Kvant gravitatsiyasi. Kvant gravitatsiyasi — bu umumiy nisbiylik nazariyasi va kvant mexanikasini uyg‘unlashtirishga intilgan nazariyadir. Umumiy nisbiylik makroskopik miqyosda gravitatsiyani tushuntirsa, kvant mexanikasi subatom zarrachalarini boshqaradi. Ularning asosiy farqi shundaki, umumiy nisbiylik nazariyasi koinotning katta masshtablaridagi jismoniy jarayonlarni tushuntiradi, kvant mexanikasi esa kichik masshtablardagi mikrohodisalarni izohlashda qo'l keladi. Kvant gravitatsiyasi esa gravitatsion o‘zaro ta’sirlarni kvant darajasida izohlashga harakat qiladi. Tarixi. Kvant gravitatsiyasi tarixiy jihatdan XX asrning boshlarida umumiy nisbiylik nazariyasini Albert Einstein 1915-yilda ishlab chiqqanida va kvant mexanikasi 1920-yillarda shakllanganda boshlanadi. Bu nazariyalar turli sohalarda katta muvaffaqiyatga erishgan bo‘lsa-da, ularni yagona nazariyaga keltirish fizika fanining yechimi topilmagan eng katta muammolaridan biridir. Umumiy nisbiylik va kvant mexanikasi. Albert Eynshteyn 1915-yilda umumiy nisbiylik nazariyasini taqdim etdi, bu nazariya orqali gravitatsiya kuchi fazo-vaqtning egilishi sifatida tushuntirildi. Bu nazariya koinotning katta masshtabdagi strukturasini — galaktikalar, yulduzlar, sayyoralar harakatini izohlashda muvaffaqiyat qozondi. 1920-yillarda kvant mexanikasi paydo bo‘ldi va kichik miqyosdagi zarrachalar (elektronlar, protonlar va boshqalar) harakatini tushuntirdi. Bu ikki nazariya bir-biriga zid bo‘lmagan bo‘lsa ham, gravitatsiyani kvant darajasida izohlash uchun ularni birlashtirish muhim bo‘lib qoldi. Birlashtirish urinishlari. 1930-yillardan to 1960 yillargcha fiziklar umumiy nisbiylik va kvant mexanikasini birlashtirishga urinishdi, lekin bu oson bo‘lmadi. Einstein umrining oxirgi yillarida yagona nazariya yaratish bilan shug‘ullandi, ammo muvaffaqiyatga erisha olmadi. Bu yillarda gravitatsiya va kvant mexanikasining birgalikda ishlashini tushuntiradigan yangi nazariy yondashuvlar taklif qilindi, ammo ular hali to‘liq rivojlanmagan edi. Torlar nazariyasining paydo bo‘lishi. 1970-yillarda torlar nazariyasi kvant gravitatsiyasini izohlash uchun yangi yondashuv sifatida paydo bo‘ldi. Bu nazariya bo‘yicha, koinotning eng kichik elementlari zarralar emas, balki mayda, tebranayotgan torlardan iborat. Dastlab totlar nazariyasi faqat kuchli o‘zaro ta’sirni tushuntirishga qaratilgan edi, lekin keyinchalik u kvant gravitatsiyasini tushuntirishning asosiy nazariyasi sifatida ko‘riladigan bo‘ldi. Zamonaviy rivojlanishlar. Bugungi kunda kvant gravitatsiyasi bo‘yicha tadqiqotlar davom etmoqda. Fanda hali umumiy e’tirof etilgan yagona nazariya yo‘q, ammo torlar nazariyasi asoslangan yondashuvlar ustida chuqur izlanishlar olib borilmoqda. Gravitatsion to‘lqinlarining kashf qilinishi (2015-yilda) bu sohaga katta turtki berdi va qora tuynuklar hamda koinotning boshlanishi kabi murakkab masalalarni kvant nuqtai nazaridan o‘rganishga yangi imkoniyatlar yaratdi. Mazmuni. Ushbu nazariya koinotning juda kichik masshtabdagi — Plank uzunligi (taxminan 10 -35 metr) darajasida fazo-vaqt va gravitatsiya qanday ishlashini tushuntirishga harakat qiladi. Umumiy. Gravitatsiyaning qayta normallanmasligi — bu kvant gravitatsiyasi nazariyasida muhim tushuncha bo‘lib, gravitatsiyani kvant mexanikasi nuqtai nazaridan tushuntirishga urinishda yuzaga keladigan matematik va fizik muammolarni ifodalaydi. Normallash (renormalizatsiya) — kvant maydonlar nazariyasida zarrachalar o‘zaro ta’sirining cheksiz qiymatlarini to‘g‘ri qiymatlarga keltirish jarayoni. Bu jarayon orqali zarrachalar o‘rtasidagi kuchlarning cheksizliklari bartaraf etiladi va ular bilan bog‘liq fizik ko‘rsatkichlar aniqlanadi. Gravitatsiyani kvant maydon nazariyasi yordamida tushuntirish uchun umumiy nisbiylik nazariyasidagi gravitatsion maydonlarni kvant mexanikasi nuqtai nazaridan hisoblash kerak. Biroq, bu jarayonda paydo bo‘ladigan cheksizliklarni normallash orqali bartaraf etib bo‘lmaydi. Shuning uchun gravitatsiya kuchi qayta normallanuvchi kuch sifatida qaralmaydi. Muammo. Gravitatsiyaning qayta normallanmasligi shuni anglatadiki, kvant mexanikasi qonunlarini gravitatsiya maydoniga qo‘llashda bu nazariyani matematik jihatdan barqaror shaklga keltirishning iloji yo‘q. Bu kvant gravitatsiyasi nazariyasida hal qilinishi kerak bo‘lgan eng katta muammolardan biridir. Shu sababli, fiziklar bu muammoni hal qilish uchun turli yondashuvlar, masalan, torlar nazariyasi va halqali kvant gravitatsiya kabi nazariyalarni ishlab chiqishmoqda. Bu nazariyalar gravitatsiyani kvant darajasida tushuntirishga harakat qiladi, lekin hali ham to‘liq tasdiqlanmagan. Vaqt muammosi. Umumiy nisbiylik nazariyasida vaqt fazo-vaqt tuzilmasining bir qismi sifatida ko‘riladi va massa va energiya ta’sirida o‘zgaradi. Biroq kvant mexanikasida vaqt mutlaq, uzluksiz va bitta yo‘nalishda harakatlanuvchi o‘lchov sifatida tasvirlanadi. Bu ikkita nazariya o‘rtasida vaqtning tushunchasi turlicha bo‘lishi muammoni keltirib chiqaradi. Kvant holatlarida esa, Kvant mexanikasi vaqtni holatlarning o‘zgarishi sifatida ko‘radi. Biroq, gravitatsiya kuchi ta’sirida, vaqtning qanday o‘zgarishi haqida aniq tushunchalar yo‘q. Qora tuynuklar kabi kuchli gravitatsion maydonlarda vaqt va fazo qanday birlashishini tushunish juda qiyin. Vaqtning kvantlanishida, Ba’zi nazariyalar shuni taklif qiladi-ki, vaqt kvantlangan bo‘lishi mumkin. Bunda vaqtni hosil qiluvchi "diskret" birligi mavjud bo‘lishi mumkin. Biroq bu nazariya hali tasdiqlanmagan va u o‘z ichiga qator savollar va muammolarni oladi.