Квантова грав?тац?я
? напрям досл?джень в
теоретичн?й ф?зиц?
, метою якого ? квантовий опис
грав?тац?йно? вза?мод??
(?, в раз? усп?ху ? об'?днання таким чином грав?тац?? з ?ншими трьома
фундаментальними вза?мод?ями
, тобто побудова так звано?
≪теор?? всього≫
).
Незважаючи на активн? досл?дження, теор?я квантово? грав?тац?? поки що не побудована. Основн? труднощ? в ?? побудов? полягають в тому, що дв? ф?зичн? теор??, як? вона намага?ться зв'язати во?дино, ?
квантова механ?ка
?
загальна теор?я в?дносност?
? спираються на р?зн? набори принцип?в. Так, квантова механ?ка формулю?ться як теор?я, що опису? часову еволюц?ю ф?зичних систем (наприклад
атом?в
або елементарних часток) на тл? зовн?шнього
простору-часу
. У загальн?й теор?? в?дносност?
зовн?шнього
простору-часу нема? ? в?н сам ? динам?чною зм?нною теор??, що залежить в?д характеристик
класичних
систем, що перебувають у ньому.
При переход? до квантово? грав?тац?? як м?н?мум потр?бно зам?нити системи на квантов? (виконати
квантування
), тобто права частина р?внянь Ейнштейна,
тензор енерг??-?мпульсу
матер??, ста? квантовим оператором. Зв'язок, що виника? при цьому, вимага? квантування геометр?? самого простору-часу, причому ф?зичний зм?ст такого квантування абсолютно незрозум?лий, ? будь-яка усп?шна несуперечлива спроба його проведення в?дсутня. Б?льш того, на?вний ≪?ратковий п?дх?д≫ до квантування простору-часу, як виявля?ться, не допуска? правильного граничного переходу в теор?? кал?брувальних пол?в при зменшенн? кроку ?ратки до нуля, що було в?дзначено в 1960-х роках
Дев?ттом Брайсом
? широко врахову?ться нин? при проведенн? ?раткових розрахунк?в у
квантов?й хромодинам?ц?
.
Нав?ть спроба провести квантування л?неаризовано? класично? теор?? грав?тац?? (загально? теор?? в?дносност?) наштовху?ться на численн? техн?чн? труднощ? ? квантова грав?тац?я виявля?ться
неперенормовуваною
теор??ю. Ситуац?я посилю?ться тим, що прям?
експерименти
в галуз? квантово? грав?тац??, через слабк?сть самих грав?тац?йних вза?мод?й, недоступн? сучасними технолог?ям. У зв'язку з цим у пошуку правильного формулювання квантово? грав?тац?? доводиться поки що спиратися т?льки на теоретичн? викладки.
Два основних напрямки, що намагаються побудувати квантову грав?тац?ю, ? це
теор?я струн
?
петльова квантова грав?тац?я
.
У перш?й з них зам?сть частинок ? фонового простору-часу виступають
струни
та ?хн? багатовим?рн? аналоги ?
брани
. Для багатовим?рних задач брани ? багатовим?рними частинками, але з точки зору частинок, що рухаються
всередин?
цих бран, вони ? просторово-часовими структурами.
У другому п?дход? робиться спроба сформулювати квантову теор?ю поля без прив'язки до просторово-часового фону, прост?р ? час за ц??ю теор??ю складаються з дискретних частин. Ц? маленьк? квантов? ком?рки простору певним способом по?днан? одна з одною, так що на малих масштабах часу та довжини вони створюють строкату, дискретну структуру простору, а на б?льших масштабах плавно переходять у неперервний прост?р-час. Хоча багато космолог?чних моделей можуть описати повед?нку всесв?ту лише починаючи в?д
планкового часу
п?сля
Великого вибуху
, петльова квантова грав?тац?я може описати сам процес вибуху, ? нав?ть заглянути дал?. Петльова квантова грав?тац?я дозволя? описати вс? частинки
Стандартно? модел?
, не вимагаючи для пояснення ?х мас введення
бозона Г?ггса
.
Основною проблемою тут ? виб?р координат. Можна сформулювати ? загальну теор?ю в?дносност? у безкоординатн?й форм? (наприклад, за допомогою зовн?шн?х форм), однак обчислення 4-форми Р?мана зд?йснюються т?льки в конкретн?й метриц?.
Ще одн??ю перспективною теор??ю ?
причинна динам?чна тр?ангуляц?я
. У н?й просторово-часовий
многовид
буду?ться з елементарних евкл?дових
симплекс?в
(
трикутник
,
тетраедр
,
пентахор
) з урахуванням
принципу причинност?
. Наявн?сть чотиривим?рного ? псевдоевкл?дового простору-часу в макроскоп?чних масштабах в н?й не постулю?ться, а ? насл?дком теор??.