Есть мнение, что струнная теория – вчерашний день, и будущее за петлевой теорией гравитации. Это редкое мнение, ибо не часто люди о существовании петлевой теории гравитации осведомлены. И по большому счёту оно ошибочно.
Что же касается петлевой квантовой теории гравитации, то она действительно очень интересна своими фундаментальными особенностями. В первую очередь тем, что в её рамках пространство-время дискретно и, собственно, оно-то и квантуется. В этом заключается принципиальное отличие теории от прочих. Квант в рамках данного подхода не частица переносящая взаимодействия, а некий неделимый фрагмент ткани пространство-временного континуума, – вроде звена в кольчуге. Всё остальное, соответственно, мираж. Материя – лишь вибрации континуума.
Из последнего замечания постоянные читатели могут уже понять, почему мнение названо «ошибочным по большому счёту». Материя, как вибрации континуума, это же… струнное представление. Именно так и есть. Только одномерные струны (в собственно «струнной» теории), многомерные браны (в более новой М-теории) заменяются на «риббоны» – ленты или «цепочки» из квантов пространства. Получается, как говорят, хорошо. Физики работающие над развитием петлевой квантовой гравитации склонны считать, что она лучше всего объясняет стандартную модель. Прочие физики, включая работающих над другими теориями в рамках струнного представления, в этих ваших «риббонах» мало что понимают.
Впрочем, тут уместно вспомнить слова Фейнмана: в случае микромира, если сам автор теории понимает её на три четверти, это уже отличный результат.
...Соответственно, можно переходить к вопросам, начиная с неправильных. Часто в комментариях можно встретить глубокомысленные замечания, мол, учёные и сами не уверены, существуют ли, например, виртуальные частицы, или же это просто удобный способ описания… Учёные безусловно уверены, что любые частицы – лишь способ описания. Вопрос существуют ли они – неправомерен. Между взаимодействиями частицы не существуют даже в рамках квантового представления. В моменты взаимодействий частицы существуют только в его рамках.
Материя обладает некими объективными свойствами. И эти свойства мы должны себе как-то представлять и описывать. Представления же и описания – субъективны. То и другое существует только в сознании человека… И вот появившееся век назад квантовое представление, согласно которому материя (все её формы) образуется частицами, обменивающимися импульсом посредством квантов, – оказалось очень удачным. В том числе и потому, что наглядным. Поддающимся визуализации. Мы понимаем, что частица не выглядит никак, не имеет размера и формы, нигде не «находится», но нарисовать нуклон как шарик в составе атомного ядра нам ничто не мешает… И это даже будет работать. Вплоть до того, что станет ясно, почему от некоторых ядер нуклоны отваливаются.
...Тем не менее, «частица» это лишь способ описания свойств материи. Принять это становится легче, вспомнив что частица, всё-таки, не «шарик». То что не выглядит никак и не находится нигде, морально проще заменить другой непредставимой сущностью – струной, браной или риббоном… Колебания чего-то длинного (в отличие от контринтуитивных в данном случае шариков) хорошо симулируют волновые свойства материи. Без волновых же свойств в квантовой механике – никуда. По сути, для материи они основные. Всё завязано на волновую функцию, никак с «шариками» ментально не вяжущуюся.
И это к вопросу «зачем». Идея с шариками и стрелочками была гениальной, и в своё время обеспечила прорыв в постижении свойств материи. Но уже полвека как она себя исчерпала. Из последнего, правда, не следует что от «частиц», как способа представления, надо отказываться. Концепция дальнодействия изжила себя, например, ещё в XVIII веке и уже Ломоносову не требовалось объяснять, почему никаких «полей» нет, есть только потоки корпускул… Тем не менее, в релятивистском представлении, постулирующем способность материи влиять на метрику пространства-времени, до сих пор остаётся «поле» (только гравитационное). И это, – сей факт никогда не вредно напомнить, – единственная работающая на данный момент теория гравитации.
...Единственная же работающая теория микромира – завязанная на частицы квантовая механика. Породившая в том числе и «стандартную модель» – «периодическую таблицу частиц». Худо бедно отвечая на вопрос, какими могут, а какими не могут быть частицы, квантовое представление делало неправомерным вопрос, почему свойства частиц именно таковы. Ну, поскольку через частицы объяснялось всё, сами частицы не могли «объясняться», так как это предполагало бы привлечение сущностей ещё более фундаментальных… Многие читатели видят в таком подходе что-то дурное. Но и физики всегда так думали.
Струнное представление решает проблему, объединяя материю и пространство в новую сущность – континуум. Это, как и любое сокращение сущностей, очень упрощает дело – теоретически. На практике же новая теория обязана не «опровергать», а напротив, включать в себя старую. То есть, объяснять всё то же, что объяснялось уже на базе «шариков». А там очень многое объяснялось, – даже бомбу можно стало сделать.
Соответственно, проверка всех новых теорий проводится на соответствие стандартной модели. Они должны объяснять, почему мы видим именно картину, ранее читавшуюся, как «взаимодействия разных частиц»… Утверждение, что петлевая корпускулярная теория ближе всего к успеху, видимо не лишено оснований. Хотя то же и про другие вариации на «струнную» тему говорили.
...Что же касается оригинального подхода, то и зародился он оригинальным путём. Ранее предпринимались попытки упростить модель, разложив фундаментальные частицы на ещё более фундаментальные – преоны. Идея не взлетела, ибо вместо того чтобы картину упростить и пролить свет на сокровенные тайны материи, преоны лишь всё запутывали, да ещё и в экспериментах не наблюдались... Тем не менее, преонная концепция получила развитие. «Самые фундаментальные» частицы стали трактоваться, как «кванты пространства-времени».