САМАЯ СЛОЖНАЯ ПРОБЛЕМА В ФИЗИКЕ, объяснённая интуитивно: Квантовая гравитация

Перестаньте подвергать себя риску утечки данных. Перейдите на страницу моего спонсора
, чтобы получить 14-дневную бесплатную пробную версию и проверить, не были ли ваши данные раскрыты. Общайтесь со мной на Patreon:   / arvinash   ДАЛЬНЕЙШЕЕ ИЗУЧЕНИЕ Квантовая гравитация, математическое объяснение:    • The Trouble with Gravity: Why Can't Quantu...   Теория струн против петлевой квантовой гравитации:    • String theory vs Loop quantum gravity: Wil...   Как квантовая механика разрушает ОТО:    • Quantum Gravity: How quantum mechanics rui...   Общая теория относительности:    • General Relativity Explained simply & visu...   ГЛАВЫ 0:00 Как развивались модели гравитации 2:22 Нужна ли вообще квантовая гравитация? 6:23 3D-куб Бронштейна 7:56 Почему мы не можем квантовать гравитацию? 11:19 Способы квантования гравитации 12:59 Почему мы не можем вписать другие взаимодействия в общую теорию относительности? 14:26 Теория струн и петлевая квантовая гравитация 16:52 Почему нас должна интересовать квантовая гравитация? КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ Вселенная кажется квантовой, а не классической. Но общая теория относительности — классическая. Когда мы пытаемся использовать теорию Эйнштейна для построения квантовой модели гравитации, мы получаем бессмысленные результаты. Почему квантовая гравитация — самая сложная проблема в физике? Нужна ли вообще квантовая модель гравитации? Почему мы не можем вместо этого вписать остальные три взаимодействия в общую теорию относительности? Причины квантования гравитации: Все остальные поля в природе квантованы. Почему природа делает исключение только для гравитационного поля? Кроме того, общая теория относительности не работает в сингулярности Большого взрыва и внутри чёрных дыр. Сингулярность нулевого размера кажется абсурдной и, вероятно, нефизичной. Вероятно, это означает, что в теории есть сбой. Проблема видна, достаточно просто взглянуть на уравнение общей теории относительности. Левая часть описывает кривизну пространства-времени, которая является классической. Но правая часть — это материя, которая является квантовой. Таким образом, мы имеем два несовместимых типа математики. Трёхмерный куб Бронштейна может проиллюстрировать, как могла бы выглядеть теория квантовой гравитации. Нам нужно либо взять общую теорию относительности и квантовать её, либо взять квантовую теорию поля и включить в неё гравитацию. Все квантовые теории Стандартной модели берут классические теории и делают их квантовыми, используя определённые переменные, такие как импульс, и превращая их в операторы. Однако эта процедура, похоже, не работает с гравитацией, поскольку мы получаем всевозможные бесконечности, которые невозможно исправить или перенормировать. Уникальность общей теории относительности заключается в том, что она представляет собой теорию самого пространства-времени, а не происходящего в нём, как это происходит с тремя другими фундаментальными силами. Гравитация обусловлена ​​геометрией и кривизной пространства-времени. Остальные силы описывают события, происходящие внутри этой фоновой геометрии, а не сам фон. Ещё один фактор, затрудняющий квантование гравитации, заключается в её очень слабой природе, что делает практически невозможным проведение экспериментов. Таким образом, создание квантовой теории гравитации становится в основном мысленным экспериментом. Мы можем попытаться рассматривать гравитацию как поле, подобное другим полям. Возбуждением в этом поле будет гравитон. Обмен гравитонами между двумя частицами приведёт к притяжению. Именно это пытается сделать теория струн, поскольку гравитон возникает в её математической модели. Второй способ — квантовать само пространство-время. Именно это пытается сделать петлевая квантовая гравитация. Но это означало бы, что пространство-время может существовать в суперпозиции различных геометрий. Это проблематично, поскольку в квантовой гравитации пространство-время было бы динамичным. Так, например, мы не можем спросить, какова вероятность обнаружения электрона в определённом месте, поскольку нет объективного способа определить, о каком именно месте идёт речь. Это связано с тем, что само пространство-время находилось бы в суперпозиции. Почему бы нам не попытаться втиснуть всё в рамки общей теории относительности вместо того, чтобы пытаться втиснуть общую теорию относительности в квантовую механику? Такие попытки уже предпринимались. В 1919 году Теодор Калуца ​​предложил пятимерную общую теорию относительности вместо четырёх. Он обнаружил законы классического электромагнетизма в своих пятимерных уравнениях. Но это было, очевидно, неверно, поскольку мы живём в четырёхмерной Вселенной с тремя пространственными измерениями и одним временным, а не пяти. Шведский физик Оскар Клейн предположил, что, возможно, недавно выдвинутая гипотеза пятого измерения очень мала, настолько мала, что её невозможно обнаружить. Эта идея была отложена в долгий ящик, поскольку одновременно с публикацией его статьи получила распространение квантовая теория поля. #квантоваягравитация Два самых популярных подхода к квантованию гр...