**Квантавая гравітацыя** — кірунак даследаванняў у тэарэтычнай фізіцы, мэтай якога з'яўляецца квантавае апісанне гравітацыйнага ўзаемадзеяння (і, у выпадку поспеху — аб'яднанне такім чынам гравітацыі з астатнімі трыма фундаментальнымі ўзаемадзеяннямі, гэта значыць, пабудова так званай «тэорыі ўсяго»).

Праблемы стварэння
------------------

Нягледзячы на актыўныя даследаванні, тэорыя квантавай гравітацыі пакуль не пабудавана. Асноўная цяжкасць у яе пабудове заключаецца ў тым, што дзве фізічныя тэорыі, якія яна спрабуе звязаць разам — квантавая механіка і агульная тэорыя адноснасці (АТА), — абапіраюцца на розныя наборы прынцыпаў. Так, квантавая механіка фармулюецца як тэорыя, якая апісвае часавую эвалюцыю фізічных сістэм (напрыклад, атамаў або элементарных часціц) на фоне вонкавай прасторы-часу. У АТА вонкавай прасторы-часу няма — яна сама з'яўляецца дынамічнай зменнай тэорыі, якая залежыць ад характарыстык класічных сістэм, якія знаходзяцца ў ёй.

Пры пераходзе да квантавай гравітацыі як мінімум трэба замяніць сістэмы на квантавыя (гэта значыць зрабіць квантаванне), пры гэтым правая частка ўраўненняў Эйнштэйна — тэнзар энергіі-імпульсу матэрыі — становіцца квантавым аператарам. Сувязь, якая ўзнікае, патрабуе нейкага квантавання геаметрыі самой прасторы-часу, прычым фізічны сэнс такога квантавання абсалютна няясны і пакуль што праквантаваць прастору-час не ўдалося.

Нават спроба правесці квантаванне лінеарызаванай класічнай тэорыі гравітацыі (АТА) натыкаецца на шматлікія тэхнічныя цяжкасці — квантавая гравітацыя аказваецца неперанарміруемай тэорыяй. Сітуацыя пагаршаецца тым, што прамыя эксперыменты ў галіне квантавай гравітацыі, з-за слабасці саміх гравітацыйных узаемадзеянняў, недаступныя сучасным тэхналогіям. У сувязі з гэтым у пошуку правільнай фармулёўкі квантавай гравітацыі прыходзіцца пакуль абапірацца толькі на тэарэтычныя выкладкі.

Перспектыўныя кандыдаты
-----------------------

  

Два асноўныя напрамкі, якія спрабуюць пабудаваць квантавую гравітацыю, — гэта тэорыя струн і петлявая квантавая гравітацыя.

У першай з іх замест часціц і фонавай прасторы-часу выступаюць струны і іх шматмерныя аналагі — браны. Для шматмерных задач браны з'яўляюцца шматмернымі часціцамі, але з пункту гледжання часціц, якія рухаюцца ўнутры гэтых бран, яны з'яўляюцца прасторава-часавымі структурамі.

У другім падыходзе робіцца спроба сфармуляваць квантавую тэорыю поля без прывязкі да прасторава-часавага фону, прастора і час па гэтай тэорыі складаюцца з дыскрэтных частак. Гэтыя маленькія квантавыя ячэйкі прасторы пэўным чынам злучаны адна з адной, так што на малых маштабах часу і даўжыні яны ствараюць стракатую, дыскрэтную структуру прасторы, а на вялікіх маштабах плаўна пераходзяць у непарыўную гладкую прастору-час. Хаця многія касмалагічныя мадэлі могуць апісаць паводзіны Сусвету толькі пачынаючы з планкаўскага часу пасля Вялікага выбуху, петлявая квантавая гравітацыя можа апісаць сам працэс выбуху, і нават зазірнуць далей. Петлявая квантавая гравітацыя, магчыма, дасць магчымасць апісаць усе часціцы Стандартнай мадэлі.

Асноўнай праблемай тут з'яўляецца выбар каардынат. Можна сфармуляваць і агульную тэорыю адноснасці ў бескаардынатнай форме (напрыклад, з дапамогай знешніх форм), аднак вылічэнне Рыманавага тэнзара ажыццяўляецца толькі ў канкрэтнай метрыцы. Любаш Мотль — адзін з самых актыўных і дасціпных прапагандыстаў тэорыі струн — з гэтай нагоды выказаўся так, што казаць, напрыклад, пра «фонавую незалежнасць» прапагатара спінавай сеткі петлявой тэорыі гравітацыі без указання адзінкавага стану — тое ж самае, што вылічаць рад Тэйлара ў кропцы х0 без указання х0.

Яшчэ адной перспектыўнай тэорыяй, якая здымае пярэчанне Л. Мотля, з'яўляецца прычынная дынамічная трыянгуляцыя. У ёй прасторава-часавая мнагастайнасць будуецца з элементарных эўклідавых сімплексаў (трохвугольнік, тэтраэдр, пентахор) з улікам прынцыпу прычыннасці. Чатырохмернасць і псеўдаэўклідавасць прасторы-часу ў макраскапічных маштабах у ёй не пастулюецца, а з'яўляецца вынікам тэорыі.

Гл. таксама
-----------

* Тэорыя ўсяго
* Тэорыя струн
* М-тэорыя
* Петлявая квантавая гравітацыя
* Нявырашаныя праблемы сучаснай фізікі

Зноскі
------

1. ↑  Больш таго, наіўны «рашотачны падыход» да квантавання прасторы-часу, як аказваецца, не дапускае правільнага гранічнага пераходу ў тэорыі калібровачных палёў пры імкненні кроку рашоткі да нуля, што было адзначана ў 1960-я гг. Брайсам Дэвітам і шырока ўлічваецца цяпер пры правядзенні рашотачных разлікаў у квантавай хромадынаміцы.

Спасылкі
--------

* Квантовая гравитация // Лекция Д. И. Казакова в проекте ПостНаука (13.11.2012)
* *Пол Шеллард и др.* Квантовая гравитация Архівавана 25 сакавіка 2006. (Quantum Gravity). Пер. с англ. В. Г. Мисовца.
* *Zeeya Merali*. Разделение времени и пространства. Новая квантовая теория отвергает пространство-время Эйнштейна // Scientific American. (December 2009)
* *Г. Е. Горелик* Матвей Бронштейн и квантовая гравитация. К 70-летию неразрешённой проблемы. // Успехи физических наук, Том 175, № 10 (октябрь 2005)

| ⛭Тэорыі гравітацыі |
| --- |
| Стандартныя | 

|  |  |
| --- | --- |
| Класічная фізіка | 
* Тэорыя прыцягнення Ньютана

 |
| Рэлятывісцкая фізіка | 
* Агульная тэорыя адноснасці
* Матэматычная фармулёўка агульнай тэорыі адноснасці
* Гамільтанава фармулёўка агульнай тэорыі адноснасці

 |
| Прынцыпы | 
* Прынцып эквівалентнасці сіл гравітацыі і інерцыі
* Прынцып Маха
* Геаметрадынаміка (англ.)

 |

 |
| Альтэрнатыўныя | 

|  |  |
| --- | --- |
| Класічныя | 
* Тэорыя гравітацыі Лесажа
* Мадыфікаваная ньютанаўская дынаміка

 |
| Рэлятывісцкія | 
* Рэлятывісцкая тэорыя гравітацыі
* Калібравальная тэорыя гравітацыі
* Гравітацыя з масіўным гравітонам
* Тэлепаралелізм
* Тэорыя Нордстрэма
* Тэорыя Бранса — Дыке
* Біметрычныя тэорыі гравітацыі
* Несіметрычныя тэорыі гравітацыі
* Тэорыя гравітацыі Уайтхеда (англ.)
* Тэорыя Эйнштэйна — Картана

 |

 |
| Квантавыя | 
* Кананічная квантавая гравітацыя
* Петлявая квантавая гравітацыя
* Паўкласічная гравітацыя (англ.)
* Прычынная дынамічная трыянгуляцыя (англ.)
* Еўклідава квантавая гравітацыя
* Ураўненне Уілера — Дэвіта (англ.)
* Індукаваная гравітацыя (англ.)
* Некамутаціўная геаметрыя (англ.)

 |
| Адзіныя тэорыі поля | 

|  |  |
| --- | --- |
| Шматмерныя | 
* Агульная тэорыя адноснасці ў шматмернай прасторы
* Тэорыя Калуцы — Клейна
* Супергравітацыя

 |
| Струнныя | 
* ✯ Тэорыя струн
* Тэорыя суперструн
* М-тэорыя

 |
| Іншыя | 
* Выключна простая тэорыя ўсяго

 |

 |

|  |  |
| --- | --- |
| ⚙️   Слоўнікі і энцыклапедыі | Вялікая нарвежская |
| Нарматыўны кантроль | BNF: 12262310n · GND: 4124012-1 · LCCN: sh85109463 · Microsoft: 108568745 · NKC: ph709466 |