Хотя попытки объединить квантовую теорию и гравитацию десятилетиями терпели неудачу, ученые продолжают выдвигать новые, порой крайне спорные гипотезы. Авторы нового исследования, например, предложили посмотреть на гравитацию так же, как на другие фундаментальные силы природы — через симметрии и поля.
Квантовое поле гравитации в плоском пространстве-времени. / © Aalto University
Общая теория относительности Эйнштейна описывает гравитацию как искривление пространства-времени — геометрическую картину, призванную объяснить движение и взаимодействие таких крупных объектов, как планеты, звезды и другие небесные тела. Квантовая механика, напротив, описывает мироздание на примере атомов и субатомных частиц, опираясь на вероятности и дискретные состояния. Каждая из этих теорий прекрасно работает по отдельности, однако все попытки свести их к единому знаменателю обернулись парадоксами и математическими бесконечностями.
Считается, что объединение теорий может решить ряд фундаментальных проблем современной науки, включая загадку космологической постоянной и сингулярности в момент Большого взрыва. Альберт Эйнштейн, как известно, работал над теорией всего до конца своих дней, но успеха, к сожалению, не достиг. Многие современные физики, однако, полагают, что объединить квантовую механику и ОТО в одну теорию невозможно, да и не нужно: например, проблемы космологической постоянной и сингулярности вполне решаются и в рамках одной лишь ОТО.
Тем не менее авторы нового исследования, опубликованного в журнале Reports on Progress in Physics, предложили посмотреть на гравитацию как на калибровочную теорию с четырьмя U(1)-симметриями — по аналогии с электромагнитным, слабым и сильным взаимодействиями (фундаментальными силами природы).
Теоретическая модель под названием «унифицированная гравитация» призвана дополнить геометрическую картину Эйнштейна компактной и квантово-«дружелюбной» структурой. Ключевую роль в ней играет так называемое поле размерности пространства-времени (space-time dimension field) — скалярное поле, выступающее связующим звеном между внутренними симметриями Стандартной модели и ОТО.
В отличие от классической теории гравитации, где пространство-время предстает как динамическая структура, поле размерности пространства-времени представляет собой дополнительную «степень свободы», взаимодействующую с другими полями через симметрии U(1) — один из самых простых и фундаментальных видов симметрий в теоретической физике.
Именно с ее помощью Микко Партанен (Mikko Partanen) и Юкка Тулкки (Jukka Tulkki) из Университета Аалто (Финляндия) смогли построить калибровочную модель гравитации (unified gravity) без искривленного пространства. Вычисления в рамках модели показали, что теория потенциально лишена бесконечностей, обычно мешающих объединению и характерных для других моделей квантовой гравитации. Еще физики разработали «правила» для гравитона — гипотетического кванта гравитации, взаимодействующего с другими частицами, что сделало их работу амбициозной заявкой на создание теории всего.
Но есть и проблемы. Во-первых, модель не подкреплена данными наблюдений, способными подтвердить или опровергнуть ее предположения. Во-вторых, на текущем этапе структура с несколькими U(1)-симметриями и дополнительными полями едва ли поддается математическому анализу. В-третьих, совместимость с ОТО и Стандартной моделью при экстремальных условиях по-прежнему не ясна. Значит, несмотря на нововведения и радикальный взгляд на устройство Вселенной, предложение финских ученых, хотя и весьма интересное, остается сугубо гипотетическим.
Комментарии
Шелдон же за это нобелевку получил, нет???
Рассуждать легко, гравитон поймать трудно.
Любовь, ух и тяжёлая у Вас работа--из болота тащить бегемота. В статье я насчитал пять теорий Гравитации. А воз и ныне там. Так стоило ли перепечатывать заведомо сомнительную Инфо из зарубежных источников.? Давайте разбираться--как все выглядит на самом деле, используя Инфо из нетрадиционных источников. Закон Всемирного тяготения не существует вообще, но есть закон гравитационных сил для планет, поверхностный слой которых всегда имеет рассеянные запасы Никеля Неизвестного мироздания, создающие силы Гравитации над поверхностью планет. Проявление таких сил Земляне определяют как ускорение свободного падения тел, находящихся над поверхностью планет. Закон гравитационных сил не всемирный, но местный и для Земли действие грав. сил распространяется на высоту в 80000 км, как и других планет солн.системы, кроме Меркурия и Луны, где это расстояние составляет--24000 км. Эти гравитационные силы , возникающие как " проявление вероятностных сил сцепления поверхности тела со слоями пространства, имеющими все более возрастающую плотность по мере приближения к поверхности Земли". На " высоте уровня моря" слои Эфира имеют 60000 пленок на один см. вертикали, тогда как с " удалением от поверхности моря" их плотность все более снижается и на высоте в 80000 км никаких сил гравитации уже нет. Так для Солнца гравитационное поле оставляет--180000 км. Силы Гравитации определяются для каждой Инерциальной системы отсчёта индивидуально, исходя из напряжённости магнитных силовых линий над поверхностью небесного тела. В нашем случае--для Земли--это магнитное поле исчезает на высоте в 80000 км. По сути получается--никаких гравитационных волн и гравитонов в Космосе нет и не может существовать. Подведем Итог: Гравитация --это свойство самой полусубстанционной Материи ( коей являются все планеты), не способной к проявлению в Реновациях Сущего в мирах Реала в отсутствии объемов Под субстанций своего Мироздания и Субстанций своей Вселенной, обладающих возрастающей плотностью с приближением к Земле.
Сергей, Спасибо за проявленный к статье интерес, однако гипотеза, о которой вы пишете, не подтверждена в рамках экспериментальной физики. Современные теории гравитации — такие как Общая теория относительности — опираются на множество проверяемых предсказаний и подтверждены прямыми наблюдениями, включая регистрацию гравитационных волн (например, с помощью обсерваторий LIGO и Virgo).
Эта теория сводится к ОТО в низкоэнергетическом пределе?
Rinat, Да. Модель воспроизводит уравнения ОТО — только не через искривление пространства-времени, а через торсионные и калибровочные поля.