერილის დანახვაზე პრინცესას სახე წითელი ლაქებით დაეფარა. სასწრაფოდ აიღო და მისკენ დაიხარა.
- ელოიზისგან? - ჰკითხა უფლისწულმა და ცივი ღიმილით აჩვენა თავისი ჯერ კიდევ ძლიერი და მოყვითალო კბილები.
”დიახ, ჯულისგან”, - თქვა პრინცესამ, მორცხვად შეხედა და გაუბედავად გაიღიმა.
- კიდევ ორ წერილს გამოვტოვებ, მესამეს კი წავიკითხავ, - მკაცრად თქვა პრინცმა, - მეშინია, რომ ბევრ სისულელეს წერ. მესამეს წავიკითხავ.
- ეს მაინც წაიკითხე, მონ პე, [მამა,], - უპასუხა პრინცესამ, კიდევ უფრო გაწითლდა და წერილი გაუწოდა.
”მესამე, მე ვთქვი, მესამე”, - მოკლედ შესძახა პრინცმა, წერილი გადააგდო და იდაყვებით მაგიდას დაეყრდნო, აიღო რვეული გეომეტრიული ნახატებით.
- კარგი, ქალბატონო, - დაიწყო მოხუცმა, რვეულზე თავის ქალიშვილს მიუჯდა და ერთი ხელი სკამის საზურგეზე დაადო, რომელზეც პრინცესა იჯდა, ისე რომ პრინცესამ თავი იგრძნო ყველა მხრიდან ამ თამბაქოთი და მოხუცებული იყო. მამის მძაფრი სუნი, რომელსაც ამდენი ხანი იცნობდა.. - კარგი, ქალბატონო, ეს სამკუთხედები მსგავსია; გსურთ ნახოთ, კუთხე abc...
პრინცესამ შეშინებულმა შეხედა მამამისის ცქრიალა თვალებს მისკენ; წითელი ლაქები მის სახეზე ანათებდა და აშკარა იყო, რომ არაფერი ესმოდა და იმდენად ეშინოდა, რომ შიში ხელს შეუშლიდა გაეგო მამის შემდგომი ინტერპრეტაციები, რაც არ უნდა მკაფიო ყოფილიყო ისინი. მასწავლებელი იყო თუ მოსწავლე დამნაშავე, ყოველდღე ერთი და იგივე მეორდებოდა: პრინცესას თვალები გაუბრწყინდა, ვერაფერი დაინახა, ვერაფერი გაიგო, მხოლოდ მკაცრი მამის მშრალ სახეს გრძნობდა მის სიახლოვეს, გრძნობდა მის სუნთქვა და სუნი და მხოლოდ იმაზე ფიქრობდა, თუ როგორ შეეძლო სწრაფად დაეტოვებინა ოფისი და გაეგო პრობლემა საკუთარ ღია სივრცეში.
მოხუცს ნერვები მოეშალა: დიდი ხმაურით უბიძგებდა სკამს, რომელზედაც იჯდა, ცდილობდა არ აღელვებულიყო და თითქმის ყოველ ჯერზე აღელვებდა, აგინებდა და ხანდახან რვეულს აგდებდა.
პრინცესამ შეცდომა დაუშვა პასუხში.
- კარგი, რატომ არ იყო სულელი! - წამოიძახა პრინცმა, რვეული გადააგდო და სწრაფად შებრუნდა, მაგრამ მაშინვე წამოდგა, მოიარა, ხელებით შეეხო პრინცესას თმას და ისევ დაჯდა.
მიუახლოვდა და ინტერპრეტაცია განაგრძო.
”ეს შეუძლებელია, პრინცესა, შეუძლებელია”, - თქვა მან, როდესაც პრინცესამ, აიღო და დახურა რვეული დავალებული გაკვეთილებით, უკვე ემზადებოდა წასასვლელად, - მათემატიკა შესანიშნავი რამ არის, ქალბატონო. და არ მინდა, რომ ჩვენს სულელ ქალბატონებს ჰგავდეთ. გაუძლებს და შეიყვარებს. ”მან ლოყაზე ხელი მოისვა. - სისულელე გადაგხდება თავიდან.
გარეთ გასვლა უნდოდა, ჟესტით გააჩერა და მაღალი მაგიდიდან ახალი ამოუჭრელი წიგნი ამოიღო.
- აი, კიდევ ერთი ზიარების გასაღები, რომელსაც თქვენი ელოიზა გამოგიგზავნით. რელიგიური. და არავის რწმენაში არ ვერევი... გადავხედე. Აიღე. აბა, წადი, წადი!
მხარზე ხელი მოხვია და კარი ზურგს უკან ჩაკეტა.
პრინცესა მარია თავის ოთახში დაბრუნდა სევდიანი, შეშინებული გამომეტყველებით, რომელიც იშვიათად ტოვებდა მას და უფრო მახინჯს ხდიდა მის მახინჯ, ავადმყოფურ სახეს და დაჯდა თავის მაგიდასთან, მინიატურული პორტრეტებით გაფორმებული, რვეულებითა და წიგნებით სავსე. პრინცესა ისეთივე უწესრიგო იყო, როგორც მამამისი წესიერი. მან დადო გეომეტრიის რვეული და მოუთმენლად გახსნა წერილი. წერილი ბავშვობიდან პრინცესას უახლოესი მეგობრისგან იყო; ეს მეგობარი იყო იგივე ჯული კარაგინა, რომელიც როსტოვების სახელობის დღეს იყო:
ჯულიმ დაწერა:
"Chere et შესანიშნავი amie, quelle აირჩია საშინელი და effrayante რომ l"არყოფნა! გირავნობა indissolubles; le mien se revolte contre la destinee, et je ne puis, malgre les plaisirs et les distractions qui m"entourent, vaincre une suree tristesse cachee que je ressens au fond du coeur depuis notre separation. dans votre დიდი კაბინეტი sur le canape bleu, le canape a ნდობა? je crois voir devant moi, quand je vous ecris“.
[ძვირფასო და ფასდაუდებელ მეგობარო, რა საშინელებაა და საშინელებაა განშორება! რამდენიც არ უნდა ვეუბნები ჩემს თავს, რომ ჩემი არსებობისა და ჩემი ბედნიერების ნახევარი შენშია, რომ, მიუხედავად სიშორისა, რომელიც გვაშორებს, ჩვენს გულებს განუყრელი კავშირები აერთიანებს, ჩემი გული აჯანყდება ბედის წინააღმდეგ და, მიუხედავად სიამოვნებისა და ყურადღების გაფანტვისა. ჩემს ირგვლივ, მე ვერ ვთრგუნავ რაღაც ფარულ სევდას, რომელსაც გულის სიღრმეში განვიცდიდი ჩვენი განშორების შემდეგ. რატომ არ ვართ ერთად, როგორც გასულ ზაფხულს, თქვენს დიდ ოფისში, ცისფერ დივანზე, "აღიარების" დივანზე? რატომ არ შემიძლია, ისევე როგორც სამი თვის წინ, ახალი ზნეობრივი ძალა გამოვიტანო შენი მზერით, თვინიერი, მშვიდი და გამჭოლი, რომელიც ძალიან მიყვარდა და რომელსაც ჩემს თვალწინ ვხედავ იმ მომენტში, როცა გწერ?]
ამ მომენტამდე წაკითხვის შემდეგ, პრინცესა მარიამ ამოისუნთქა და გასახდელ მაგიდას გადახედა, რომელიც მის მარჯვნივ იდგა. სარკეში ასახული იყო მახინჯი, სუსტი სხეული და გამხდარი სახე. ყოველთვის სევდიანი თვალები ახლა სარკეში განსაკუთრებით უიმედოდ უყურებდნენ საკუთარ თავს. "ის მაამებს", - გაიფიქრა პრინცესამ, შებრუნდა და კითხვა განაგრძო. თუმცა, ჯული არ ახარებდა თავის მეგობარს: მართლაც, პრინცესას თვალები, დიდი, ღრმა და კაშკაშა (თითქოს თბილი სინათლის სხივები მათგან ხანდახან თაიგულებში გამოდიოდა), იმდენად ლამაზი იყო, რომ ძალიან ხშირად, მიუხედავად მთელი მისი სიმახინჯისა. სახეზე, ეს თვალები უფრო მიმზიდველი გახდა, ვიდრე სილამაზე. მაგრამ პრინცესას არასოდეს უნახავს მის თვალებში კარგი გამომეტყველება, ის გამომეტყველება, რომელიც მათ მიიღეს იმ მომენტებში, როდესაც ის საკუთარ თავზე არ ფიქრობდა. როგორც ყველა ადამიანს, მისმა სახემაც სარკეში ჩახედვისთანავე მიიღო დაძაბული, არაბუნებრივი, ცუდი გამომეტყველება. მან განაგრძო კითხვა: 211

მომთხოვეს დამეწერა შენიშვნა მარყუჟის კვანტური გრავიტაციის შესახებ რამდენიმე რამით. და ერთ-ერთი მათგანი ამ თემაზეა, საიდანაც „უცნობი“ ადამიანი საერთოდ ვერ გაიგებს რაზეა საუბარი. ეს უბრალოდ ბრწყინვალე და სრულიად უსარგებლოა ვიკიპედიისთვის:

თავის 2005 წლის ნაშრომში სანდენს ბილსონ-ტომპსონმა შემოგვთავაზა მოდელი (როგორც ჩანს, ეფუძნება მ. ხოვანოვის უფრო ზოგად ლენტების თეორიას), რომელშიც ჰარარის რიშონები გარდაიქმნებოდა გაფართოებულ ლენტის მსგავს ობიექტებად, რომლებსაც ლენტები ეწოდება. პოტენციურად, ამან შეიძლება აიხსნას ელემენტარული ნაწილაკების ქვეკომპონენტების თვითორგანიზების მიზეზები, რამაც გამოიწვია ფერადი მუხტის გაჩენა, მაშინ როცა წინა პრეონის (რიშონის) მოდელში ძირითადი ელემენტები იყო წერტილოვანი ნაწილაკები, ხოლო ფერის მუხტი იყო პოსტულირებული. ბილსონ-ტომპსონი თავის გაფართოებულ ლენტებს "გელონებს" უწოდებს, მის მოდელს კი გელონს. ეს მოდელი იწვევს ელექტრული მუხტის ინტერპრეტაციას, როგორც ტოპოლოგიურ ერთეულს, რომელიც წარმოიქმნება ლენტების გადახვევისას.

ნორმალური ადამიანისთვის ეს გაუგებარია, მაგრამ აქ არის საქმე.

გრავიტაციის პირველი ცნობილი თეორია შექმნა არისტოტელემ. მას სჯეროდა, რომ სხეულები ეცემა სხვადასხვა სიჩქარით, პირდაპირპროპორციული მასისა და უკუპროპორციული გარემოს სიმკვრივისა. ეს თითქმის მართალია ხახუნის არსებობისას. თუმცა, თეორიას იმ დროს ჯერ კიდევ არ ჰქონდა დიდი პრაქტიკული მნიშვნელობა.

გრავიტაციის მეცნიერული თეორია ნიუტონმა შექმნა, სკოლაში ყველა სწავლობდა, ამიტომ არ შეგახსენებთ. ნიუტონმა აღწერა კანონი, რომლის მიხედვითაც სხეულები იზიდავენ ერთმანეთს. მაგრამ მე-20 საუკუნისთვის ფიზიკოსები კანონების გამომუშავებიდან მიზეზების ძიებაზე გადავიდნენ. მნიშვნელოვანი კითხვა არ არის „როგორ“, არამედ „რატომ“. და აინშტაინის გარდა არავინ შემოგვთავაზა გრავიტაციის თეორია, რომელიც დაფუძნებულია რიმანის გეომეტრიაზე: გრავიტაცია განისაზღვრება ოთხგანზომილებიანი სივრცე-დროის გამრუდებით. ფიზიკა საკმაოდ აბსტრაქტული გეომეტრიით იყო მოდელირებული. თეორია ელეგანტურია და ექსპერიმენტულად დადასტურებულია.

თუმცა, ფიზიკოსები აქ არ გაჩერებულან. ფაქტია, რომ 20-30-იან წლებში განვითარდა კვანტური მექანიკა, რომელიც საკმაოდ სწრაფად გადაიზარდა ველის კვანტურ თეორიაში. საქმე იმაშია, რომ ფიზიკური სიდიდეები აღარ არის უწყვეტი, მაგრამ იღებენ ეტაპობრივ, დისკრეტულ მნიშვნელობებს. მაგალითად, ენერგია. ველის კვანტურ თეორიაში კვანტები, ზოგიერთი განუყოფელი „ნაწილაკები“, ფუნდამენტური ურთიერთქმედებების „მატარებლები“ იქცნენ. უმარტივესი რამ არის ფოტონები ელექტროდინამიკაში (ან სინათლის ფოტონები, მაგალითად). ან გლუონები – კვარკების ძლიერ ურთიერთქმედებაში. მაგრამ არსი მსგავსია. უფრო მეტიც, თეორიები ისე იყო აგებული, რომ მიკრო დონეზე შესაძლებელი იყო „მუშაობა“ კვანტურ დონეზე, მაგრამ მაკრო დონეზე უწყვეტი გადასვლისას მიღებულ იქნა ველის ყველა ტიპიური თვისება. ფიზიკაში ცნობილია 4 ტიპის ფუნდამენტური ველი (ურთიერთქმედებები), მათგან სამი კვანტიზირებულია. მაგრამ არა გრავიტაცია. უფრო მეტიც, გრავიტაციული ველის კვანტიზაციის პრობლემები იმდენად ფუნდამენტური აღმოჩნდა, რომ ფიზიკოსებმა დაიწყეს სხვა გზების ძიება ყველა ფუნდამენტური ველის ერთმანეთთან „დაკავშირებისთვის“ (რატომ? აეხსნა, თუ როგორ მუშაობს სამყარო), სიმების თეორიები და სხვა თეორიები. ყველაფერი გამოჩნდა ეგზოტიკურ სივრცეებსა და სიმეტრიებზე დაყრდნობით.

ყველა ამ თეორიას ჰქონდა ერთი თვისება, რომელიც ძალიან უყვარდათ მათემატიკოსებს - სივრცის გეომეტრია განიხილებოდა უწყვეტი და გლუვი. სინამდვილეში, ასეა რიმანის გეომეტრიაში, რომელსაც იყენებდა აინშტაინი. 80-იანი წლების შუა ხანებში ლი სმოლინმა და მისმა კოლეგებმა რისკავდნენ სიგლუვისა და უწყვეტობის მიტოვებას და პირველად მოახერხეს გრავიტაციის თანმიმდევრული კვანტური მოდელის აგება, იმ პირობით, რომ სივრცე ასევე კვანტიზირებული იყო! ანუ ის შედგება პლანკის სიგრძის (ათი მინუს 33 სმ) "უჯრედებისგან", რომლებიც დაკავშირებულია უცნაური გზით. პრეზენტაციის გამარტივებისთვის, უჯრედების ნაცვლად, მათ დაიწყეს კვანძების განხილვა და მათი კავშირები ქმნიან იმას, რასაც მათ დაიწყეს ეძახიან. დატრიალებული ქსელი. ეს საშუალებას გაძლევთ მიუთითოთ ნებისმიერი გეომეტრია, რაც არ უნდა იყოს მრუდი. მოულოდნელად, ერთი შეხედვით აბსტრაქტული მათემატიკური დისციპლინა - ტოპოლოგია - აქ მოულოდნელად გახდა მოთხოვნა, რადგან სწორედ ის სწავლობს ამ სახის ობიექტებს.

მაგრამ სპინ ქსელი მხოლოდ სახელმწიფოს მყისიერი „სნეპშოტია“. სინამდვილეში, სამყაროში დროის ყოველ მომენტში რაღაც ხდება და ეს გამოიხატება ქსელის ტრანსფორმაციაში. ქსელს პლუს დრო ეწოდება დატრიალებული ქაფი, რადგან დროთა განმავლობაში ქსელი გამუდმებით „ჩამქრალია“, განიცდის გაუთავებელ გარდაქმნებს. დროც დისკრეტული იყო „ტკიპებს“ შორის ათი მინუს 43 სმ-ის ინტერვალით.

ნებისმიერი კარგი თეორიის მსგავსად (და ეს, სხვათა შორის, განსხვავდება სიმების თეორიისგან), გრავიტაციის კვანტური თეორია იძლევა ექსპერიმენტების საშუალებას, რომლებსაც შეუძლიათ მისი დადასტურება ან უარყოფა. ამ დროისთვის, თანამედროვე აღჭურვილობა არ იძლევა ასეთი ექსპერიმენტების ჩატარების საშუალებას - ეფექტი, რომელსაც სივრცის "მარცვალი" იძლევა ძალიან მცირეა - მაგრამ მეცნიერთა ტექნოლოგია და ფანტაზია არ დგას. ყოველ შემთხვევაში, ასეთი ექსპერიმენტები შეუძლებელი არ ჩანს.

ასევე ახლახან დადასტურდა, რომ მარყუჟის კვანტური გრავიტაცია „საზღვრებში“ მივყავართ აინშტაინის მოდელამდე (თუმცა, სხვაგვარად აზრი არ ექნება). საინტერესოა, რომ აინშტაინის თეორიისგან განსხვავებით, „ჩვენს“ თეორიაში სამყარო არსებობს დიდ აფეთქებამდე.

ახლა დროა დავუბრუნდეთ იმას, რაზეც ვიკიპედია წერს. სინამდვილეში, მნიშვნელოვანი საკითხების შესახებ. ის ფაქტი, რომ მარყუჟის კვანტური გრავიტაციის თეორია გვაძლევს დასკვნის საშუალებას

შეიძლება სასარგებლო იყოს წაკითხვა: