Прежде всего стоит обратить внимание на то, что всем знакомая физика
в состоянии объяснить.
Вопреки тому, что иногда можно услышать, квантовую теорию поля можно применять на искривлённом пространственно-временном фоне общей теории относительности.
Эта теория имеет ряд поразительных следствий, одним из которых является следующее: понятие частицы становится независимым
от наблюдателя, кроме того в зависимости от обстоятельств, в то время как одни наблюдатели видят содержимое частицы, другие наблюдатели не видят ничего.
Техническая подложка: когда система пространство-время искривлена, нет никакого плоского фона Минковского и разложения Фурье для поля, дающее начало квантам поля, которые распознаются как частицы, отличается в разноускоренных системах отсчёта.
Можно ввести квантовую материю, как источник гравитации, но довольно "неэстетичным" способом. Квантовая материя математически представляет собой величины, которые не ведут себя как числа. С другой стороны, пространство-время характеризуется именно числами.
Чтобы заставить уравнения работать, квантовая материя представляется своего рода средним значением, так называемым математическим ожиданием. Что позволяет иметь уравнение с числами по обе стороны.
Это называет полуклассической гравитацией. Возможно это простая аппроксимация, но она описывает все режимы, доступные человеку через эксперимент или астрономические наблюдения. К сожалению, пока природа не даёт никаких намёков на то, как можно выйти за пределы такого уровня описания.
То, что хотелось бы иметь — нечто большее, чем специальное полуклассическое уравнение, точнее правильную квантовую теорию поля гравитации или её эквивалент.
Проблема гравитации начинается со связи с гравитационной постоянной Ньютона. Это размерная постоянная величина, то есть имеет единицы измерения. Среди величин, предпочитаемых физиками элементарных частиц для этой постоянной, есть единицы длины
в квадрате и единицы обратной массы в квадрате.
Известно, что теорию с такой связанной константой нельзя ренормализовать, то есть обычный метод удаления бесконечностей, возникающих в квантовой теории поля и дающих последовательно конечные результаты, не применим для гравитации.
Приведённая проблема до сих пор не нашла удовлетворительного решения. Полуклассическая гравитация работает, но она "неэлегантна".
В какой-то момент считалось, что в гравитации нежелательные бесконечности уравновешивают друг друга, но это не подтвердилось.
С тех пор опробовано множество различных подходов к квантованию гравитации до прихода к полному отсутствию её квантования.
В конечном счёте, вероятно, настоящая проблема заключается в том,
что за пределами полуклассической гравитации природа до сих пор
никак не проявилась.
Как бы людям не хотелось думать, что они достаточно умны, чтобы разобраться во всём самостоятельно, это нереально: физика невозможна без данных.
Таким образом, квантовая физика терпит неудачи в объяснении гравитации, потому что ещё не найден способ измерении квантовых эффектов гравитации. Это решение загадки без каких-либо подсказок.
Обязательно подписывайтесь, Вам также понравится:
•Самая мощная сила во Вселенной
•Почему изображение чёрной дыры является настолько важным?
И почему оно такое расплывчатое?
•Откуда нам известно, что свет не имеет массы покоя?
•Как понимать фразу, что Вселенная простирается на 93 миллиарда световых лет, если ей всего 13.8 млрд лет?