The philosophical interpretation of modern approaches to creating the quantum theory of gravity (original) (raw)

2018, Philosophy of Science and Technology

* Статья подготовлена в ходе проведения исследования (грант № 17-01-0029) в рамках Программы «Научный фонд Национального исследовательского университета "Высшая школа экономики" (НИУ ВШЭ)» в 2017-2018 гг. и в рамках государственной поддержки ведущих университетов Российской Федерации «5-100». 55 Карпенко И.А. Философская интерпретация современных подходов... Ключевые слова: философия науки, квантовая гравитация, космология, общая теория относительности, квантовая теория поля, голографический принцип, теория струн, AdS/CFT соответствие Постановка проблемы. Как известно, проблема создания теории квантовой гравитации кроется в несовместимости двух главных теорий современной фи-стимости двух главных теорий современной физики: общей теории относительности (ОТО) и квантовой теории поля (КТП). Последняя, по сути, представляет собой результат синтеза квантовой механики и специальной теории относительности (СТО). Поскольку в СТО нет гравитации, КТП ее также не включает. ОТО, напротив,-это теория гравитации, но она описывает макромир, мир, в котором проявления силы тяготения очевидны, наблюдаемы невооруженным глазом. КТП описывает микромир, в котором действие гравитации проявляется крайне слабо. И. Ньютон показал, что сила гравитационного взаимодействия тел пропорциональна их массам и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. С одной стороны, это означает, что чем ближе расположены тела, тем больше сила тяготения. С другой стороны, когда массы очень малы, обнаружить гравитационное взаимодействие трудно, а если речь идет о масштабах планковской длины 1 , то наблюдение технически невозможно, хотя именно на этом масштабе должны фигурировать гравитоны-переносчики гравитационного взаимодействия. Таким образом, в Стандартной модели, описывающей мир элементарных частиц, гравитации нет, и любые попытки включить ее в теорию до сих пор не увенчались успехом. При переходе к микромасштабам возрастают квантовые флуктуации, приводящие к бесконечным значениям в решениях совмещенных уравнений квантовой механики и СТО. Гравитационное поле перестает быть гладким: при заглядывании все дальше вглубь микромира, оно начинает сильно флуктуировать (Дж. Уилер назвал это состояние квантовой пеной) в соответствии с принципом неопределенности Гейзенберга. С классической точки зрения сущность проблемы можно выразить следующим образом: квантовая теория гравитации должна учитывать квантование пространства-времени, поскольку в КТП физические величины квантуются (состоят из дискретных порций). Значит, и гравитационное поле должно квантоваться, однако в ОТО оно гладкое. И важнейший момент: квантовая механика линейна, в то время как ОТО-нет, и это серьезная проблема совместимости теорий. С философской точки зрения проблему можно поставить так: нет ясности в вопросе о том, каким именно образом интерпретировать гравитацию. Классическим является представление о гравитационном поле, которое обеспечивает перенос взаимодействия. Можно говорить не о поле, а о частицах-переносчиках, но это по сути одно и то же-все дело в выборе словаря: возмущение поля мы называем частицами, отсутствие возмущений выглядит гладким «полем». ОТО предлагает рассматривать гравитацию как искривление пространства-времени, вызванное массивными объектами. Чем больше масса (и плотность), тем сильнее искривление. Тела в пространстве, например, планеты 1 1,6•10 −35 метров-естественная единица длины, предполагаемый минимальный размер пространства, на котором работают известные законы.