Навіщо потрібна квантова теорія гравітації
Навіщо потрібна квантова теорія гравітації?
Що ще залишилося дізнатися про мозок і мисленні такого, чого ми не з'ясували в попередньому розділі? Хоча ми вже коротко розглянули деякі з всеосяжних фізичних принципів, що лежать в основі спрямованості сприйманого нами «потоку часу», нам все ж поки не вдалося зрозуміти не тільки чому ми сприймаємо час як щось поточний, але навіть чому ми взагалі його сприймаємо. Я вважаю, що тут необхідні набагато більш радикальні ідеї. До сих пір моє виклад особливим радикалізмом не відрізнялося, хоча в деяких випадках розстановка акцентів була далека від традиційної. Ми ознайомилися з другим початком термодинаміки, і я спробував переконати Новомосковсктеля в тому, що цей закон - даний нам у вигляді, обраному самою природою, - сягає своїм корінням в надзвичайно сильне геометричне обмеження на походження всесвіту в результаті Великого вибуху - гіпотезу про вейлевской кривизні. Деякі космологи воліють інтерпретувати це вихідне обмеження інакше, але такого роду обмеження на початкову сингулярність дійсно є необхідним. Висновки. які я збираюся зробити з цієї гіпотези, будуть набагато менш традиційними, ніж сама гіпотеза. Я стверджую, що будуть потрібні зміни в самих основах квантової теорії!
Ці зміни повинні зіграти свою роль при об'єднанні квантової механіки з загальною теорією відносності, т. Е. В рамках шуканої квантової теорії гравітації. Більшість фізиків не вважають за необхідне що-небудь міняти в квантової теорії при її поєднанні з загальною теорією відносності. Більш того, вони стверджують, що на просторових масштабах, які мають значення для нашого мозку, ефекти будь квантової теорії гравітації нехтує малі! Вони відзначають (і вельми резонно), що хоча такого роду фізичні ефекти дійсно можуть виявитися істотними на абсурдно малих просторових масштабах, порівнянних з так званої планковской довжиною [188] що становить 10-35 м - т. Е. Приблизно в 100 000 000 000 000 000 000 разів менше розміру найменшою з субатомних частинок, - ці ефекти проте жодним чином безпосередньо не зачіпають явища, що відбуваються на багато-багато бо? льшіх «звичайних» просторових масштабах, від 10 -12 м і більше, там, де правлять бал хімічні та електричні проце си, важливі для діяльності мозку. Власне кажучи, навіть класична (тобто неквантовой) теорія гравітації майже ніяк не впливає на ці електричні та хімічні процеси. Якщо класичної гравітацією можна знехтувати, то яке може мати значення будь-яка мізерно мала «квантова поправка» до класичної теорії? Більш того, оскільки відхилення від квантової теорії до цих пір не спостерігалися, то тим більше позбавленою будь-яких підстав сама думка про якому б то ні було впливів на процеси мислення будь-якого мізерно малого гіпотетичного відхилення від стандартної квантової теорії!
Я ж буду розмірковувати зовсім інакше. Мене цікавить не стільки вплив квантової механіки на теорію структури простору-часу (теорію відносності Ейнштейна), скільки можливе зворотний вплив ейнштейнівською теорії простору-часу на саму структуру квантової механіки. Я хочу підкреслити, що пропонована мною точка зору нетрадиційна. Нетрадиційним є припущення про саму можливість впливу загальної теорії відносності на структуру квантової механіки! Традиційна фізика відноситься з великим упередженням до будь-яких спроб що-небудь змінити в стандартній структурі квантової механіки. Незважаючи на, мабуть, нездоланні труднощі, що виникають при спробах безпосереднього застосування правил квантової механіки до теорії Ейнштейна, що працюють в цій галузі дослідники, як правило, робили звідси висновок про необхідність коригування теорії Ейнштейна. а не квантової механіки [189]. Я ж дотримуюся практично протилежної точки зору і вважаю, що проблеми самої квантової теорії носять фундаментальний характер. Згадаймо про несумісність двох основних її процедур - U і R (U підпорядковується абсолютно детерміністську рівняння Шредінгера - це так зване рівняння унітарної еволюції, a R являє собою вірогідну редукцію вектора стану. Необхідність в якій виникає щоразу, коли передбачається, що було зроблено «спостереження »). По-моєму, цю несумісність не можна адекватно вирішити простий підходящої «інтерпретацією» квантової механіки (хоча ця точка якраз і є панівною), - її усунення можливе лише в рамках нової теорії, докорінно відмінною від існуючої, в якій процедури U і R будуть розглядатися як різні (і дуже хороші) наближення до більш всеосяжної і точної єдиної процедури. Моя точка зору, отже, полягає в тому, що навіть така дивовижно точна теорія, як квантова механіка, зажадає змін, і що саме теорія відносності Ейнштейна дозволить краще зрозуміти характер цих змін. Я піду ще далі, стверджуючи, що мова йде саме про шуканої квантової теорії гравітації. одним з компонентів якої повинна якраз стати передбачувана єдина процедура U / R.
З іншого боку, із загальноприйнятої точки зору будь-які прямі наслідки квантової теорії гравітації повинні мати більш езотеричний характер. Я вже згадував про очікуване радикальну зміну структури простору-часу на абсурдно малих масштабах порядку планковской довжини. Існує думка (і, по-моєму, цілком обгрунтоване), що квантова теорія гравітації повинна зіграти фундаментальну роль в остаточному встановленні природи спостережуваного «зоопарку елементарних частинок». Наприклад, зараз у нас немає хорошої теорії, яка б пояснила, чому маси частинок саме такі, які вони є - але ж поняття «маси» тісно пов'язаний з поняттям гравітації. (Дійсно, єдина дія маси - бути «джерелом» гравітації.) До того ж не без підстав вважається, що (згідно з ідеєю, висунутою десь близько 1955 року шведським фізиком Оскаром Клейном) правильна квантова теорія гравітації зобов'язана усунути розбіжність, що переслідують звичайну квантову теорію поля (див. Глава 6. «Квантова теорія поля»). Фізика є єдиним цілим, і правильна квантова теорія гравітації, коли вона, нарешті, буде побудована, повинна стати основою нашого досконального розуміння універсальних законів природи.
Ми, однак, поки що далекі від такого розуміння. Більш того, поза всяким сумнівом будь-яка гіпотетична квантова теорія гравітації не матиме практично ніякого відношення до явищ, керуючим поведінкою мозку. Особливо далекі від діяльності мозку можуть виявитися ті (загальноприйняті) аспекти квантової теорії гравітації, які необхідні для виходу з глухого кута, в який ми потрапили в попередньому розділі, а саме для вирішення проблеми просторово-тимчасові? Х сингулярностей - сингулярностей класичної теорії Ейнштейна, які виникають в момент великого вибуху і в чорних дірах. а також при великому колапсі - якщо наш всесвіт вирішить врешті-решт сколлапсіровать сама на себе. Звичайно ж, ця роль квантової теорії гравітації цілком може здатися далекою [від проблем діяльності мозку]. Я, однак, стверджую, що тут все ж є майже невловима, але важлива логічний зв'язок. Постараємося з'ясувати, в чому вона полягає.
Поділіться на сторінці