Tortishishning halqa kvant nazariyasi. Gravitatsiyaning kvant nazariyasi

XX asrning 80-yillarida "tortishishning halqa kvant nazariyasi" ning asoschilari Li Smolin, Abxay Ashtekar, Ted Jeykobson va Karlo Rovelli hisoblanadi. Ushbu nazariyaga ko'ra, fazo va vaqt aslida diskret qismlardan iborat. Fazoning bu kichik kvant hujayralari bir-biri bilan ma'lum bir tarzda bog'langan bo'lib, ular kichik vaqt va uzunlik masshtablarida fazoning rang-barang, diskret tuzilishini yaratadilar va katta masshtablarda ular silliq ravishda uzluksiz silliq fazo-vaqtga aylanadi. Ko'pgina kosmologik modellar faqat Katta portlashdan keyin Plank davridan boshlab koinotning xatti-harakatlarini tasvirlashi mumkin bo'lsa-da, halqa kvant tortishish portlash jarayonining o'zini tasvirlashi va hatto orqaga qarashi mumkin. Ammo koordinatalarni tanlash muammosi paydo bo'ladi. Umumiy nisbiylik nazariyasini (GTR) koordinatasiz shaklda shakllantirish mumkin, masalan, tashqi shakllar yordamida, ammo biz aniq metrikada Riemann 4-formasining hisob-kitoblarini amalga oshiramiz. String nazariyasining eng faol va zukko targ'ibotchilaridan biri bo'lgan Lubos Motl buni shunday ifodalaganki, masalan, bitta holatni ko'rsatmasdan tortishishning halqa nazariyasining spin tarmog'i targ'ibotchisining "fon mustaqilligi" haqida gapirish. x 0 ni ko'rsatmasdan x 0 nuqtada Teylor qatorini hisoblash bilan bir xil.

Loop tortishish kuchi va zarralar fizikasi

Tortishishning halqa kvant nazariyasining afzalliklaridan biri bu zarrachalar fizikasining standart modelini tushuntirishning tabiiyligidir.

Shunday qilib, Bilson-Tompson va uning hammualliflari halqa kvant tortishish nazariyasi barcha to'rtta asosiy kuchlarni avtomatik ravishda birlashtirib, standart modelni takrorlashi mumkinligini taklif qilishdi. Shu bilan birga, bradlar (tolali fazo-vaqt to'quvlari) ko'rinishida taqdim etilgan preonlar yordamida ko'proq yoki ko'proq bo'lgan asosiy fermionlar (kvarklar va leptonlar) ning birinchi oilasining muvaffaqiyatli modelini qurish mumkin edi. ularning zaryadlari va paritetlarining kamroq to'g'ri takrorlanishi.

Bilson-Tompsonning asl qog'ozi ikkinchi va uchinchi oilalarning asosiy fermionlarini yanada murakkab bradlar sifatida ko'rsatishi mumkinligini va birinchi oilaning fermionlari eng oddiy bradlar sifatida taqdim etilishini taklif qildi, ammo murakkab bradlarning o'ziga xos ko'rinishlari berilmagan. . Elektr va rangli zaryadlarni, shuningdek, yuqori darajali oilalarga mansub zarralarning paritetini birinchi oila zarralari bilan bir xil tarzda olish kerak, deb ishoniladi.

Kvant hisoblash usullaridan foydalanish bu turdagi zarralarning barqarorligini va kvant tebranishlari ta'sirida parchalanmasligini ko'rsatishga imkon berdi.

Bilson-Tompson modelidagi lenta tuzilmalari fazoning o'zi kabi bir xil materiyadan tashkil topgan ob'ektlar sifatida ifodalanadi. Garchi Bilson-Tompson hujjatlari ushbu tuzilmalardan fermionlar va bozonlarni qanday olish mumkinligini ko'rsatsa-da, Xiggs bozonini brading yordamida qanday olish mumkinligi haqidagi savol ularda muhokama qilinmaydi.

L.Freydel, J.Kovalski-Glikman va A.Starodubtsev 2006 yilgi maqolalarida elementar zarrachalarni gravitatsion maydonning Vilson chiziqlari yordamida tasvirlash mumkin, bu zarralarning xossalari (ularning massasi, energiyasi va spini) ga mos kelishi mumkinligini nazarda tutgan. Vilson halqalarining xossalari - halqa kvant tortishish nazariyasining asosiy ob'ektlari. Ushbu ishni Bilson-Tompson preon modeli uchun qo'shimcha nazariy qo'llab-quvvatlash sifatida ko'rish mumkin.

Loop kvant tortishish nazariyasi bilan bevosita bog'liq bo'lgan va faqat ikkinchisining boshlang'ich tamoyillariga asoslangan spin ko'pik modelining rasmiyatchiligidan foydalanib, standart modelning boshqa ba'zi zarralarini, masalan, fotonlarni, glyuonlar va gravitonlar - fermionlar uchun Bred Bilson-Tompson sxemasidan mustaqil. Biroq, 2006 yildan boshlab, bu rasmiyatchilikdan foydalanib, helon modellarini qurish hali imkoni yo'q. Helon modelida Xiggs bozonini qurish uchun ishlatilishi mumkin bo'lgan bradlar mavjud emas, lekin printsipial jihatdan bu model ushbu bozonning qandaydir kompozit tizim ko'rinishida mavjudligini inkor etmaydi. Bilson-Tompsonning ta'kidlashicha, kattaroq massaga ega bo'lgan zarralar odatda murakkabroq ichki tuzilishga ega bo'lganligi sababli (shu jumladan bradlarning buralishi), bu struktura massa hosil bo'lish mexanizmi bilan bog'liq bo'lishi mumkin. Masalan, Bilson-Tompson modelida nol massaga ega bo'lgan fotonning tuzilishi burilmagan bradlarga mos keladi. Shu bilan birga, spin ko'pikli formalizmda olingan foton modeli Bilson-Tompson fotoniga mos keladimi yoki yo'qmi, bu noma'lum bo'lib qolmoqda, bu uning modelida uchta burilmagan lentadan iborat (foton modelining bir nechta versiyalari spin ko'pik ichida tuzilishi mumkin). rasmiyatchilik).

Dastlab, "preon" tushunchasi yarim spinli fermionlar (leptonlar va kvarklar) tarkibiga kiradigan nuqta subzarralarini belgilash uchun ishlatilgan. Yuqorida aytib o'tilganidek, nuqta zarralaridan foydalanish ommaviy paradoksga olib keladi. Bilson-Tompson modelida lentalar "klassik" nuqta tuzilmalari emas. Bilson-Tompson terminologiyada uzluksizlikni saqlab qolish uchun "preon" atamasidan foydalanadi, ammo bu atama kvarklar, leptonlar va o'lchovli bozonlar tuzilishining tarkibiy qismlari bo'lgan ob'ektlarning kengroq sinfiga ishora qiladi.

Bilson-Tompson yondashuvini tushunish uchun muhim narsa shundaki, uning preon modelida elektron kabi elementar zarralar to'lqin funktsiyalari nuqtai nazaridan tasvirlangan. Kogerent fazalarga ega bo'lgan spin ko'pikning kvant holatlari yig'indisi ham to'lqin funktsiyasi nuqtai nazaridan tasvirlangan. Shuning uchun spin ko'pikli formalizmdan foydalanib, elementar zarrachalarga (fotonlar va elektronlar) mos keladigan to'lqin funksiyalarini olish mumkin. Hozirgi vaqtda elementar zarralar nazariyasini halqa kvant tortishish nazariyasi bilan birlashtirish juda faol tadqiqot yo'nalishi hisoblanadi.

2006 yil oktyabr oyida Bilson-Tompson o'z qog'ozini o'zgartirib, uning modeli preon modellaridan ilhomlangan bo'lsa-da, bu so'zning qat'iy ma'nosida preon emasligini, shuning uchun uning preon modelidagi topologik diagrammalar boshqa fundamental nazariyalarda qo'llanilishi mumkinligini ta'kidladi. , masalan, M-nazariyasi kabi. Preon modellariga qo'yilgan nazariy cheklovlar uning modeliga taalluqli emas, chunki unda elementar zarrachalarning xossalari subzarrachalarning xossalaridan emas, balki shu kichik zarrachalarning bir-biri bilan bog'lanishidan (bradlar) kelib chiqadi. Bilson-Tompson o'z maqolasining o'zgartirilgan versiyasida uning modelidagi hal etilmagan muammolar zarralar massa spektri, spinlar, Kubibo aralashuvi va uning modelini yanada fundamental nazariyalar bilan bog'lash zarurati bo'lib qolayotganini tan oladi. Imkoniyatlardan biri, masalan, preonlarni M-nazariyasiga yoki halqa kvant tortishish nazariyasiga "singdirish".

Maqolaning keyingi versiyasida Pachner harakatlaridan foydalangan holda bradlar dinamikasi tasvirlangan.

Manbalar va rasmlar

Adabiyot

• Kvant tortishish kuchiga uchta yo'l. Li Smolin. Asosiy kitoblar, 2001.
• Maydon kvanti? Jon Baez. Tabiat, 421-jild, bet. 702-703; 2003 yil fevral.
• Biz tortishishning kvant nazariyasidan qanchalik uzoqmiz? Li Smolin. 2003 yil mart. Preprint
• Kvant tortishish kuchiga xush kelibsiz. Maxsus bo'lim, Fizika olami, 16-jild, №11, bet. 27-50; 2003 yil noyabr.
• Loop kvant tortishish kuchi. Li Smolin.

Eslatmalar

p·or·r Gravitatsiya nazariyalari
Gravitatsiyaning standart nazariyalari	Gravitatsiyaning muqobil nazariyalari	Gravitatsiyaning kvant nazariyalari	Birlashtirilgan maydon nazariyalari
Klassik fizika Umumiy nisbiylik nazariyasi Umumiy nisbiylik nazariyasining matematik formulasi Gamiltonning umumiy nisbiylik nazariyasi Prinsiplar Geometrodinamika (ingliz)	Klassik O'zgartirilgan Nyuton dinamikasi Relyativistik Uaytxedning tortishish nazariyasi Eynshteyn-Kartan nazariyasi

Loop kvant tortishish kuchi - bu nima? Aynan shu savolni biz ushbu maqolada ko'rib chiqamiz. Boshlash uchun biz uning xususiyatlarini va faktik ma'lumotlarini aniqlaymiz, so'ngra uning raqibi - simlar nazariyasi bilan tanishamiz, biz halqa kvant tortishishini tushunish va o'zaro bog'liqlik uchun umumiy shaklda ko'rib chiqamiz.

Kirish

Kvant tortishishini tavsiflovchi nazariyalardan biri bu koinotni tashkil etishning kvant darajasida halqa tortishish kuchi haqidagi ma'lumotlar to'plamidir. Ushbu nazariyalar Plank shkalasi bo'yicha ham vaqtning, ham makonning diskretligi kontseptsiyasiga asoslanadi. Pulsatsiyalanuvchi olam haqidagi gipotezani amalga oshirishga imkon beradi.

Li Smolin, T. Jeykobson, C. Rovelli va A. Ashtekar aylana kvant tortishish nazariyasining asoschilaridir. Uning shakllanishi 80-yillarda boshlangan. XX asr. Ushbu nazariyaning bayonotlariga ko'ra, "resurslar" - vaqt va makon - bu diskret bo'laklar tizimi. Ular maxsus tarzda birga ushlab turilgan kvant o'lchamli hujayralar sifatida tavsiflanadi. Biroq, katta o'lchamlarga erishganimizda, biz fazo-vaqtning silliqlashini kuzatamiz va bu bizga doimiy bo'lib tuyuladi.

Loop tortishish kuchi va koinotning zarralari

Loop kvant tortishish nazariyasining eng yorqin "xususiyatlaridan" biri uning fizikadagi ba'zi muammolarni hal qilishning tabiiy qobiliyatidir. U bizga elementar zarralar fizikasining standart modeli bilan bog'liq ko'plab savollarni tushuntirishga imkon beradi.

2005 yilda S. Bilson-Tompsonning maqolasi chop etildi, u kengaytirilgan lenta ob'ekti shaklini olgan o'zgartirilgan Rishon Xarariga ega modelni taklif qildi. Ikkinchisi lenta deb ataladi. Hisoblangan potentsial shuni ko'rsatadiki, u barcha kichik komponentlarning mustaqil tashkil etilishi sababini tushuntirishi mumkin. Axir, rang zaryadini keltirib chiqaradigan bu hodisa. Oldingi preon modeli nuqta zarralarini uning asosiy elementi sifatida ko'rib chiqdi. Rang zaryadini taxmin qilish mumkin. Ushbu model elektr zaryadlarini topologik ob'ekt sifatida tasvirlash imkonini beradi, bu esa lentani burish holatida paydo bo'lishi mumkin.

Ushbu hammualliflarning 2006 yilda nashr etilgan ikkinchi maqolasi L. Smolin va F. Markopolou ham ishtirok etgan asardir. Olimlar sikl sinfiga kiruvchi kvant halqa tortishishning barcha nazariyalari ularda fazo va vaqt kvantlash orqali qo'zg'atilgan holatlar ekanligini ta'kidlaydilar, degan farazni ilgari surdilar. Ushbu holatlar ma'lum standart modelni keltirib chiqaradigan preonlar sifatida harakat qilishi mumkin. Bu esa, o'z navbatida, nazariya xususiyatlarining paydo bo'lishini belgilaydi.

To'rtta olim, shuningdek, kvant halqasi tortishish nazariyasi standart modelni qayta ishlab chiqarishga qodirligini taklif qildi. U avtomatik ravishda to'rtta asosiy kuchni bir-biriga bog'laydi. Ushbu shaklda "bred" (bir-biriga bog'langan tolali fazo-vaqt) tushunchasi bu erda preonlar tushunchasiga ishora qiladi. Aynan bradlar zarrachalarning "birinchi avlodi" vakillaridan to'g'ri modelni qayta yaratishga imkon beradi, ular fermionlar (kvarklar va leptonlar) asosida fermionlarning zaryadini va paritetini qayta tiklashning to'g'ri usullariga ega.

Bilson-Tompson 2 va 3-avlodlarning asosiy "seriyalari" dan fermionlar bir xil bradlar shaklida, ammo murakkabroq tuzilishga ega bo'lishi mumkinligini taxmin qildi. 1-avlod fermionlari bu erda eng oddiy bradlar bilan ifodalanadi. Biroq, bu erda ularning tuzilishining murakkabligi haqida aniq g'oyalar hali ilgari surilmaganligini bilish muhimdir. Rang va elektr turlarining zaryadlari, shuningdek, birinchi avloddagi zarrachalar paritetining "holati" boshqalarda bo'lgani kabi, xuddi shunday tarzda hosil bo'ladi, deb ishoniladi. Ushbu zarralar kashf etilgandan so'ng, kvant tebranishlari orqali ularga ta'sir qilish uchun ko'plab tajribalar o'tkazildi. Tajribalarning yakuniy natijalari shuni ko'rsatdiki, bu zarralar barqaror va parchalanmaydi.

Band tuzilishi

Bu erda biz hisob-kitoblardan foydalanmasdan nazariyalar haqida ma'lumotni ko'rib chiqayotganimiz sababli, bu "qo'g'irchoqlar uchun" halqa kvant tortishish deb aytishimiz mumkin. Va lenta tuzilmalarini tasvirlamasdan qilolmaydi.

Materiya fazo-vaqt bilan bir xil "narsalar" bilan ifodalangan mavjudotlar Bilson-Tompson bizga taqdim etgan modelning umumiy tavsiflovchi tasviridir. Bu ob'ektlar berilgan tavsiflovchi xarakteristikaning lenta tuzilmalaridir. Ushbu model bizga fermionlar qanday hosil bo'lishini va bozonlarning qanday hosil bo'lishini ko'rsatadi. Biroq, brending yordamida Xiggs bozonini qanday olish mumkinligi haqidagi savolga javob bermaydi.

L.Freydel, J.Kovalski-Glikman va A.Starodubtsev 2006-yilda bir maqolada gravitatsion maydonlarning Vilson chiziqlari elementar zarrachalarni tasvirlay olishini taklif qilishgan. Bu shuni anglatadiki, zarralar ega bo'lgan xususiyatlar Wilson halqalarining sifat parametrlariga mos kelishi mumkin. Ikkinchisi, o'z navbatida, halqa kvant tortishish kuchining asosiy ob'ektidir. Ushbu tadqiqotlar va hisob-kitoblar, shuningdek, Bilson-Tompson modelini tavsiflovchi nazariy yordam uchun qo'shimcha asos sifatida ko'rib chiqiladi.

Ushbu maqolada (T.P.K.G.) o'rganilgan va tahlil qilingan nazariyaga bevosita bog'liq bo'lgan spin ko'pik modelining rasmiyatchiligidan foydalanish, shuningdek, kvant halqa tortishish nazariyasining boshlang'ich tamoyillariga asoslangan holda, takror ishlab chiqarish imkonini beradi. Standart Modelning ba'zi zarralari, ular ilgari ololmagan. Bular fotonik zarralar, shuningdek, glyuonlar va gravitonlar edi.

Shuningdek, gelonlarning modeli mavjud bo'lib, unda bradlar yo'qligi sababli hisobga olinmaydi. Ammo modelning o'zi ularning mavjudligini inkor etishning aniq usulini ta'minlamaydi. Uning afzalligi shundaki, biz Xiggs bozonini o'ziga xos kompozit tizim sifatida tasvirlashimiz mumkin. Bu katta massaga ega bo'lgan zarrachalarda yanada murakkab ichki tuzilmalar mavjudligi bilan izohlanadi. Bradlarning burilishini hisobga olsak, biz ushbu tuzilma ommaviy yaratish mexanizmiga tegishli bo'lishi mumkin deb taxmin qilish huquqiga egamiz. Misol uchun, fotonni nol massali zarracha sifatida tasvirlaydigan Bilson-Tompson modelining shakli bradning burilmagan holatdagi holatiga mos keladi.

Billson-Tompson yondashuvini tushunish

Kvant halqasining tortishish kuchi haqidagi ma'ruzalarda, Bilson-Tompson modelini tushunishga yaxshiroq yondashuvni tavsiflashda, ular elementar zarrachalarning preon modelining bu tavsifi elektronlarni to'lqin tabiatining funktsiyalari sifatida tavsiflash imkonini beradi, deb ta'kidlaydilar. Gap shundaki, kogerent fazalarga ega bo'lgan spin ko'piklari ega bo'lgan kvant holatlarining umumiy sonini atamalar yordamida ham tasvirlash mumkin. Hozirgi vaqtda elementar zarralar va T.P.K.G nazariyasini birlashtirishga qaratilgan faol ishlar olib borilmoqda.

Loop kvant tortishish haqidagi kitoblar orasida siz ko'plab ma'lumotlarni topishingiz mumkin, masalan, O.Feyrinning kvant olamining paradokslari haqidagi asarlarida. Boshqa ishlar qatorida, Li Smolinning maqolalariga e'tibor qaratish lozim.

Muammolar

Bilson-Tompsonning o'zgartirilgan versiyasi zarrachalarning massa spektri uning modeli tasvirlab bera olmaydigan hal qilinmagan muammo ekanligini tan oladi. Bundan tashqari, u aylanishlar, Cabibbo aralashtirish bilan bog'liq muammolarni hal qilmaydi. Bu yanada fundamental nazariyaga ulanishni talab qiladi. Maqolaning keyingi versiyalari Puchner o'tishidan foydalangan holda bradlarning dinamikasini tavsiflashga murojaat qiladi.

Fizika olamida doimiy qarama-qarshilik mavjud: simlar nazariyasi va halqa kvant tortishish nazariyasi. Bu dunyoning ko'plab mashhur olimlari ishlagan va ishlayotgan ikkita fundamental asardir.

String nazariyasi

Kvant halqasining tortishish nazariyasi va simlar nazariyasi haqida gapirganda, bu koinotdagi materiya va energiya tuzilishini tushunishning mutlaqo boshqa ikkita usuli ekanligini tushunish muhimdir.

String nazariyasi fizika fanining "evolyutsiya yo'li" bo'lib, u nuqta zarralari orasidagi emas, balki kvant satrlari orasidagi o'zaro ta'sirlar dinamikasini o'rganishga harakat qiladi. Nazariya materiali kvant dunyosi mexanikasi g'oyasini va nisbiylik nazariyasini birlashtiradi. Bu, ehtimol, odamlarga kvant tortishish nazariyasini yaratishga yordam beradi. Aynan o'rganilayotgan ob'ektning shakli tufayli bu nazariya Olam asoslarini boshqacha tasvirlashga harakat qiladi.

Kvant halqasining tortishish nazariyasidan farqli o'laroq, simlar nazariyasi va uning asoslari har qanday elementar zarracha va uning barcha fundamental tabiatdagi o'zaro ta'siri kvant satrlarining tebranishlari natijasi ekanligini ko'rsatadigan faraziy ma'lumotlarga asoslanadi. Koinotning ushbu "elementlari" ultramikroskopik o'lchamlarga ega va Plank uzunligi tartibida 10-35 m ga teng.

Ushbu nazariyaning ma'lumotlari matematik jihatdan juda aniq, ammo u hali tajribalar sohasida haqiqiy tasdiqni topa olmadi. String nazariyasi ko'p o'lchovlar bilan bog'liq bo'lib, ular mutlaqo hamma narsaning rivojlanishining boshqa turi va shakli bo'lgan cheksiz ko'p olamlardagi ma'lumotni talqin qilishdir.

Asos

Loop kvant tortishish yoki Bu juda muhim savol, qiyin, ammo tushunish kerak. Bu, ayniqsa, fiziklar uchun juda muhimdir. String nazariyasini yaxshiroq tushunish uchun bir nechta narsalarni bilish muhim bo'ladi.

String nazariyasi bizga har bir fundamental zarrachaning oʻtish jarayoni va barcha xususiyatlarini tavsiflab berishi mumkin, ammo bu faqat fizikaning past energiyali mintaqasiga simlarni ekstrapolyatsiya qilsakgina mumkin boʻladi. Bunday holda, bu zarralarning barchasi cheksiz sonli mahalliy bo'lmagan bir o'lchovli linzalarda qo'zg'alish spektrida cheklovlar shaklida bo'ladi. Iplarning xarakterli o'lchami juda kichik qiymatdir (taxminan 10 -33 m). Shu sababli, odam tajribalar paytida ularni kuzata olmaydi. Ushbu hodisaning analogi musiqa asboblarining torli tebranishidir. Stringni "shakllantiradigan" spektral ma'lumotlar faqat ma'lum bir chastota uchun mumkin bo'lishi mumkin. Chastotaning ortishi bilan energiya (tebranishlardan to'plangan) oshadi. Agar biz ushbu bayonotga E = mc 2 formulasini qo'llasak, u holda biz Olamni tashkil etuvchi moddaning tavsifini yaratishimiz mumkin. Nazariya zarracha massasining oʻzini tebranish ipi sifatida namoyon qiluvchi oʻlchami real dunyoda kuzatilishini taʼkidlaydi.

String fizikasi fazo-vaqt o'lchamlari haqidagi savolni ochiq qoldiradi. Makroskopik dunyoda qo'shimcha fazoviy o'lchamlarning yo'qligi ikki yo'l bilan izohlanadi:

1. Plank uzunligi tartibiga mos keladigan o'lchamlarga o'ralgan o'lchamlarni ixchamlashtirish;
2. Ko'p o'lchovli olamni tashkil etuvchi zarrachalarning butun sonini ko'p o'lchovli "dunyo varag'i" da lokalizatsiya qilish.

Kvantlash

Ushbu maqola dummilar uchun halqa kvant tortishish nazariyasi kontseptsiyasini o'z ichiga oladi. Bu mavzuni matematik darajada tushunish juda qiyin. Bu erda biz tavsiflovchi yondashuvga asoslangan umumiy ko'rinishni ko'rib chiqamiz. Bundan tashqari, ikkita "qarama-qarshi" nazariyaga nisbatan.

String nazariyasini yaxshiroq tushunish uchun birlamchi va ikkilamchi kvantlash yondashuvining mavjudligi haqida bilish ham muhimdir.

Ikkilamchi kvantlash chiziqli maydon tushunchalariga, ya'ni kvant maydon nazariyasiga o'xshash bo'shliqning tsikli funktsionaliga asoslanadi. Birlamchi yondashuvning formalizmlari matematik usullardan foydalangan holda ularning tashqi maydonlarida test satrlari harakatining tavsifini yaratadi. Bu satrlar orasidagi o'zaro ta'sirga salbiy ta'sir ko'rsatmaydi, shuningdek, iplarning parchalanishi va birlashishi fenomenini ham o'z ichiga oladi. Birlamchi yondashuv simlar nazariyalari va dunyo yuzasida oddiy maydon nazariyasi bayonotlari o'rtasidagi bog'liqlikdir.

Supersimmetriya

Simlar nazariyasining eng muhim va zarur, shuningdek, real "elementi" supersimmetriyadir. Nisbatan past energiyalarda kuzatiladigan zarrachalarning umumiy to'plami va ular orasidagi o'zaro ta'sirlar standart modelning strukturaviy tarkibini deyarli butun shaklda takrorlashga qodir. Standart modelning ko'pgina xususiyatlari superstring nazariyasi nuqtai nazaridan oqlangan tushuntirishlarni oladi, bu ham nazariya uchun muhim dalildir. Biroq, simlar nazariyalarining u yoki bu cheklanishini tushuntirib beradigan printsiplar hali mavjud emas. Ushbu postulatlar bizga standart modelga o'xshash dunyo shaklini olish imkonini berishi kerak.

Xususiyatlari

String nazariyasining eng muhim xususiyatlari quyidagilardan iborat:

1. Koinotning tuzilishini belgilovchi tamoyillar tortishish kuchi va kvant olamining mexanikasidir. Ular umumiy nazariyani yaratishda ajratib bo'lmaydigan komponentlardir. String nazariyasi bu taxminni amalga oshiradi.
2. Yigirmanchi asrning ko'plab ishlab chiqilgan kontseptsiyalarini o'rganish dunyoning asosiy tuzilishini, ularning barcha ko'plab ishlash tamoyillari va tushuntirishlari bilan tushunishga imkon beradi, ular birlashtirilib, simlar nazariyasidan kelib chiqadi.
3. String nazariyasi, masalan, standart modelda talab qilinganidek, kelishuvni ta'minlash uchun sozlanishi kerak bo'lgan bepul parametrlarga ega emas.

Nihoyat

Oddiy qilib aytganda, kvant halqasining tortishish kuchi dunyoning asosiy tuzilishini elementar zarralar darajasida tasvirlashga harakat qiladigan haqiqatni idrok etish usullaridan biridir. U fizikadagi materiyaning tashkil etilishiga ta'sir qiluvchi ko'plab muammolarni hal qilishga imkon beradi va butun dunyodagi etakchi nazariyalardan biridir. Uning asosiy raqibi torlar nazariyasi bo'lib, ikkinchisining ko'plab to'g'ri bayonotlarini hisobga olgan holda juda mantiqiydir. Ikkala nazariya ham elementar zarrachalarni tadqiq qilishning turli sohalarida tasdiqlangan va "kvant dunyosi" va tortishish kuchini birlashtirishga urinishlar bugungi kungacha davom etmoqda.

"Olam nazariyasi" ga ishora qiladi

Loop kvant tortishish nazariyasi

Katta portlashdan oldin nima sodir bo'ldi va vaqt qaerdan paydo bo'ldi?

Kvant tortishish nazariyasida biz o'ta kichik masshtablarda ko'nikkan silliq va uzluksiz fazo juda murakkab geometriyaga ega bo'lgan strukturaga aylanadi.

(www.aei.mpg.de dan olingan rasm)

Sarlavhadagi savollar odatda fiziklar tomonidan muhokama qilinmaydi, chunki ularga javob berishga qodir umumiy qabul qilingan nazariya yo'q. Biroq, yaqinda, halqa kvant tortishish kuchi doirasida, olamning soddalashtirilgan modelining evolyutsiyasini o'tmishda, Katta portlash paytigacha kuzatish va hatto undan tashqariga qarash ham mumkin edi. Yo'l davomida ushbu modelda vaqt qanday paydo bo'lishi aniq bo'ldi.

Koinotning kuzatuvlari shuni ko'rsatadiki, hatto eng katta masshtablarda ham u umuman statsionar emas, balki vaqt o'tishi bilan rivojlanadi. Agar zamonaviy nazariyalar asosida biz bu evolyutsiyani o'tmishda kuzatadigan bo'lsak, ma'lum bo'lishicha, koinotning hozirgi kuzatilishi mumkin bo'lgan qismi ilgari hozirgidan issiqroq va ixchamroq bo'lgan va u Katta portlashdan boshlangan - bu ma'lum bir jarayon. Koinotning yagonalikdan paydo bo'lishi: zamonaviy fizika qonunlari qo'llanilmaydigan alohida holat.

Fiziklar bu holatdan mamnun emaslar: ular tushunishni xohlashadi va jarayonning o'zi Katta portlash. Shuning uchun hozirda ushbu vaziyatga mos keladigan nazariyani yaratishga ko'plab urinishlar qilinmoqda. Katta portlashdan keyingi dastlabki daqiqalarda tortishish eng muhim kuch bo'lganligi sababli, bu maqsadga erishish faqat hali rivojlanmagan kuch doirasida mumkin, deb ishoniladi. tortishishning kvant nazariyasi.

Bir vaqtlar fiziklar kvant tortishish superstring nazariyasi yordamida tasvirlanadi deb umid qilishgan, ammo so‘nggi paytlarda superstring nazariyalarining inqirozi bu ishonchni larzaga solgan. Bunday vaziyatda kvant-gravitatsion hodisalarni tavsiflashning boshqa yondashuvlari ko'proq e'tiborni jalb qila boshladi va xususan, halqa kvant tortishish kuchi.

Aynan halqa kvant tortishish kuchi doirasida yaqinda juda ta'sirli natijaga erishildi. Ma'lum bo'lishicha, kvant effektlari tufayli boshlang'ich yagonalik yo'qoladi. Katta portlash alohida nuqta bo'lishni to'xtatadi va nafaqat uning yo'nalishini kuzatish, balki Katta portlashdan oldin sodir bo'lgan voqealarni ham ko'rib chiqish mumkin. Ushbu natijalarning qisqacha mazmuni yaqinda A. Ashtekar, T. Pawlowski, P. Singh, Physical Review Letters, 96, 141301 (2006 yil 12 aprel) da nashr etilgan, shuningdek gr-qc/0602086 sifatida mavjud bo'lib, ularning batafsil kelib chiqishi haqida xabar berilgan. boshqa kuni xuddi shu mualliflar tomonidan chop etilgan preprint gr-qc/0604013.

Loop kvant tortishish kuchi an'anaviy fizik nazariyalardan va hatto superstring nazariyasidan tubdan farq qiladi. Superstring nazariyasi ob'ektlari, masalan, turli qatorlar va ko'p o'lchovli membranalardir, ammo ular uchib ketadi. oldindan pishirilgan ular uchun makon va vaqt. Ushbu ko'p o'lchovli fazo-vaqt qanday paydo bo'lganligi haqidagi savolni bunday nazariyada hal qilib bo'lmaydi.

Tortishishning halqa nazariyasida asosiy ob'ektlar ma'lum bir tarzda bir-biriga bog'langan fazoning kichik kvant hujayralaridir. Ularning bog'lanish qonuni va holati ularda mavjud bo'lgan ma'lum bir soha tomonidan boshqariladi. Ushbu maydonning qiymati bu hujayralar uchun ma'lum " ichki vaqt": zaif maydondan kuchliroq maydonga o'tish xuddi qandaydir "kelajak" ga ta'sir qiladigan "o'tmish" mavjud bo'lgandek ko'rinadi. Bu qonun shunday ishlab chiqilganki, energiya konsentratsiyasi past bo'lgan va (ya'ni o'ziga xoslikdan uzoq) etarlicha katta olam uchun hujayralar bir-biri bilan "birlashadigan" ko'rinadi va "qattiq" fazo-vaqtni hosil qiladi. bu bizga tanish.

Maqola mualliflarining ta'kidlashicha, bularning barchasi olamning o'ziga xoslikka yaqinlashganda nima sodir bo'lishi muammosini hal qilish uchun etarli. Ular olingan tenglamalarning yechimlari shuni ko'rsatdiki, koinotning haddan tashqari "siqilishi" bilan kosmik "tarqaladi", kvant geometriyasi uning hajmini nolga kamaytirishga imkon bermaydi, muqarrar ravishda to'xtash sodir bo'ladi va kengayish yana boshlanadi. Ushbu holatlar ketma-ketligini "vaqt" da oldinga va orqaga kuzatish mumkin, ya'ni bu nazariyada Katta portlashdan oldin muqarrar ravishda "Katta portlash" - "oldingi" koinotning qulashi mavjud. Bundan tashqari, bu avvalgi koinotning xususiyatlari qulash jarayonida yo'qolmaydi, balki bir ma'noda bizning koinotimizga o'tadi.

Ta'riflangan hisob-kitoblar, ammo, universal maydonning xususiyatlari haqidagi ba'zi soddalashtiruvchi taxminlarga asoslanadi. Ko'rinishidan, umumiy xulosalar bunday taxminlarsiz ham amal qiladi, ammo buni hali ham tekshirish kerak. Ushbu g'oyalarning keyingi rivojlanishini kuzatish juda qiziqarli bo'ladi.

Fazo va vaqt atomlari

© Li Smolin
"Ilm-fan olamida", 2004 yil aprel

Li Smolin

Agar halqa kvant tortishishning hayratlanarli nazariyasi to‘g‘ri bo‘lsa, biz uzluksiz deb qabul qiladigan fazo va vaqt aslida diskret zarrachalardan tashkil topgan.

Qadim zamonlardan beri ba'zi faylasuflar va olimlar materiya mayda atomlardan iborat bo'lishi mumkinligini taxmin qilishgan, ammo 200 yil oldin ularning mavjudligini isbotlash mumkinligiga kam odam ishongan. Bugun biz alohida atomlarni kuzatamiz va ularni tashkil etuvchi zarralarni o'rganamiz. Moddaning donador tuzilishi endi biz uchun yangilik emas.
So'nggi o'n yilliklarda fiziklar va matematiklar savol berishmoqda: fazo diskret qismlardan iboratmi? Bu haqiqatan ham uzluksizmi yoki u alohida tolalardan to'qilgan mato bo'lagiga o'xshaydimi? Agar biz juda kichik jismlarni kuzata olsak, kosmosning atomlarini, boʻlinmas kichik hajm zarralarini koʻrarmidik? Ammo vaqt haqida nima deyish mumkin: tabiatdagi o'zgarishlar muammosiz sodir bo'ladimi yoki dunyo kompyuter kabi harakat qilib, kichik sakrashlarda rivojlanadimi?
So'nggi 16 yil ichida olimlar bu savollarga javob berishga sezilarli darajada yaqinlashdilar. “Loop kvant tortishish kuchi” g‘alati nomli nazariyaga ko‘ra, fazo va vaqt haqiqatan ham alohida qismlardan iborat. Ushbu kontseptsiya doirasida amalga oshirilgan hisob-kitoblar qora tuynuklar va Katta portlash bilan bog'liq sirli hodisalarni tushuntirishga yordam beradigan oddiy va chiroyli rasmni yaratadi. Ammo aytib o'tilgan nazariyaning asosiy afzalligi shundaki, yaqin kelajakda uning bashoratlarini eksperimental tekshirish mumkin: biz koinot atomlarini, agar ular haqiqatan ham mavjud bo'lsa, aniqlaymiz.

Quanta

Hamkasblarim bilan birgalikda biz uzoq kutilgan tortishish kvant nazariyasini ishlab chiqishga harakat qilib, halqa kvant tortishish nazariyasini (LQG) ishlab chiqdik. Ikkinchisining o'ta muhimligini va uning makon va vaqtning diskretligi bilan bog'liqligini tushuntirish uchun men kvant nazariyasi va tortishish nazariyasi haqida bir oz gapirishim kerak.
20-asrning birinchi choragida kvant mexanikasining paydo boʻlishi. materiya atomlardan iborat ekanligini isbotlash bilan bog'liq edi. Kvant tenglamalari ma'lum miqdorlar, masalan, atom energiyasi, faqat ma'lum diskret qiymatlarni olishini talab qiladi. Kvant mexanikasi atomlar, elementar zarralar va ularni bog'lovchi kuchlarning xossalari va xatti-harakatlarini aniq tasvirlaydi. Ilm-fan tarixidagi eng muvaffaqiyatli kvant nazariyasi bizning kimyo, atom va subatomik fizika, elektronika va hatto biologiya haqidagi tushunchamizga asoslanadi.
Kvant mexanikasi bilan bir xil o'n yilliklar davomida Albert Eynshteyn tortishish nazariyasi bo'lgan umumiy nisbiylik nazariyasini ishlab chiqdi. Unga ko'ra, tortishish kuchi materiya ta'sirida fazo va vaqtning (ular birgalikda fazo-vaqtni tashkil qiladi) egilishi natijasida paydo bo'ladi.
Kauchuk choyshabga qo'yilgan og'ir to'pni va katta to'pning yonida kichik bir to'p aylanayotganini tasavvur qiling. To'plarni Quyosh va Yer, bargni esa kosmik deb hisoblash mumkin. Og'ir to'p rezina qatlamda tushkunlikni hosil qiladi, uning qiyalik bo'ylab kichikroq to'p kattaroq tomonga aylanadi, go'yo uni qandaydir kuch - tortishish - bu tomonga tortadi. Xuddi shunday, har qanday materiya yoki energiya to'plami fazo-vaqt geometriyasini buzadi, zarrachalar va yorug'lik nurlarini o'ziga tortadi; Bu hodisani biz tortishish deb ataymiz.
Alohida-alohida, kvant mexanikasi va Eynshteynning umumiy nisbiylik nazariyasi eksperimental tarzda tasdiqlangan. Biroq, ikkala nazariyani bir vaqtning o'zida sinab ko'rish mumkin bo'lgan holat hech qachon o'rganilmagan. Gap shundaki, kvant effektlari faqat kichik miqyosda seziladi va umumiy nisbiylik ta'siri sezilarli bo'lishi uchun katta massalar talab qilinadi. Har ikkala shartni faqat ba'zi favqulodda vaziyatlarda birlashtirish mumkin.
Eksperimental ma'lumotlarning etishmasligidan tashqari, juda katta kontseptual muammo mavjud: Eynshteynning umumiy nisbiylik nazariyasi butunlay klassik, ya'ni. kvant bo'lmagan. Fizikaning mantiqiy yaxlitligini ta'minlash uchun kvant mexanikasini umumiy nisbiylik nazariyasi bilan fazo-vaqtning kvant nazariyasiga birlashtirgan tortishishning kvant nazariyasi kerak.
Fiziklar klassik nazariyani kvant nazariyasiga aylantirish uchun ko'plab matematik protseduralarni ishlab chiqdilar. Ko'pgina olimlar ularni umumiy nisbiylik nazariyasiga qo'llashga behuda harakat qilishdi.
1960-1970-yillarda olib borilgan hisob-kitoblar shuni ko'rsatdiki, kvant mexanikasi va umumiy nisbiylik nazariyasini birlashtirib bo'lmaydi. Vaziyatni faqat yangi postulatlar, qo'shimcha zarralar, maydonlar yoki boshqa turdagi ob'ektlarni kiritish orqali saqlab qolish mumkin edi. Yagona nazariyaning ekzotizmi faqat kvant mexanik va tortishish ta'siri sezilarli bo'lgan istisno holatlarda o'zini namoyon qilishi kerak. Murosaga erishishga urinishlarda burama nazariyasi, kommutativ bo'lmagan geometriya va o'ta tortishish kabi yo'nalishlar paydo bo'ldi.
String nazariyasi fiziklar orasida juda mashhur bo'lib, unga ko'ra, uchta taniqli fazoviy o'lchovdan tashqari, hali hech kim payqamagan olti yoki etti o'lchov mavjud. Satrlar nazariyasi, shuningdek, kuzatish bilan tasdiqlanmagan ko'plab yangi elementar zarralar va kuchlarning mavjudligini ham bashorat qiladi. Ba'zi olimlar buni M-nazariyasining bir qismi deb hisoblashadi, ammo, afsuski, aniq ta'rif hali taklif qilinmagan. Shu sababli, ko'plab mutaxassislar mavjud alternativalarni o'rganish kerakligiga ishonch hosil qilishadi. Bizning halqa kvant tortishish nazariyamiz shular ichida eng rivojlanganidir.

Katta bo'shliq

1980-yillarning o'rtalarida. Biz, Abhay Ashtekar, Ted Jeykobson va Karlo Rovelli bilan birgalikda yana bir bor kvant mexanikasi va umumiy nisbiylikni standart usullar yordamida birlashtirishga harakat qilishga qaror qildik. Gap shundaki, 1970-yillarda olingan salbiy natijalarda muhim bo'shliq bor edi: hisob-kitoblar biz uni qanchalik batafsil o'rganmasak ham, fazo geometriyasi uzluksiz va silliq ekanligini taxmin qildi. Odamlar atomlar kashf etilishidan oldin materiyaga xuddi shunday qarashgan.
Shunday qilib, biz silliq uzluksiz fazo kontseptsiyasidan voz kechishga va umumiy nisbiylik nazariyasi va kvant mexanikasining yaxshi sinovdan o'tgan eksperimental qoidalaridan boshqa gipotezalarni kiritmaslikka qaror qildik. Xususan, bizning hisob-kitoblarimiz Eynshteyn nazariyasining ikkita asosiy tamoyiliga asoslangan edi.
Ulardan birinchisi - atrof-muhitdan mustaqillik - fazo-vaqt geometriyasi sobit emas, balki o'zgaruvchan, dinamik miqdor ekanligini e'lon qiladi. Geometriyani aniqlash uchun materiya va energiya ta'sirini hisobga oladigan bir qator tenglamalarni echish kerak va. Aytgancha, zamonaviy simlar nazariyasi muhitdan mustaqil emas: satrlarni tavsiflovchi tenglamalar ma'lum bir klassik (ya'ni kvant bo'lmagan) fazo-vaqtda tuzilgan.
"Diffeomorf o'zgarmaslik" deb ataladigan ikkinchi tamoyil fazo-vaqtni ko'rsatish va tenglamalar qurish uchun har qanday koordinata tizimini tanlashda erkin ekanligimizni bildiradi. Fazo-vaqtdagi nuqta uning qandaydir maxsus koordinatalar tizimidagi o'rni bilan emas, balki faqat unda sodir bo'layotgan hodisalar bilan belgilanadi (maxsus koordinatalar mavjud emas). Diffeomorf invariantlik umumiy nisbiylik nazariyasining juda muhim fundamental pozitsiyasidir.
Ikkala printsipni kvant mexanikasining standart usullari bilan sinchkovlik bilan birlashtirib, biz fazoning diskret yoki uzluksizligini aniqlash uchun zarur hisob-kitoblarni amalga oshirish imkonini beruvchi matematik tilni ishlab chiqdik. Bizning xursandchiligimiz, hisob-kitoblar kosmosning kvantlanganligini ko'rsatdi! Shunday qilib, biz halqa kvant tortishish nazariyasiga asos solganmiz. Aytgancha, "loop" atamasi yaratilgan, chunki ba'zi hisob-kitoblar fazoda ajratilgan kichik halqalarni o'z ichiga olgan.
Ko'pgina fiziklar va matematiklar bizning hisob-kitoblarimizni turli usullardan foydalangan holda tasdiqladilar. O'tgan yillar davomida butun dunyo olimlarining sa'y-harakatlari tufayli halqa kvant tortishish nazariyasi kuchaydi. Bajarilgan ishlar men quyida tasvirlab beradigan fazo-vaqt rasmiga ishonishimizga imkon beradi.
Bizning kvant nazariyamiz fazo-vaqtning eng kichik masshtabdagi tuzilishi haqidadir va uni tushunish uchun uning kichik maydon yoki hajm uchun bashoratlariga qarashimiz kerak. Kvant fizikasi bilan shug'ullanayotganda, qaysi fizik miqdorlarni o'lchash kerakligini aniqlash kerak. B chegarasi bilan belgilangan ma'lum bir hududni tasavvur qiling (quyidagi rasmga qarang), u moddiy ob'ekt (masalan, quyma temir qobiq) yoki to'g'ridan-to'g'ri fazo-vaqt geometriyasi (masalan, hodisa gorizonti) bilan belgilanishi mumkin. qora tuynukdan). Ta'riflangan maydon hajmini o'lchaganimizda nima bo'ladi? Kvant nazariyasi va diffeomorfik o'zgarmaslik qanday natijalarga olib kelishi mumkin? Agar fazoning geometriyasi uzluksiz bo'lsa, unda ko'rib chiqilayotgan mintaqa har qanday o'lchamga ega bo'lishi mumkin va uning hajmi har qanday haqiqiy ijobiy son bilan ifodalanishi mumkin, xususan, o'zboshimchalik bilan nolga yaqin. Ammo agar geometriya donador bo'lsa, u holda o'lchov natijasi faqat diskret raqamlar to'plamiga tegishli bo'lishi mumkin va minimal mumkin bo'lgan hajmdan kam bo'lishi mumkin emas. Keling, atom yadrosi atrofida aylanadigan elektron qanday energiyaga ega bo'lishi mumkinligini eslaylik? Klassik fizika doirasida - har qanday, ammo kvant mexanikasi energiya va energiyaning faqat ma'lum, qat'iy belgilangan diskret qiymatlariga imkon beradi. Farqi uzluksiz oqim hosil qiluvchi suyuqlik hajmini o'lchash (18-asr olimlari nuqtai nazaridan) va atomlarini sanash mumkin bo'lgan suv miqdorini aniqlash bilan bir xil.
Loop kvant tortishish nazariyasiga ko'ra, fazo atomlarga o'xshaydi: hajmni o'lchash orqali olingan raqamlar diskret to'plamni tashkil qiladi, ya'ni. ovoz balandligi alohida qismlarda o'zgaradi. O'lchanishi mumkin bo'lgan yana bir miqdor B chegarasining maydoni bo'lib, u ham diskret bo'lib chiqadi. Boshqacha qilib aytganda, fazo uzluksiz emas va maydon va hajmning ma'lum kvant birliklaridan iborat.
Hajm va maydonning mumkin bo'lgan qiymatlari tortishish kuchi, kvantlarning kattaligi va yorug'lik tezligi bilan bog'liq bo'lgan Plank uzunligidan olingan birliklarda o'lchanadi. Plank uzunligi juda kichik: 10 -33 sm; u fazoning geometriyasini endi uzluksiz deb hisoblash mumkin bo'lmagan masshtabni belgilaydi. Mumkin bo'lgan eng kichik nolga teng bo'lmagan maydon taxminan Plank uzunligining kvadratiga yoki 10 -66 sm 2 ga teng. Noldan tashqari mumkin bo'lgan eng kichik hajm Plank uzunligi yoki 10 -99 sm 3 bo'lgan kubdir. Shunday qilib, nazariyaga ko'ra, har bir kub santimetr kosmosda taxminan 10 99 atom hajm mavjud. Hajm kvanti shunchalik kichikki, ko'rinadigan koinotda kub santimetrda bunday kvantlar kub santimetrdan ko'proq bo'ladi (10 85).

Spin tarmoqlari

Hajm va maydon kvantlari qanday ko'rinishga ega? Ehtimol, kosmos juda ko'p sonli mayda kublar yoki sharlardan iboratdir? Yo'q, bu unchalik oddiy emas. Biz hajm va maydonning kvant holatlarini chizmalar shaklida tasvirlaymiz, ular o'ziga xos go'zallikdan holi emas. Kub shaklidagi fazo maydonini tasavvur qiling (quyidagi rasmga qarang). ). Diagrammada biz uni hajmni ifodalovchi nuqta sifatida tasvirlaymiz, undan oltita chiziq cho'zilgan, ularning har biri kubning yuzlaridan birini ifodalaydi. Nuqta yonidagi raqam ovoz balandligini, chiziqlar yonidagi raqamlar esa mos keladigan yuzlarning maydonini ko'rsatadi.
Kub ustiga piramida qo'yamiz. Bizning polihedramiz umumiy yuzga ega va ular chiziqlardan biri (hajmlarni bog'laydigan yuz) bilan bog'langan ikkita nuqta (ikki jild) sifatida tasvirlangan bo'lishi kerak. Kubning beshta bo'sh yuzi (beshta chiziq), piramidaning to'rtta bo'sh yuzi (to'rtta chiziq) bor. Xuddi shunday, turli xil polihedralarning har qanday kombinatsiyasini tasvirlash mumkin: hajmli ko'pyoqlamalar nuqta yoki tugunlarga aylanadi va tekis yuzlar tugunlarni birlashtiruvchi chiziqlarga aylanadi. Matematiklar bunday diagrammalarni grafiklar deb atashadi.
Bizning nazariyamizda biz ko'p yuzli chizmalardan voz kechamiz va faqat grafiklarni saqlaymiz. Hajm va maydonning kvant holatlarini tavsiflovchi matematika bizga chiziqlar tugunlarni qanday bog'lashi va diagrammaning turli joylarida qanday raqamlar joylashishi mumkinligini ko'rsatadigan qoidalar to'plamini taqdim etadi. Har bir kvant holati grafiklardan biriga mos keladi va qoidalarga javob beradigan har bir grafik kvant holatiga mos keladi. Grafiklar fazoning mumkin bo'lgan kvant holatlarining qulay qisqacha yozuvidir.
Diagrammalar ko'p yuzlilarga qaraganda kvant holatlarini ifodalash uchun ko'proq mos keladi. Xususan, ba'zi grafiklar shu qadar g'alati tarzda bog'langanki, ularni ko'pburchaklar rasmiga aylantirib bo'lmaydi. Misol uchun, fazo egri bo'lgan hollarda bir-biriga to'g'ri mos keladigan ko'pburchaklarni chizish mumkin emas, lekin grafik chizish va uning yordamida bo'shliq qanchalik buzilganligini hisoblash qiyin emas. Gravitatsiyani yaratadigan kosmosning buzilishi bo'lgani uchun, tortishishning kvant nazariyasida diagrammalar katta rol o'ynaydi.
Oddiylik uchun biz ko'pincha ikki o'lchovli grafiklarni chizamiz, lekin ularni uch o'lchovli bo'shliqni to'ldirish deb o'ylash yaxshiroqdir, chunki ular buni ifodalaydi. Ammo bu erda kontseptual tuzoq bor: grafikning chiziqlari va tugunlari kosmosda aniq pozitsiyalarni egallamaydi. Har bir grafik faqat uning qismlari bir-biri bilan qanday bog'langanligi va aniq belgilangan chegaralar (masalan, B maydoni chegarasi) bilan qanday bog'liqligi bilan belgilanadi. Biroq, grafiklar joylashgan ko'rinishi mumkin bo'lgan doimiy uch o'lchovli bo'shliq mavjud emas. Chiziqlar va tugunlar bo'shliq bo'lib, ularning geometriyasi ular qanday bog'lanishi bilan belgilanadi.
Ta'riflangan grafiklar spin tarmoqlari deb ataladi, chunki ulardagi raqamlar spin bilan bog'langan. 1970-yillarning boshlarida. Oksford universitetidan Rojer Penrouz spin tarmoqlari kvant tortishish nazariyasiga mos kelishini taklif qildi. 1994 yilda bizning aniq hisob-kitoblarimiz uning intuitivligini tasdiqladi. Feynman diagrammalari bilan tanish bo'lgan o'quvchilar, tashqi ko'rinishiga qaramay, spin tarmoqlari spin tarmoqlari emasligini ta'kidlashlari kerak. Feynman diagrammalari bir kvant holatidan ikkinchisiga o'tadigan zarralar orasidagi kvant o'zaro ta'sirini aks ettiradi. Spin tarmoqlari koinot hajmlari va maydonlarining sobit kvant holatini ifodalaydi.
Diagrammalarning alohida tugunlari va qirralari fazoning juda kichik hududlarini ifodalaydi: odatiy tugun taxminan bir Plank uzunligi kubik hajmiga to'g'ri keladi va chiziq bitta Plank uzunligi kvadrati tartibidagi maydonga to'g'ri keladi. Ammo, printsipial jihatdan, spin tarmog'i cheksiz darajada katta va o'zboshimchalik bilan murakkab bo'lishi mumkin. Agar biz koinotimizning kvant holatining batafsil tasvirini (ya'ni, uning fazosining geometriyasi, galaktikalar, qora tuynuklar va boshqalarning tortishish kuchi bilan egilgan va burilgan) tasvirlab bera olsak, biz tasavvur qilib bo'lmaydigan murakkablikdagi ulkan aylanish tarmog'iga ega bo'lamiz, taxminan 10184 tugunni o'z ichiga oladi.
Shunday qilib, spin tarmoqlari kosmosning geometriyasini tasvirlaydi. Ammo undagi materiya va energiya haqida nima deyish mumkin? Elektron kabi zarralar qo'shimcha teglar bilan ma'lum tugunlarga mos keladi. Elektromagnit maydonlar kabi maydonlar grafik chiziqlaridagi o'xshash belgilar bilan ko'rsatilgan. Kosmosdagi zarralar va maydonlarning harakati - bu grafik bo'ylab belgilarning diskret (sakrashga o'xshash) harakati.

Qadamlar va ko'pik

Zarrachalar va maydonlar yagona harakatlanuvchi jismlar emas. Umumiy nisbiylik nazariyasiga ko'ra, materiya va energiya harakat qilganda, kosmos o'zgaradi; to'lqinlar hatto ko'ldagi to'lqinlar kabi u orqali o'tishi mumkin. Loop kvant tortishish nazariyasida bunday jarayonlar spin tarmog'ining diskret transformatsiyalari bilan ifodalanadi, bunda grafiklarning ulanishi bosqichma-bosqich o'zgaradi (quyidagi rasmga qarang).
Kvant mexanik hodisalarni tavsiflashda fiziklar turli jarayonlarning ehtimolini hisoblab chiqadilar. Kosmos geometriyasining o'zgarishini yoki spin tarmog'idagi zarralar va maydonlarning harakatini tasvirlash uchun halqa kvant tortishish nazariyasidan foydalanganda ham xuddi shunday qilamiz. Vaterloodagi Nazariy fizika institutidan Tomas Timann spin tarmoq qadamlarining kvant ehtimolini hisoblash uchun aniq ifodalarni topdi. Natijada, bizning to'liq shakllangan nazariyamiz qoidalari bilan boshqariladigan dunyoda sodir bo'lishi mumkin bo'lgan har qanday jarayonning ehtimolini hisoblashning aniq tartibi paydo bo'ldi. Faqat ma'lum tajribalarda kuzatilishi mumkin bo'lgan narsalarni hisoblash va bashorat qilish qoladi.
Nisbiylik nazariyasida fazo va vaqt bir-biridan ajralmas va yagona fazo-vaqtni ifodalaydi. Loop kvant tortishish nazariyasiga fazoviy vaqt tushunchasi kiritilganda, bo'shliqni ifodalovchi spin tarmoqlari spin ko'pik deb ataladigan narsaga aylanadi. Yana bir o'lcham - vaqt qo'shilishi bilan spin tarmog'ining chiziqlari kengayadi va ikki o'lchovli sirtlarga aylanadi va tugunlar chiziqlarga cho'ziladi. Spin tarmog'i o'zgargan o'tishlar (yuqorida tavsiflangan qadamlar) endi ko'pikli chiziqlar birlashadigan tugunlar bilan ifodalanadi. Kosmik vaqtni aylanma ko'pik sifatida ko'rish bir nechta tadqiqotchilar, jumladan Karlo Rovelli, Mayk Reyzenberger, Jon Barrett, Lui Kreyn, Jon Baez) va Fotini Markopoulou tomonidan taklif qilingan.
Nima sodir bo'layotganining oniy tasviri fazo-vaqtning kesmasiga o'xshaydi. Spin ko'pikining shunga o'xshash bo'lagi spin tarmog'ini ifodalaydi. Biroq, tilim tekisligi vaqtning silliq oqimi kabi uzluksiz harakat qiladi, deb xato qilmang. Bo'shliq spin tarmog'ining diskret geometriyasi bilan aniqlanganidek, vaqt tarmoqni qayta tartibga soluvchi individual qadamlar ketma-ketligi bilan belgilanadi (55-betdagi rasmga qarang). Shunday qilib, vaqt ham diskretdir. Vaqt daryo kabi oqmaydi, balki soatdek chaqnaydi. Shomillar orasidagi interval taxminan Plank vaqtiga yoki 10-43 s ga teng. Aniqrog'i, bizning Koinotdagi vaqt son-sanoqsiz soatlar bilan o'lchanadi: spin ko'pikida kvant qadami sodir bo'lgan joyda, soat bitta "tashil" qiladi.

Prognozlar va testlar

Loop kvant tortishish nazariyasi biz uchun juda kichik bo'lgan Plank shkalasida fazo va vaqtni tasvirlaydi. Xo'sh, biz buni qanday sinovdan o'tkazamiz? Birinchidan, klassik umumiy nisbiylik nazariyasini kvant tortishish kuchiga yaqinlashish sifatida olish mumkinligini aniqlash juda muhimdir. Boshqacha qilib aytganda, agar spin tarmoqlari mato to'qilgan iplarga o'xshasa, unda minglab iplarni o'rtacha hisoblab, materialning elastik xususiyatlarini to'g'ri hisoblash mumkinmi degan savol tug'iladi. Agar biz ko'p Plank uzunligi bo'ylab aylanish tarmog'ini o'rtacha hisoblasak, klassik Eynshteyn fazosining "silliq mato" tavsifini olamizmi? Yaqinda olimlar ushbu murakkab muammoni bir nechta maxsus holatlar uchun, ya'ni ma'lum moddiy konfiguratsiyalar uchun muvaffaqiyatli hal qilishdi. Masalan, tekis (egri bo'lmagan) fazoda tarqaladigan past chastotali tortishish to'lqinlarini halqa kvant tortishish nazariyasiga muvofiq tasvirlangan ma'lum kvant holatlarining qo'zg'alishi deb hisoblash mumkin.
Loop kvant tortishish uchun yaxshi sinov qora tuynuklarning termodinamiği, xususan, ularning entropiyasi haqidagi uzoq vaqtdan beri saqlanib qolgan sirlardan biri bo'lib chiqdi. Fiziklar gibrid nazariyaga tayangan holda qora tuynukning termodinamik modelini ishlab chiqdilar, unda moddaga kvant-mexanik ishlov beriladi, lekin fazo-vaqt emas. Xususan, 1970-yillarda. Jeykob D. Bekenshteyn qora tuynukning entropiyasi uning sirt maydoniga mutanosib ekanligini xulosa qildi ("Golografik olamda ma'lumot", "Fan olamida" maqolasiga qarang, 2003 yil 11-son). Tez orada Stiven Xoking qora tuynuklar, ayniqsa kichiklari radiatsiya chiqarishi kerak degan xulosaga keldi.
Loop kvant tortishish nazariyasi doirasida shunga o'xshash hisob-kitoblarni amalga oshirish uchun biz B mintaqasining chegarasini qora tuynukning hodisa gorizonti deb olamiz. Tegishli kvant holatlarining entropiyasini tahlil qilib, biz aynan Bekenshteyn bashoratiga erishamiz. Xuddi shu muvaffaqiyat bilan bizning nazariyamiz nafaqat Xokingning qora tuynukning nurlanishi haqidagi bashoratini takrorlaydi, balki uning nozik tuzilishini tasvirlashga ham imkon beradi. Agar mikroskopik qora tuynuk kuzatilsa, uning emissiya spektrini o'rganish orqali nazariy bashoratlarni sinab ko'rish mumkin.
Umuman olganda, halqa kvant tortishish nazariyasini har qanday eksperimental tekshirish juda katta texnik qiyinchiliklarga olib keladi. Nazariya tomonidan tavsiflangan xarakterli effektlar faqat Plank uzunlik shkalasida ahamiyatli bo'ladi, bu yaqin kelajakda eng kuchli tezlatgichlarda o'rganilishi mumkin bo'lganidan 16 daraja kichikroqdir (kichikroq shkalalarni o'rganish yuqori energiya talab qiladi).
Biroq, yaqinda olimlar halqa kvant tortishishini sinab ko'rishning bir qancha qulay usullarini taklif qilishdi. Muhitda tarqaladigan yorug'likning to'lqin uzunligi buzilishlarga uchraydi, bu nurlarning sinishi va tarqalishiga olib keladi. Xuddi shunday metamorfozlar yorug'lik va zarralar spin tarmog'i tomonidan tasvirlangan diskret bo'shliq bo'ylab harakatlanishi bilan sodir bo'ladi.
Afsuski, aytib o'tilgan ta'sirlarning kattaligi Plank uzunligining to'lqin uzunligiga nisbati bilan mutanosibdir. Ko'rinadigan yorug'lik uchun u 10 -28 dan oshmaydi, eng yuqori energiyaga ega bo'lgan kosmik nurlar uchun esa milliarddan bir qismini tashkil qiladi. Boshqacha qilib aytadigan bo'lsak, kosmos strukturasining donadorligi deyarli har qanday kuzatiladigan nurlanishga juda zaif ta'sir qiladi. Ammo yorug'lik masofasi qanchalik katta bo'lsa, spin tarmog'ining diskretligining oqibatlari shunchalik sezilarli bo'ladi. Zamonaviy asbob-uskunalar milliardlab yorug'lik yili uzoqlikda joylashgan gamma-nurlari portlashlarining nurlanishini aniqlash imkonini beradi ("Koinotdagi eng yorqin portlashlar", "Fan olamida", 2003 yil 4-sonli maqolaga qarang).
Loop kvant tortishish nazariyasidan foydalanib, Rodolfo Gambini va Xorxe Pullin turli energiyadagi fotonlar bir oz boshqacha tezlikda harakatlanishi va kuzatuvchiga turli vaqtlarda etib borishi kerakligini aniqladilar (quyidagi rasmga qarang). Gamma-nurlari portlashlarining sun'iy yo'ldosh kuzatuvlari buni sinab ko'rishga yordam beradi. Zamonaviy asboblarning aniqligi zarur bo'lganidan 1000 baravar past, ammo 2006 yilda GLAST sun'iy yo'ldosh observatoriyasi ishga tushiriladi, uning nozik jihozlari uzoq kutilgan tajribani amalga oshirishga imkon beradi.
Bu erda yorug'lik tezligining doimiyligini ta'kidlaydigan nisbiylik nazariyasi bilan ziddiyat bormi? Jovanni Amelino-Kameliya va Joao Magueixo bilan birgalikda biz Eynshteyn nazariyasining o'zgartirilgan versiyalarini ishlab chiqdik, ular turli tezliklarda harakatlanadigan yuqori energiyali fotonlarning mavjudligini ta'minlaydi. O'z navbatida, tezlikning doimiyligi past energiyali fotonlarga taalluqlidir, ya'ni. uzoq to'lqinli yorug'likka.
Fazo-vaqt diskretligining yana bir mumkin bo'lgan namoyon bo'lishi juda yuqori energiyali kosmik nurlar bilan bog'liq va. 30 yildan ko'proq vaqt oldin olimlar 3 * 10 19 eV dan ortiq energiyaga ega bo'lgan kosmik nurlar protonlari kosmik mikroto'lqinli fonni to'ldirish bo'shlig'i tomonidan tarqalishi kerakligini va shuning uchun hech qachon Yerga etib bormasligini aniqladilar. Biroq, Yaponiyaning AGASA eksperimenti 10 dan ortiq hodisalarni qayd etdi kosmik nurlar yanada yuqori energiya va. Ma'lum bo'lishicha, kosmosning diskretligi dispersiya reaktsiyasi uchun zarur bo'lgan energiyani oshiradi va yuqori energiyali protonlarning sayyoramizga tashrif buyurishiga imkon beradi. Agar yapon olimlarining kuzatishlari tasdiqlansa va boshqa izoh topilmasa, fazoning diskretligi eksperimental tarzda tasdiqlangan deb taxmin qilishimiz mumkin.

Kosmos

Loop kvant tortishish nazariyasi bizni koinotning kelib chiqishiga yangicha qarashga majbur qiladi va Katta portlashdan keyin darhol nima sodir bo'lganini tasavvur qilishimizga yordam beradi. Umumiy nisbiylik nazariyasiga ko'ra, koinot tarixida kvant fizikasiga to'g'ri kelmaydigan birinchi, nol vaqt momenti mavjud edi. Martin Bojovald tomonidan kvant tortishishning halqa nazariyasiga asoslangan hisob-kitoblari shuni ko'rsatadiki, Katta portlash aslida Katta sakrash bo'lgan, chunki koinot undan oldin tez qulab tushayotgan edi. Nazariyachilar allaqachon koinot rivojlanishining dastlabki bosqichlarining yangi modellari ustida ishlamoqda, ular tez orada kosmologik kuzatishlarda sinovdan o‘tkaziladi. Katta portlashdan oldin nima sodir bo'lganini bilish sizga va menga nasib etishi mumkin.
Kosmologik doimiylik masalasi ham jiddiyroq emas: u "bo'sh" kosmosga kirib boradigan energiya zichligi ijobiymi yoki salbiymi? Kosmik mikroto'lqinli fon va uzoq o'ta yangi yulduzlarning kuzatuvlari qorong'u energiya mavjudligini ko'rsatadi. Bundan tashqari, bu ijobiy, chunki Koinot tezlashayotgan tezlikda kengayib bormoqda. Loop kvant tortishish nazariyasi nuqtai nazaridan, bu erda hech qanday qarama-qarshilik yo'q: 1990 yilda Xideo Kodama koinotning kvant holatini ijobiy kosmologik konstanta bilan aniq tasvirlaydigan tenglamalarni tuzdi.
Bir qator muammolar, jumladan, sof texnik masalalar haligacha hal etilmagan. Nisbiylikning maxsus nazariyasiga o'ta yuqori energiyalarda (agar mavjud bo'lsa) qanday tuzatishlar kiritish kerak? Loop kvant tortishish nazariyasi turli kuchlar, shu jumladan tortishish yagona asosiy kuchning aspektlari ekanligini isbotlashga yordam beradimi?
Balki halqa kvant tortishish kuchi haqiqatan ham nisbiylikning kvant umumiy nazariyasidir, chunki u kvant mexanikasining asosiy tamoyillari va Eynshteyn nazariyasidan boshqa hech qanday qo'shimcha taxminlarga asoslanmagan. Spin ko'pik bilan tasvirlangan fazo-vaqtning diskretligi haqidagi xulosa to'g'ridan-to'g'ri nazariyaning o'zidan kelib chiqadi va postulat sifatida kiritilmaydi.
Biroq, men bu erda muhokama qilganlarning hammasi nazariya. Ehtimol, kosmik har qanday miqyosda, qanchalik kichik bo'lishidan qat'i nazar, aslida silliq va uzluksizdir. Keyin fiziklar simlar nazariyasidagi kabi qo'shimcha radikal postulatlarni kiritishlari kerak bo'ladi. Eksperiment oxir-oqibatda hamma narsani hal qiladigan bo'lsa, menda yaxshi xabar bor - yaqin kelajakda vaziyat aniqroq bo'lishi mumkin.

Qo'shimcha adabiyotlar:

Kvant tortishish kuchiga uchta yo'l. Li Smolin. Asosiy kitoblar, 2001.

Maydon kvanti? Jon Baez. Tabiat, 421-jild, bet. 702-703; 2003 yil fevral.

Biz tortishishning kvant nazariyasidan qanchalik uzoqmiz? Li Smolin. 2003 yil mart. http://arxiv.org/hep-th/0303185 manzilida oldindan chop etish

Kvant tortishish kuchiga xush kelibsiz. Maxsus bo'lim, Fizika olami, 16-jild, №11, bet. 27-50; 2003 yil noyabr.

Loop kvant tortishish kuchi. Li Smolin. http://www.edge.org/3rd_culture/smolin03/smolin03_index.html saytida mavjud

Loop kvant tortishish nazariyasining ASOSIY XULOSASI hajmlar va maydonlar bilan bog'liq. B sharsimon qobiq bilan chegaralangan fazo hududini ko'rib chiqaylik (yuqoriga qarang). Klassik (kvant bo'lmagan) fizikaga ko'ra, uning hajmi har qanday haqiqiy ijobiy son bilan ifodalanishi mumkin. Biroq, halqa kvant tortishish nazariyasiga ko'ra, nolga teng bo'lmagan mutlaq eng kichik hajm mavjud (taxminan Plank uzunligi kubiga teng, ya'ni 10 99 sm 3) va katta hajmlarning qiymatlari diskret qatordir. raqamlardan. Xuddi shunday, nolga teng bo'lmagan minimal maydon (taxminan Plank uzunligining kvadrati yoki 10 66 sm 2) va kattaroq ruxsat etilgan maydonlarning diskret diapazoni mavjud. Ruxsat etilgan kvant maydonlarining diskret spektrlari (chapda) va kvant hajmlari (markazda) vodorod atomining diskret kvant energiya darajalariga (o'ngda) o'xshashdir.

SPIN TARMOQLARI deb ataladigan DIAGRAMLAR minimal uzunlik shkalasida fazoning kvant holatlarini ko'rsatish uchun ishlatiladi. Masalan, kub (a) olti kvadrat yuz bilan o'ralgan hajmdir. Tegishli aylanish tarmog'i (b) tovushni ifodalovchi nuqta (tugun) va qirralarni ifodalovchi oltita chiziqni o'z ichiga oladi. Tugun yonidagi raqam ovoz balandligini, chiziq yonidagi raqam esa mos keladigan yuzning maydonini ko'rsatadi. Ko'rib chiqilayotgan holatda, hajm sakkiz kub Plank birligiga teng va yuzlarning har biri to'rt kvadrat Plank birligining maydoniga ega. (Loop kvant tortishish qoidalari hajmlar va maydonlarning ruxsat etilgan qiymatlarini ma'lum qiymatlar bilan cheklaydi: faqat ma'lum raqamlar kombinatsiyasi chiziqlar va tugunlarda joylashgan bo'lishi mumkin.)
Agar kubning yuqori yuzasiga piramida (c) qo'yilgan bo'lsa, spin tarmog'idagi bu yuzni ifodalovchi chiziq kub tugunini piramida tuguniga (d) ulashi kerak. Piramidaning to'rtta erkin yuziga va kubning beshta erkin yuziga mos keladigan chiziqlar mos keladigan tugunlardan cho'zilishi kerak. (Sxemani soddalashtirish uchun raqamlar olib tashlandi.)
Umuman, spinli tarmoqda bir soha kvanti bir chiziq (e), ko‘p kvantlardan tashkil topgan maydon esa ko‘p chiziq (f) bilan tasvirlanadi. Xuddi shunday, bitta hajmli kvant bitta tugun (g) bilan ifodalanadi, kattaroq hajm esa ko'p tugunlarni (h) o'z ichiga oladi.Shunday qilib, sferik qobiq ichidagi hajm undagi barcha tugunlar yig'indisi bilan beriladi va sirt maydoni mintaqa chegarasidan o'tadigan barcha chiziqlar yig'indisiga teng.
Spin tarmoqlari ko‘p yuzli konstruksiyalardan ko‘ra muhimroqdir: ko‘p yuzlilarning har qanday birikmasi mos keladigan diagramma bilan ifodalanishi mumkin, biroq ba’zi bir oddiy spin tarmoqlari ko‘p yuzlilardan qurish mumkin bo‘lmagan hajmlar va maydonlar kombinatsiyasini ifodalaydi. Bunday spin tarmoqlari kosmik kuchli tortishish maydonlari yoki Plank shkalasidagi geometriyaning kvant tebranishlari bilan egri bo'lganda paydo bo'ladi.

Kosmosda materiya va energiya harakatlanayotganda va u orqali tortishish to'lqinlari o'tganda kosmos SHAKLINING O'ZGARISHI spin tarmog'ining diskret qayta tashkil etilishi, bosqichlari bilan tasvirlangan. Shaklda. va uchta hajmli kvantlarning bog'langan guruhi bittaga birlashadi; Teskari jarayon ham mumkin. Shaklda. b ikkita jild bo'sh joyni taqsimlaydi va qo'shni jildlarga boshqacha tarzda ulanadi. Ko'p yuzli tasvirlanganda, ikkita ko'pyoqlama ularning umumiy yuzi bo'ylab birlashtiriladi va keyin kristallar boshqa tekislik bo'ylab bo'lingandek bo'linadi. Spin tarmog'idagi bunday qadamlar nafaqat fazo geometriyasining katta o'zgarishlari, balki Plank shkalasi bo'yicha doimiy kvant tebranishlari bilan ham sodir bo'ladi.
Bosqichlarni ifodalashning yana bir usuli diagrammaga yana bir o'lcham qo'shishdir - vaqt. Natijada spin ko'pik (c). Spin tarmog'ining chiziqlari tekislikka aylanadi, tugunlar esa chiziqlarga aylanadi. Spin ko'pikining bir bo'lagi ma'lum bir vaqtning o'zida aylanish tarmog'ini ifodalaydi. Bir qator bunday kesishlarni amalga oshirib, biz spin tarmog'ining vaqt o'tishi bilan rivojlanishi haqida hikoya qiluvchi filmning ramkalarini olamiz (d). Ammo e'tibor bering, bir qarashda silliq va uzluksiz bo'lib ko'ringan evolyutsiya aslida otilishlarda sodir bo'ladi. To'q sariq chiziqni o'z ichiga olgan barcha spin tarmoqlari (birinchi uchta ramka) bo'shliqning bir xil geometriyasini aks ettiradi.Chiziqlarning uzunligi muhim emas - geometriya uchun asosiysi chiziqlar qanday bog'langanligi va ularning har biri qancha raqam ekanligi. bilan belgilangan. Bu hajm va maydon kvantlarining nisbiy holati va hajmini belgilaydi. Shunday qilib, d-rasmda dastlabki uchta kadr davomida geometriya doimiy bo'lib qoladi - 3 hajmli kvant va 6 maydon kvanti. Keyin fazo keskin o'zgaradi: oxirgi kadrda ko'rsatilganidek, 1 hajm kvanti va 3 ta maydon kvantlari qoladi. Shunday qilib, spin ko'pik bilan aniqlangan vaqt doimiy ravishda o'zgarmaydi, lekin to'satdan diskret qadamlar ketma-ketligida.
Aniqlik uchun bunday ketma-ketliklar plyonkali ramkalar sifatida ko'rsatilgan bo'lsa-da, geometriya evolyutsiyasini soatning diskret tegishi deb hisoblash to'g'riroqdir. Bitta "belgi" bilan maydonning to'q sariq kvanti mavjud; keyingi safar u g'oyib bo'ldi: aslida uning yo'q bo'lib ketishi "shamol" ni belgilaydi. Ketma-ket "Shamillar" orasidagi interval taxminan Plank vaqtiga teng (10 -43 s), lekin ular orasida vaqt mavjud emas; ikkita qo'shni H 2 O molekulalari orasida suv bo'lmaganidek, "orasida" ham bo'lishi mumkin emas.

GAMMA-nurlarining portlashi MILLARDLARDAN yorug'lik yili uzoqlikda sodir bo'lganda, bir lahzali portlash juda katta miqdordagi gamma nurlarini hosil qiladi. Loop kvant tortishish nazariyasiga ko'ra, spin tarmog'i bo'ylab harakatlanuvchi foton vaqtning har bir momentida bir nechta chiziqlarni egallaydi, ya'ni. ba'zi bir bo'shliq (aslida, rasmda ko'rsatilganidek, yorug'lik kvantiga beshta emas, balki juda ko'p chiziqlar mavjud). Kosmosning diskret tabiati gamma nurlarining yuqori energiyaga ega bo'lishiga va biroz tezroq harakatlanishiga olib keladi. Farqi ahamiyatsiz, ammo kosmik sayohat paytida ta'sir milliardlab yillar davomida to'planadi. Agar portlash paytida hosil bo'lgan turli energiyadagi gamma nurlari Yerga turli vaqtlarda kelib tushsa, bu halqali kvant tortishish nazariyasi foydasiga dalildir.GLAST sun'iy yo'ldoshini 2006 yilda uchirish rejalashtirilgan bo'lib, uning bortida yetarli darajada sezgir bo'ladi. dispersion gamma nurlanishini aniqlash uchun uskunalar.

Fazolar bir-biri bilan ma'lum bir tarzda bog'langan, shuning uchun ular kichik vaqt va uzunlik masshtablarida fazoning rang-barang, diskret strukturasini yaratadilar va katta masshtablarda ular silliq ravishda uzluksiz silliq fazo-vaqtga aylanadi.

Loop tortishish kuchi va zarralar fizikasi

Tortishishning halqa kvant nazariyasining afzalliklaridan biri bu zarrachalar fizikasining standart modelini tushuntirishning tabiiyligidir.

Shunday qilib, Bilson-Tompson va hammualliflar halqa kvant tortishish nazariyasi barcha to'rtta asosiy kuchlarni avtomatik ravishda birlashtirib, Standart Modelni takrorlashi mumkinligini taklif qilishdi. Shu bilan birga, bradlar (tolali fazo-vaqt to'quvlari) ko'rinishida taqdim etilgan preonlar yordamida ko'proq yoki ko'proq bo'lgan asosiy fermionlarning (kvarklar va leptonlar) birinchi avlodining muvaffaqiyatli modelini qurish mumkin edi. ularning zaryadlari va paritetlarining kamroq to'g'ri takrorlanishi.

Bilson-Tompsonning asl qog'ozi ikkinchi va uchinchi avlod fundamental fermionlarini murakkabroq bradlar sifatida, birinchi avlod fermionlarini esa mumkin bo'lgan eng oddiy bradlar sifatida ko'rsatish mumkinligini taklif qildi, ammo murakkab bradlarning o'ziga xos tasvirlari berilmagan. Elektr va rangli zaryadlarni, shuningdek, yuqori darajali avlodlarga tegishli zarrachalarning paritetini birinchi avlod zarralari bilan bir xil tarzda olish kerak, deb ishoniladi. Kvant hisoblash usullaridan foydalanish bu turdagi zarralarning barqarorligini va kvant tebranishlari ta'sirida parchalanmasligini ko'rsatishga imkon berdi.

Bilson-Tompson modelidagi lenta tuzilmalari fazoning o'zi kabi bir xil materiyadan tashkil topgan ob'ektlar sifatida ifodalanadi. Garchi Bilson-Tompson hujjatlari ushbu tuzilmalardan fermionlar va bozonlarni qanday olish mumkinligini ko'rsatsa-da, Xiggs bozonini brading yordamida qanday olish mumkinligi haqidagi savol ularda muhokama qilinmaydi.

L. Freidel ( L. Freidel), J. Kovalski-Glikman ( J. Kovalski-Glikman) va A. Starodubtsev 2006 yilgi maqolalarida elementar zarrachalarni gravitatsion maydonning Vilson chiziqlari yordamida tasvirlash mumkinligini taklif qilib, zarralarning xossalari (ularning massasi, energiyasi va spini) Vilson halqalari - asosiy ob'ektlarning xossalariga mos kelishini nazarda tutgan. halqa kvant tortishish nazariyasi. Ushbu ishni Bilson-Tompson preon modeli uchun qo'shimcha nazariy qo'llab-quvvatlash sifatida ko'rish mumkin.

Formalizm modelidan foydalanish spin ko'pik, bu to'g'ridan-to'g'ri halqa kvant tortishish nazariyasi bilan bog'liq va faqat ikkinchisining dastlabki tamoyillariga asoslanib, Bredsondan qat'i nazar, fotonlar, glyuonlar va gravitonlar kabi standart modelning ba'zi boshqa zarralarini ham ko'paytirish mumkin. -Fermionlar uchun Tompson sxemasi. Biroq, 2006 yildan boshlab, bu rasmiyatchilikdan foydalanib, helon modellarini qurish hali imkoni yo'q. Helon modelida Xiggs bozonini qurish uchun ishlatilishi mumkin bo'lgan bradlar mavjud emas, lekin printsipial jihatdan bu model ushbu bozonning qandaydir kompozit tizim ko'rinishida mavjudligini inkor etmaydi. Bilson-Tompsonning ta'kidlashicha, kattaroq massaga ega bo'lgan zarralar odatda murakkabroq ichki tuzilishga ega bo'lganligi sababli (shu jumladan bradlarning buralishi), bu struktura massa hosil bo'lish mexanizmi bilan bog'liq bo'lishi mumkin. Masalan, Bilson-Tompson modelida nol massaga ega bo'lgan fotonning tuzilishi burilmagan bradlarga mos keladi. To'g'ri, spin ko'pikli formalizmda olingan foton modeli Bilson-Tompson fotoniga mos keladimi yoki yo'qmi, bu noma'lum bo'lib qolmoqda, uning modelida uchta burilmagan lentadan iborat (foton modelining bir nechta versiyalarini spin ko'pik ichida qurish mumkin). rasmiyatchilik).

Dastlab, "preon" tushunchasi yarim spinli fermionlar (leptonlar va kvarklar) tarkibiga kiradigan nuqta subzarralarini belgilash uchun ishlatilgan. Yuqorida aytib o'tilganidek, nuqta zarralaridan foydalanish ommaviy paradoksga olib keladi. Bilson-Tompson modelida lentalar "klassik" nuqta tuzilmalari emas. Bilson-Tompson terminologiyada uzluksizlikni saqlab qolish uchun "preon" atamasidan foydalanadi, ammo bu atama kvarklar, leptonlar va o'lchovli bozonlar tuzilishining tarkibiy qismlari bo'lgan ob'ektlarning kengroq sinfiga ishora qiladi.

Bilson-Tompson yondashuvini tushunish uchun muhim narsa shundaki, uning preon modelida elektron kabi elementar zarralar to'lqin funktsiyalari nuqtai nazaridan tasvirlangan. Kogerent fazalarga ega bo'lgan spin ko'pikning kvant holatlari yig'indisi ham to'lqin funktsiyasi nuqtai nazaridan tasvirlangan. Shuning uchun spin ko'pikli formalizmdan foydalanib, elementar zarrachalarga (fotonlar va elektronlar) mos keladigan to'lqin funksiyalarini olish mumkin. Hozirgi vaqtda elementar zarralar nazariyasini halqa kvant tortishish nazariyasi bilan birlashtirish juda faol tadqiqot yo'nalishi hisoblanadi.

2006 yil oktyabr oyida Bilson-Tompson o'z qog'ozini o'zgartirib, uning modeli preon modellaridan ilhomlangan bo'lsa-da, bu so'zning qat'iy ma'nosida preon emasligini ta'kidladi, shuning uchun uning preon modelidagi topologik diagrammalar, ehtimol, boshqa fundamental nazariyalarda ham qo'llanilishi mumkin. , masalan, M-nazariyasi kabi. Preon modellariga qo'yilgan nazariy cheklovlar uning modeliga taalluqli emas, chunki unda elementar zarrachalarning xossalari subzarrachalarning xossalaridan emas, balki shu kichik zarrachalarning bir-biri bilan bog'lanishidan (bradlar) kelib chiqadi. Imkoniyatlardan biri, masalan, preonlarni M-nazariyasiga yoki halqa kvant tortishish nazariyasiga "singdirish".

Sabine Hossenfelder "hamma narsa nazariyasi" uchun ikkita muqobil nomzodni - simlar nazariyasi va halqa kvant tortishishini bir tanganing tomonlari sifatida ko'rib chiqishni taklif qildi. Loop kvant gravitatsiyasi maxsus nisbiylik nazariyasiga zid kelmasligini ta'minlash uchun simlar nazariyasida ko'rib chiqilganlarga o'xshash o'zaro ta'sirlarni kiritish kerak. .

Nazariya muammolari

Bilson-Tompson o'z maqolasining o'zgartirilgan versiyasida uning modelidagi hal etilmagan muammolar zarralar massa spektri, spinlar, Kabibbo aralashuvi va o'z modelini yanada fundamental nazariyalar bilan bog'lash zarurati bo'lib qolayotganini tan oladi.

Maqolaning keyingi versiyasi Puchner o'tishlaridan foydalangan holda bradlarning dinamikasini tasvirlaydi. Pachner harakat qiladi).

Shuningdek qarang

Manbalar

• , "Katta fanning elementlari"

"Loop Quantum Gravity" maqolasiga sharh yozing

Adabiyot

• Li Smolin, Kvant tortishish kuchiga uchta yo'l, Asosiy kitoblar, 2001.
• Jon Baez Maydon kvanti?, Tabiat, 421-jild, bet. 702–703; 2003 yil fevral.
• Li Smolin, arxiv.org/hep-th/0303185.
• Kvant tortishish kuchiga xush kelibsiz. Maxsus bo'lim, Fizika olami, 16-jild, №11, bet. 27–50; 2003 yil noyabr.
• Oleg Feygin.. - M.: Eksmo, 2012. - 288 b. - (Koinot sirlari). - 3000 nusxa. - ISBN 9785699530168.

Eslatmalar

Gravitatsiya nazariyalari

Gravitatsiyaning standart nazariyalari	Gravitatsiyaning muqobil nazariyalari	Gravitatsiyaning kvant nazariyalari	Birlashtirilgan maydon nazariyalari
Klassik fizika Umumiy nisbiylik nazariyasi - umumiy nisbiylik nazariyasini matematik shakllantirish - Gamiltonning umumiy nisbiylik nazariyasi formulasi Prinsiplar Geometrodinamika ( Ingliz)	Klassik Relyativistik	Loop kvant tortishish kuchi Yarim klassik tortishish ( Ingliz) Kauzal dinamik triangulyatsiya ( Ingliz) Wheeler-DeWitt tenglamasi ( Ingliz) Induksiyalangan tortishish ( Ingliz) Kommutativ bo'lmagan geometriya ( Ingliz)	Ko'p o'lchovli Ko'p o'lchovli fazoda umumiy nisbiylik nazariyasi Strings String nazariyasi Boshqalar

Loop kvant tortishishini tavsiflovchi parcha

Bald tog'larida, knyaz Nikolay Andreevich Bolkonskiyning mulki, har kuni yosh knyaz Andrey va malika kelishi kutilgan edi; lekin kutish keksa shahzodaning uyida hayot davom etayotgan tartibli tartibni buzmadi. Jamiyatda le roi de Prusse [Prussiya qiroli] laqabini olgan Bosh general-knyaz Nikolay Andreevich Pol qoʻl ostidagi qishloqqa surgun qilingan paytdan boshlab, qizi malika Mariya va Taqir togʻlarida doimiy ravishda yashagan. uning hamrohi, m lle Bourienne bilan. [Mademoiselle Bourien.] Va yangi hukmronlik davrida, unga poytaxtlarga kirishga ruxsat berilgan bo'lsa-da, u qishloqda yashashni davom ettirdi va agar kimga kerak bo'lsa, Moskvadan Baldgacha bir yarim yuz chaqirim yo'l bosib o'tishini aytdi. Tog'lar, lekin unga hech kim yoki hech narsa kerak emas. Inson illatlarining faqat ikkita manbai bor: bekorchilik va xurofot, faqat ikkita fazilat bor: faollik va aql. Uning o'zi qizini tarbiyalash bilan shug'ullangan va unda ikkala asosiy fazilatlarni rivojlantirish uchun yigirma yoshga to'lgunga qadar unga algebra va geometriyadan saboq bergan va butun hayotini uzluksiz o'qishga sarflagan. Uning o'zi doimiy ravishda yo xotiralarini yozish bilan, yoki oliy matematikani hisoblash bilan, yoki dastgohda no'xat qutilarini aylantirish bilan yoki bog'da ishlab, mulkida to'xtamaydigan binolarni kuzatish bilan band edi. Faoliyatning asosiy sharti tartib bo'lganligi sababli, uning turmush tarzida tartib eng yuqori aniqlik darajasiga keltirildi. Uning stolga sayohatlari bir xil o'zgarmas sharoitda va nafaqat bir soatda, balki bir daqiqada ham sodir bo'ldi. Atrofdagi odamlar bilan, qizidan tortib, xizmatkorlarigacha, shahzoda qattiqqo'l va doimo talabchan edi, shuning uchun u shafqatsiz bo'lmasdan, o'ziga nisbatan qo'rquv va hurmatni uyg'otdi, bunga eng zolim odam osonlikcha erisha olmadi. U nafaqada bo'lgan va endi davlat ishlarida ahamiyatsiz bo'lishiga qaramay, shahzodaning mulki joylashgan viloyatning har bir rahbari uning oldiga kelishni o'z burchi deb bilgan va xuddi me'mor, bog'bon yoki malika Marya kabi knyazning yuqori ofitsiant xonasida paydo bo'lishining belgilangan soati. Va bu ofitsiantda hamma bir xil hurmat va hatto qo'rquv tuyg'usini boshdan kechirdi, bir vaqtning o'zida ofisning g'oyat baland eshigi ochilib, mayda quruq qo'llari va kulrang osilgan qoshlari bilan kukunli parik kiygan kalta odamning qiyofasi paydo bo'ldi. U qovog'ini chimirgancha, aqlli odamlarning porlashini yashirdi va shubhasiz yosh, porlab turgan ko'zlarni.
Yangi turmush qurganlar kelgan kuni ertalab, odatdagidek, malika Mariya ertalab salomlashish uchun belgilangan soatda ofitsiantning xonasiga kirdi va qo'rquvdan o'zini kesib o'tdi va ichki ibodatni o'qidi. U har kuni ichkariga kirdi va har kuni bu kunlik uchrashuv yaxshi o'tishi uchun ibodat qildi.
Ofitsiant xonasida o'tirgan kukundek keksa xizmatkor jimgina harakat bilan o'rnidan turdi va pichirlab e'lon qildi: "Iltimos".
Eshik ortidan mashinaning bir xil tovushlari eshitilardi. Malika osongina va silliq ochilgan eshikni tortinchoqlik bilan tortib, kiraverishda to‘xtadi. Shahzoda mashinada ishlayotgan edi va orqasiga qarab, ishini davom ettirdi.
Katta ofis doimiy foydalanishda bo'lgan narsalar bilan to'ldirilgan edi. Kitoblar va rejalar yotqizilgan katta stol, eshiklarida kalitlari bo'lgan baland oynali kutubxona shkaflari, ochiq daftar yotqizilgan baland yozuv stoli, asboblar qo'yilgan tokarlik va atrofga sochilgan talaşlar - barchasi doimiy, xilma-xil va xilma-xilligini ko'rsatdi. tartibli harakatlar. Kumush naqshli tatar etik kiygan kichkina oyog‘ining harakatlaridan, ozg‘in qo‘lining mustahkam o‘rnashishidan shahzodada yangi qarilikning o‘jar va bardam kuchini ko‘rish mumkin edi. Bir necha marta aylanib, oyog'ini dastgoh pedalidan oldi, chiselni artdi, uni dastgohga mahkamlangan charm cho'ntagiga tashladi va stolga chiqib, qizini chaqirdi. U hech qachon bolalarini duo qilmadi va faqat soqollangan, soqollanmagan yuzini unga ko'rsatib, unga qattiq va bir vaqtning o'zida diqqat bilan qaradi:
- Sog'misan?... mayli, o'tir!
O‘z qo‘liga yozib qo‘ygan geometriya daftarini olib, oyog‘i bilan stulni oldinga surdi.
- Ertaga! – dedi u varaqni tezda topib, qattiq mix bilan xatboshidan xatboshiga belgilab qo‘ydi.
Malika daftar ustida stol ustiga egildi.
- Kutib turing, xat siz uchun, - dedi chol birdan stol ustidagi cho'ntagidan ayolning qo'lida yozilgan konvertni chiqarib, stol ustiga tashladi.
Maktubni ko‘rgan malika yuzini qizil dog‘lar qopladi. U shosha-pisha uni oldi va unga qarab egildi.
- Eloisedanmi? - so'radi shahzoda sovuq tabassum bilan hali ham kuchli va sarg'ish tishlarini ko'rsatib.
- Ha, Julidan, - dedi malika qo'rqoq va qo'rqoq jilmayib.
"Men yana ikkita xatni o'tkazib yuboraman, uchinchisini o'qiyman," dedi shahzoda qattiqqo'llik bilan, "qo'rqaman, siz juda ko'p bema'ni narsalarni yozasiz". Uchinchisini o'qiyman.
"Hech bo'lmaganda buni o'qing, mon pere, [ota]", deb javob berdi malika va yanada qizarib ketdi va xatni unga uzatdi.
"Uchinchi, men aytdim, uchinchi", - deb qisqa qichqirdi shahzoda va maktubni itarib yubordi va tirsagi bilan stolga suyanib, geometriya chizilgan daftarni oldi.
- Xo'sh, xonim, - deb boshladi chol va daftar ustida qiziga egilib, bir qo'lini malika o'tirgan stulning orqa tomoniga qo'ydi, shunda malika har tomondan o'sha tamaki va qarilik bilan o'ralganligini his qildi. otasining o'tkir hidi, u uzoq vaqtdan beri bilgan. - Xo'sh, xonim, bu uchburchaklar o'xshash; ko'rmoqchimisiz, abc burchak ...
Malika otasining o‘ziga yaqin turgan chaqnoq ko‘zlariga qo‘rquv bilan qaradi; uning yuzida qizil dog'lar porlab turardi va u hech narsani tushunmayotgani va shunchalik qo'rqib ketgani aniq ediki, qo'rquv unga otasining keyingi talqinlarini qanchalik aniq bo'lmasin, tushunishga xalaqit beradi. O‘qituvchi aybdormi yoki o‘quvchi aybdormi, har kuni xuddi shu narsa takrorlanardi: malikaning ko‘zlari xiralashib, hech narsani ko‘rmadi, hech narsani eshitmadi, u faqat qattiqqo‘l otasining quruq chehrasini o‘ziga yaqin tutdi, uning nafas va hid va faqat ofisdan tezda chiqib ketishi va muammoni o'zining ochiq maydonida tushunishi haqida o'yladi.
Chol o‘zini yo‘qotib qo‘ydi: o‘tirgan stulini baland ovoz bilan itarib yubordi, hayajonlanmaslikka harakat qildi, deyarli har gal hayajonlanib, so‘kindi, gohida daftarini uloqtirdi.
Malika javobida xato qildi.
- Xo'sh, nega ahmoq bo'lmaysiz! - qichqirdi shahzoda, daftarni itarib yubordi va tezda orqaga o'girildi, lekin darhol o'rnidan turdi, aylanib chiqdi, qo'llari bilan malikaning sochlariga tegdi va yana o'tirdi.
U yaqinlashib, talqinini davom ettirdi.
"Bu mumkin emas, malika, bu mumkin emas", dedi u malika, topshirilgan darslar daftarini olib, yopib, ketishga tayyorlanayotganda, - matematika ajoyib narsa, xonim. Va men sizning ahmoq ayollarimiz kabi bo'lishingizni xohlamayman. Chidab qoladi va sevib qoladi. "U qo'li bilan uning yonoqlarini silab qo'ydi. - Bema'ni gaplar boshingizdan otilib chiqadi.
U tashqariga chiqmoqchi edi, u imo-ishora bilan uni to'xtatdi va baland stoldan yangi kesilmagan kitobni chiqardi.
- Mana, sizning Eloizingiz sizga yuborgan yana bir Muqaddas marosim kaliti. Diniy. Va men hech kimning e'tiqodiga aralashmayman ... Men uni ko'rib chiqdim. Buni qabul qilish. Xo'sh, ket, bor!
Uning yelkasiga qoqib, eshikni orqasidan qulfladi.
Malika Marya o'z xonasiga qayg'uli, qo'rqinchli qiyofada qaytdi va uni kamdan-kam tark etdi va uning xunuk, kasal yuzini yanada xunuk qildi va miniatyura portretlari, daftar va kitoblar bilan qoplangan stoliga o'tirdi. Malika otasi odobli bo'lgani kabi tartibsiz edi. U geometriya daftarini qo‘ydi va sabrsizlik bilan xatni ochdi. Maktub malikaning bolalikdan beri eng yaqin do'stidan edi; Bu do'st Rostovlarning nomi kunida bo'lgan Julie Karagina edi:
Julie yozgan:
"Chere et greate amie, quelle chose dahshatli et effrayante que l"absence! J"ai beau me dire que la moitie de mon existence et de mon bonheur est en vous, que malgre la masofa qui nous par des, nos coeurs sont unis par des erimaydigan garovlar; le mien se revolte contre la destinee, et je ne puis, malgre les plaisirs et les distractions qui m"entourent, vaincre une certaine tristesse cachee que je ressens au fond du coeur depuis notre ajralish. Pourquoi ne sommes nouscomme pas ceunieste, dans votre grand cabinet sur le canape bleu, le canape a confidences? Pourquoi ne puis je, comme il y a trois mois, puiser de nouvelles forces morales dans votre regard si doux, si calme et si penetrant, regard que j"aima “je crois voir devant moi, quand je vous ecris”.
[Aziz va bebaho do'stim, ajralish qanday dahshatli va dahshatli narsa! Borligimning, baxtimning yarmi senda ekanligini, bizni uzoq-uzoqlikdan ajratib tursa-da, qalblarimizni ajralmas rishtalar birlashtirganini, qalbim taqdirga isyon ko‘tarayotganini, rohat-farog‘at va chalg‘itishlarga qaramay, o‘zimga qancha aytsam ham. Atrofimni o'rab olsam, ayriliqdan beri yuragim tubida boshdan kechirayotgan qandaydir yashirin qayg'uni bosa olmayman. Nega biz o'tgan yozdagidek, sizning katta ofisingizda, ko'k divanda, "e'tiroflar" divanida birga emasmiz? Nega men, xuddi uch oy oldin bo'lgani kabi, men juda yaxshi ko'rgan va sizga yozayotganimda ko'z o'ngimda ko'rayotgan yumshoq, xotirjam va chuqur nigohingizdan yangi ma'naviy quvvat ololmayman?]
Shu paytgacha o'qib bo'lgach, malika Marya xo'rsinib, o'ng tomonida turgan kiyinish stoliga qaradi. Oynada xunuk, zaif tana va oriq yuz aks etgan. Har doim g'amgin ko'zlar, endi ko'zguda o'zlariga umidsiz qaradi. "U menga xushomad qiladi", deb o'yladi malika, yuz o'girdi va o'qishni davom ettirdi. Biroq, Julia dugonasiga xushomad qilmadi: haqiqatan ham, malikaning katta, chuqur va yorqin ko'zlari (go'yo ulardan ba'zan issiq nurlar o'ralgan holda) shunchalik go'zal ediki, ko'pincha uning xunukligiga qaramay, juda chiroyli edi. yuz, bu ko'zlar go'zallikdan ko'ra jozibaliroq bo'ldi. Ammo malika hech qachon uning ko'zlarida yaxshi ifodani, o'zi haqida o'ylamagan lahzalarda ular egallagan ifodani ko'rmagan edi. Hamma odamlar singari, uning yuzi ham oynaga qaragan zahoti tarang, g'ayritabiiy, yomon ifodaga ega bo'ldi. U o'qishni davom ettirdi: 211

Meni loop kvant tortishish haqida eslatma yozishga bir nechta narsa sabab bo'ldi. Va ulardan biri bu mavzu bo'lib, undan "bilmagan" odam nima muhokama qilinayotganini deyarli tushunmaydi. Bu shunchaki ajoyib va ​​Vikipediya uchun mutlaqo foydasiz:

Sundans Bilson-Tompson o'zining 2005 yilgi maqolasida Harari rishonlari lentalar deb ataladigan kengaytirilgan lentaga o'xshash ob'ektlarga aylantirilgan modelni taklif qildi (aftidan, M. Xovanovning ko'proq umumiy ortiqcha oro bermay nazariyasiga asoslangan). Potentsial jihatdan, bu elementar zarrachalar subkomponentlarining o'z-o'zini tashkil qilish sabablarini tushuntirishi mumkin, bu esa rang zaryadining paydo bo'lishiga olib keladi, oldingi preon (Rishon) modelida asosiy elementlar nuqta zarralari bo'lib, rang zaryadi postulatsiya qilingan. Bilson-Tompson o'zining kengaytirilgan lentalarini "gelonlar" deb ataydi va uning modelini gelon deb ataydi. Ushbu model elektr zaryadini lentalar burilganda paydo bo'ladigan topologik shaxs sifatida talqin qilishga olib keladi.

Oddiy odam uchun bu tushunarli emas, lekin bu erda.

Birinchi mashhur tortishish nazariyasi Aristotel tomonidan yaratilgan. U jismlar massaga to'g'ridan-to'g'ri proportsional va muhitning zichligiga teskari proportsional bo'lgan turli tezliklarda tushadi deb hisoblagan. Bu ishqalanish mavjudligida deyarli to'g'ri. Biroq, nazariya o'sha davrda hali ko'p amaliy ma'noga ega emas edi.

Gravitatsiyaning ilmiy nazariyasi Nyuton tomonidan yaratilgan, hamma uni maktabda o'rgangan, shuning uchun men sizga eslatmayman. Nyuton jismlar bir-birini tortadigan qonunni tasvirlab berdi. Ammo 20-asrga kelib, fiziklar qonunlar chiqarishdan sabablarni qidirishga o'tishdi. Muhim savol "qanday" emas, balki "nima uchun". Va Eynshteyndan boshqa hech kim Riman geometriyasiga asoslangan tortishish nazariyasini taklif qilmagan: tortishish to'rt o'lchovli fazo-vaqtning egriligi bilan belgilanadi. Fizika mavhum geometriya bilan modellashtirilgan bo'lib chiqdi. Nazariya oqlangan va eksperimental tasdiqlangan.

Biroq, fiziklar bu bilan to'xtamadilar. Gap shundaki, 20-30-yillarda kvant mexanikasi ishlab chiqilgan bo'lib, u tezda kvant maydon nazariyasiga aylandi. Gap shundaki, fizik kattaliklar endi uzluksiz emas, balki bosqichma-bosqich, diskret qiymatlarni qabul qiladi. Masalan, energiya. Kvant maydon nazariyasida kvantlar, ba'zi bo'linmas "bo'laklar" fundamental o'zaro ta'sirlarning "tashuvchisi" bo'ldi. Eng oddiy narsa elektrodinamikadagi fotonlar (yoki yorug'lik fotonlari, masalan). Yoki glyuonlar - kvarklarning kuchli o'zaro ta'sirida. Ammo mohiyati o'xshash. Bundan tashqari, nazariyalar mikro darajada kvant darajasida "ishlash" mumkin bo'lgan tarzda qurilgan, ammo so'l darajaga doimiy o'tish bilan maydonning barcha tipik xususiyatlari olingan. Fizikada 4 turdagi fundamental maydonlar (oʻzaro taʼsirlar) maʼlum va ulardan uchtasi kvantlangan. Ammo tortishish emas. Bundan tashqari, tortishish maydonini kvantlash muammolari shunchalik fundamental bo'lib chiqdiki, fiziklar barcha fundamental sohalarni (nima uchun? dunyo qanday ishlashini tushuntirish uchun), simlar nazariyalarini va boshqa nazariyalarni "bog'lash" uchun boshqa usullarni izlay boshladilar. Hamma narsa ekzotik bo'shliqlar va simmetriyalarga asoslangan holda paydo bo'ldi.

Bu nazariyalarning barchasi matematiklar tomonidan juda yaxshi ko'rilgan bitta xususiyatga ega edi - kosmosning geometriyasi uzluksiz va silliq deb hisoblangan. Aslida, bu Eynshteyn tomonidan qo'llanilgan Riman geometriyasida shunday. 80-yillarning o'rtalarida Li Smolin va uning hamkasblari silliqlik va uzluksizlikdan voz kechish xavfiga duch kelishdi va birinchi marta ular kosmos ham kvantlangan bo'lsa, tortishishning izchil kvant modelini yaratishga muvaffaq bo'lishdi! Ya'ni, u g'alati tarzda bog'langan Plank uzunligi (o'n minus 33 sm) "hujayralari" dan iborat. Taqdimot qulayligi uchun hujayralar o'rniga ular tugunlarni ko'rib chiqishni boshladilar va ularning ulanishlari ular chaqirishni boshladilar. spin tarmog'i. Bu qanchalik egri bo'lishidan qat'i nazar, har qanday geometriyani belgilash imkonini beradi. Kutilmaganda, mavhum ko'rinadigan matematik intizom - topologiya to'satdan bu erda talabga aylandi, chunki u bunday ob'ektlarni o'rganadi.

Ammo aylanish tarmog'i faqat davlatning bir lahzali "surati" dir. Darhaqiqat, har daqiqada dunyoda nimadir sodir bo'ladi va bu tarmoqning o'zgarishida namoyon bo'ladi. Network plus time deb ataladi spin ko'pik, chunki vaqt o'tishi bilan tarmoq doimiy ravishda "cho'kadi", cheksiz o'zgarishlarni boshdan kechiradi. Vaqt ham diskret bo'lib chiqdi, "shomil" orasidagi interval o'n minus 43 sm.

Har qanday yaxshi nazariya kabi (va bu, aytmoqchi, String nazariyasidan farq qiladi), tortishishning kvant nazariyasi uni tasdiqlaydigan yoki rad etadigan tajribalarni o'tkazishga imkon beradi. Ayni paytda zamonaviy uskunalar bunday tajribalarni o'tkazishga imkon bermaydi - kosmosning "doni" beradigan effektlar juda kichik - ammo olimlarning texnologiyasi va tasavvurlari to'xtamaydi. Har holda, bunday tajribalar imkonsiz ko'rinmaydi.

Shuningdek, yaqinda "chegaradagi" halqa kvant tortishish Eynshteyn modeliga olib kelishi isbotlangan (ammo, aks holda bu mantiqiy bo'lmaydi). Qizig'i shundaki, Eynshteyn nazariyasidan farqli o'laroq, "bizning" nazariyamizda koinot Katta portlashdan oldin mavjud.

Endi Vikipediya nima haqida yozganiga qaytish vaqti keldi. Aslida, muhim narsalar haqida. Loop kvant tortishish nazariyasi xulosa chiqarishga imkon beradi

 

O'qish foydali bo'lishi mumkin:

• Buxgalteriya kurslarida masofaviy ta'lim;
• Kattaliklarni o'lchash Fizikada o'lchangan s;
• Magnit materiallar va Kyuri nuqtasi;
• Gravitatsiyaning kvant nazariyasi;
• "Felitsa" odesining allegorik ma'nosi;
• Hujayra nazariyasi Hujayraning asosiy postulatlari;
• Trigonometrik tenglamalar - formulalar, yechimlar, misollar;
• Afrikada yashovchi xalqlar Afrika qit'asi tarixida qanday xalqlar yashagan;