Системы отсчета в теории гравитации - Владимиров Ю.С.
Скачать (прямая ссылка):
6. Неоднократно высказывалось соображение, что при предположении лишь классического характера гравитационного поля существовала бы принципиальная возможность определения координат и импульсов частиц при помощи гравитационных взаимодействий более точно, чем допускается соотношением неопределенностей. А это ведет к несостоятельности всей квантовой теории.
7. Следует учитывать также неутолимую жажду познания, поиска все более общих и глубоких принципов, охватывающих уже-известные. Сюда относится и желание объединить две важнейшие
теории современной теоретической физики (квантовую теорию и ОТО), пока еще существующие независимо друг от друга. Такие исследования не могут быть бесплодными, рано или поздно они
191: приведут к открытию новых важных закономерностей окружающего нас мира.
Ко всему сказанному следует добавить широко распространенную уверенность в тесной связи проблемы построения квантовой теории гравитации с проблемами гравитационных волн и энергии в ОТО.
10.2. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ И ТРУДНОСТИ КВАНТОВАНИЯ ГРАВИТАЦИИ
Известно, что возникновению почти всех физических теорий предшествовало накопление экспериментального материала. Исключение составляла, пожалуй, лишь ОТО, появление которой больше было обязано накоплению значительного материала логического и философского характера. По-видимому, в этом отношении история появления квантовой теории гравитации может повториться. Построению искомой теории способствовало бы обнаружение и изучение гравитационных волн. В последнее время в связи •с резким расширением экспериментальных гравитационных исследований появилась надежда на их обнаружение.
В этих условиях теоретику пока не остается ничего другого, как придерживаться тех или иных соображений логического или •философского характера. Прежде всего следует различать три направления, связанных с разным пониманием природы гравитации. В рамках каждого из этих направлений по-разному ставится задача квантования гравитации и используются различные методы решения.
1. Согласно реляционной концепции пространства-времени '[166] гравитация описывается свойствами классических простран-¦ственно-временных отношений, в которые вступают друг с другом макрообъекты. При таком понимании гравитации наиболее существенны следующие вопросы. Как трансформируются закономерности ОТО при описании поведения микрообъектов? Приводит ли совмещение принципов ОТО и квантовой теории к более глубокому пониманию основных понятий пространства и времени? Можно ли сформулировать квантовую теорию на основе более глубоких понятий, а если можно, то каких? Как сосуществуют и переходят друг в друга различные отношения между частями материи в разных масштабах. Связана ли проблема квантования гравитации с проблемой квантования пространства-времени? И так далее.
2. Согласно субстанциальной концепции пространства-времени гравитация материальна. Это можно понимать так, что существует фон из единой материи, описываемой пространственно-временными характеристиками. Все другие виды материи, известные и неизвестные, есть проявление этой «первичной» материи в виде различных геометрических особенностей метрического, топологического или какого-либо иного характера.
При таком понимании сущности ОТО проблема квантования гравитации прежде всего сводится к получению из геометрических
192: характеристик таких объектов, которые можно было бы отождествить с наблюдаемыми видами материи. Сюда относятся попытки получения частицеподобных решений уравнений Эйнштейна, введение «фридмонов», геонов и тому подобных образований [167]. Наиболее ярко представляет это направление Уилер, провозгласивший программу построения «массы без массы», «заряда без заряда», «поля без поля» [168].
В рамках данного подхода разумно ставить вопрос о получении не только известных видов материи, но и еще не открытых, которые могли бы описываться пространственно-временными характеристиками более непосредственным образом. Таким видом материи могут быть и пока гипотетические гравитоны.
Этот подход обычно связывают с именем Клиффорда, тогда как первый стоит ближе к точке зрения Маха.
3. Возможна промежуточная концепция пространства-времени. Согласно последней гравитацию можно рассматривать отчасти как материю, а отчасти как характеристику свойств пространства-времени. Эта точка зрения в значительной степени навеяна часто проводимой аналогией между гравитацией и теорией электромагнитного поля, где, как известно, электромагнитный потенциал можно разделить на продольную и поперечные составляющие. Продольная составляющая описывает кулоновское поле, а поперечная— электромагнитные волны (фотоны). Тогда в теории гравитации наиболее существенна задача выделения так называемых динамических переменных гравитационного поля. На классическом уровне они описывают гравитационные волны, а при переходе к квантовой теории подлежат квантованию. По аналогии с электромагнитным полем в качестве гравитационных динамических переменных можно попытаться выбрать волновую часть поперечно-поперечных составляющих метрического тензора (метрику уіц 2-мерной поверхности, ортогональной направлению распространения волн). Остальные составляющие можно понимать как величины, описывающие систему отсчета и другие референционные понятия.
