Главная Новости Физик: проблема квантовой теории в том, что она делает вещи дискретными

Что такое квантовая гравитация? Как она влияет на пространство и время?

Что такое квантовая гравитация? Обязательно ли квантование гравитации приводит к «дискретности» пространства и времени? - спрашивает Альтернативная наука.

Нет, - утверждает астрофизик Виктор Тот, университет Торонто.

Одно из самых распространенных недоразумений квантовой теории заключается в том, что она намеревается сделать вещи дискретными. Но это, по его словам, результат. Не причина, а следствие.

Конечно, вывод о предполагаемой дискретности связан самим фактом происхождения квантовой теории. По идее, она должна объяснять вещи, которые включают дискретность. Удельные уровни энергии в атомах, например. Или закон излучения Планка. Либо фотоэлектрический эффект. И так далее.

Явление, которое астрофизики называют «улыбкой квантовой гравитации»

Но настоящая теория не начинается с того, чтобы сделать вещи дискретными. Скорее, речь идет о том, чтобы перевернуть общепринятую физику с ног на голову, допуская не только классические решения, но и так называемые линейные комбинации этих состояний.

Наиболее упрощенный путь с точки зрения математики заключается в том, чтобы начать с доступного гамильтонова выражения, выполнить немного алгебраических вычислений, заменить позиции и импульсы дифференциальными операторами, а затем наблюдать линейность и однородность моделирующих то или иное явление уравнений.

Следовательно, имея два разных решения, любая линейная комбинация также оказывается решением, даже если это не имеет значения в классической физике.

Вещи становятся дискретными только тогда, когда мы применяем квантовую теорию к конкретным системам, простейшей из которых является так называемый гармонический осциллятор (например, маятник с небольшим колебанием).

Именно тогда мы обнаруживаем, что уровни энергии системы — квантированы. Гармонический осциллятор можно использовать для описания многих явлений, в том числе электронных орбит в атомах, так что да, это означает, что они будут квантованы.

 

И если квантовая теория действительно применяется к гравитации, тогда гравитационное поле (не пространство, не время и даже не "пространство-время", а скорее метрика пространства-времени) представляется квантовым полем.

Это означает, что на любой заданной частоте его энергетические уровни будут квантированы так же, как квантированы энергетические уровни электромагнитного поля на любой заданной частоте.

Опять же, такой подход справедлив только в случае слабых полей; если поле сильное, четкое определение дискретных уровней энергии больше не является точным описанием.

В любом случае, то, что квантировалось, - это уже гравитационное поле, а не пространство, время или пространство-время.