* Определение: Теория, которая объединяет два столпа современной физики: квантовую механику (описывающую мир микрочастиц) и общую теорию относительности (описывающую гравитацию).
* Цель: Понять, как гравитация работает на квантовом уровне, где привычные нам законы классической физики перестают быть верными.
2. Проблемы объединения:
* Квантовая механика: В квантовой механике физические величины квантуются (принимают только дискретные значения), а частицы могут находиться в нескольких состояниях одновременно (суперпозиция).
* Общая теория относительности: Описывает гравитацию как искривление пространства-времени, вызванное массой и энергией. Она работает отлично на больших масштабах (планеты, галактики), но не включает квантовые эффекты.
3. Несовместимость:
* Квантовая механика и гравитация: Невозможно применить квантовые принципы напрямую к общей теории относительности, так как они основаны на совершенно разных предпосылках.
* Проблема сингулярности: В классической теории относительности центр черной дыры является сингулярностью с бесконечной плотностью, что противоречит квантовым представлениям.
4. Попытки объединения:
* Теория струн: Предполагает, что элементарные частицы являются вибрирующими струнами в многомерном пространстве, где гравитация является одним из видов взаимодействия между струнами.
* М-теория: Пытается объединить разные версии теории струн в единую теорию.
* Квантовая петлевая гравитация: Предлагает квантовать пространство-время, представляя его как «сеть» петлей, с квантовыми свойствами.
5. Ключевые концепции:
* Квантование пространства-времени: Пространство-время может быть не гладким, а иметь квантованную структуру на очень малых масштабах.
* Квантовые флуктуации: В квантовой гравитации пространство-время может подвергаться квантовым флуктуациям, что может вести к нестабильности черных дыр или квантовой теплоте в пустоте.
* Новые частицы: Квантовая гравитация может предсказывать существование новых частиц, таких как гравитоны (кванты гравитационного взаимодействия).
6. Проблемы и перспективы:
* Экспериментальная проверка: Квантовые эффекты гравитации очень слабы и трудно измеримы в земных условиях.
* Математическая сложность: Квантовая гравитация требует очень сложной математики, которая пока не полностью разработана.
* Неоднозначность: Существует несколько конкурирующих теорий квантовой гравитации, и пока нет однозначного победителя.
7. Важность:
* Объединение физики: Квантовая гравитация может привести к единой теории всех фундаментальных сил природы.
* Понимание Вселенной: Квантовая гравитация может дать нам новое понимание ранней Вселенной, черных дыр, темной энергии и других космических тайн.
* Развитие новых технологий: Новые открытия в квантовой гравитации могут привести к развитию