მოკლედ კვანტური გრავიტაციის პრობლემის შესახებ

 როგორ მუშაობს თანამედროვე თეორიული ფიზიკა? ის, თეორიებს იგონებს, დაფუძნებულს ვარაუდებსა და აქსიომებზე, რომლებიც ზოგჯერ არაპირდაპირ იგულისხემბა, ან აღებულია, როგორც მოცემულობა. მიუხედავად ამისა, გახდება რა მათემატიკურად ფორმულირებული, ეს დაშვებები დასკვნათა დიდ ნაკრებად იქცევა, რაც ფიზიკის შემდგომ წინსვლას უწყობს ხელს. თეორია სიცოცხლისუნარიანი რომ გახდეს, ყველა ეს დასკვნა შინაგანად წინააღმდეგობრივი არ უნდა იყოს, თან ექსპრიმენტებითა თუ დაკვირვებებით მიღბულ შედეგებსაც უნდა შეესაბამებოდეს.

 ბუნების აღმწერი თეორიები, ყველაზე უფრო ფუნდამენტურ დონეზე, ფარდობითობის ზოგადი თეორიისა და ელემენტარული ნაწილაკების სტანდარტული მოდელით არის წარმოდგენილი. ფარდობითობის ზოგადი თეორია, კლასიკური თეორიაა, სტანდარტული მოდელი კი – ველის კვანტური თეორია. პირველი მათგანი არ გამომდინარეობს ჰაიზენბერგის განუსაზღვრელობის პრინციპიდან(მოკლედ კვანტური მექანიკის შესახებ), მეორე – კი. ორივე თეორიას ერთად, ყველა ცნობილი დამზერადი მოვლენის აღწერა შეუძლია, თუმცა, ამ აღწერილობათა ზოგიერთი ასპექტი არადამაკმაყოფილებელი რჩება, მაგალითად, ბნელი მატერიის ჯერ არ აღმოჩენელი ნაწილაკი.

 ყველაზე უფრო კარგად ამ შეუსაბამობის დემონსტრირება, შავ ხვრელში ინფორმაციის დაკარგვის პრობლემით ხდება. ფარდობითობის ზოგადი თეორიისა და ველის კვანტური თეორიის გაერთიანებას, ველის კვანტურ თეორიამდე მივყავართ. ის ნაწილობრივ კალისკური, ნაწილობრივ კვანტური თეორიაა, „ნახევრადკლასიკური გრავიტაცია“. ამ კომბინირებული თეორიით შეგვიძილა გავიგოთ, რომ შავი ხვრელი ასხივებს(ჰოკინგისეული გამოსხივება, პირველაღმომჩენის საპატივცემულოდ).

hokingis gamosxiveba

 ჰოკინგის გამოსხივება, ეს არის აბსოლუტურად შავი სხეულის გამოსხივების სპექტრი, ერთად-ერთი პარამეტრით: ტემპერატურა, რომელიც ხვრელის საწყის მასაზეა დამოკიდებული. ანუ, ყველა, ერთნაირი საწყისი მასის მქონე ხვრელი, ერთ ზღვრულ მდგომარეობამდე ორთქლდება, მიუხედავად იმისა, თუ რისგან მოხდა მათი ფორმირება. ანუ, ხვრელის წარმოქმნისა და შემდგომი მისი აორთქლების პროცესი, შეუქცევადი მოვლენებია: თუ ბოლო მდგომარეობა სრულად გვეცოდინება, ვერ გავიგებთ მის საწყის მდგომარეობას – ინფორმაცია დაკარგულია. პრობლემა ისაა, რომ ამდაგვარი პრინციპულად შეუქცევადი პროცესი, ველის კვანტურ თეორიასთან შეუთავსებელია, შინაგანად წინააღმდეგობრივია, ასე არ უნდა იყოს, ამბობს მათემატიკა(შავი ხვრელის სიცოცხლის ხანგრძლივობა.).

interferencia

 თუ ელექტრონებს დამუხტული ბურთულების სახით წარმოვიდგენთ, მაშინ ორ ვიწრო ჭრილში გასულმა ასეთმა ბურთულებმა, მოპირდაპირე მხარეს მდებარე ეკრანზე ამ ჭრილების ფორმის ზოლები უნდა დახატოს. სინამდვილეში, ეკრანზე, გაცილებით რთული ჩუქურთმების მქონე ბნელი და ნათლი ზოლების მიმდევრობას დავინახავთ. საქმე ისაა, რომ ჭრილებში გასვლისას ელექტრონები ნაწილაკებივითაც იქცევიან და ტალღებივითაც(ეს სხვა ელემენტარულ ნაწილაკებსაც ეხება).
 ეს ექსპერიმენტი არც მაშინ იცვლის სახეს, როცა ჭრილებში ცალკეული ელექტრონები გადის – ერთ ნაწილაკსაც კი შეუძლია იყოს ტალღა და ერთდროულად ორ ჭრილში გავიდეს.

 ფარდობითობის ზოგადი თეორიისა და სტანდარტული მოდელის ნახევრადკლასიკურ კომბინაციას სხვა პრობლემებამდე მივყავართ. ჩვენ არ ვიცით, რა ემართება ელექტრონის გრავიტაციულ ველს, როცა ის ორმაგ ხვრელში გადის. ვიცით, რომ ელექტრონის ტალღური ფუნქცია სუპერპოზიციაშია და ისიც ორივე ხვრელში გადის, სტატისტიკური განაწილებით ეკრანზე, გაზომვათა ჩატარების დროს. ასევე ვიცით, რომ ელექტრონს გადააქვს ენეგია. ენერგია კი გრავიტაციულ ველს ქმნის. გრავიატციული ველი კლასიკურია, ვერ იქნება სუპერპოციზიაში და ვერც ორივე ხვრელს გაივლის ელექტრონის მსგავსად. რა ემართება ელეტრონის გრავიტაციულ ველს, არავინ არ იცის, რადგან ის, ძალიან სუსტია და ძნელად გასაზომი.

 მესამე მიზეზი, რომელიც ფიზკოსებს ამ ორი თეორიის ერთობლივი მუშაობით ბუნების არასრულფასოვნად აღწერაში არწმუნებს, არის სინგულარობა(შავი ხვრელი) – უსასრულო სიმკვრივის ენერგიისა და უსასრულო სიმრუდის თავმოყრა. სინგულარობა ასევე, ჰიდროდინამიკაშიც გხვდება, მაგალითად, წყლის წვეთის შეკუმშვისას. თუმცა ვიცით, რომ სუბატომურ მანძილებზე ეს შედარება არ მუშაობს. ყველაზე უფრო მოკლე დისტანციებზე, უფრო ფუნდამენტური თეორიები უნდა გამოვიყენოთ(კვანტური, დისკრეტული ნაწილაკების თეორია).

 ითვლება, რომ გრავიტაციის დაკვანტვა ამ პრობლემებს გადაწყვეტს, უმოკლესი დისტანციების დრო-სივრცის სტრუქტურის გახსნით. სამწუხაროდ, სტანდარტული მოდელის სხვა ურთირთქმედებებისგან განსხვავებით, გრავიტაცია არ იკვანტება. თუ გრავიტაციას იგივე მეთოდებს მივუყენებთ, ”ეფექტური კვანტური გრავიტაციის” თეორიამდე მივალთ, რომლასაც ამ პრობლემების გადაწყვეტა არ შეუძლია: ძლიერგამრუდებული სივრცისთვის ის გამოუსადეგარია. ვერ ხსნის სინგულარობასა და შავი ხვრელების აორთქლებას, რადგან მხოლოდ სუსტი გრავიტაციის პირობეში მუშაობს.

 დღევანდელი დღისთვის, კვანტური გრავიტაციის მიმართ რამდენიმე თეორიული მიდგომა არსებობს. მათ შორის ყველაზე უფრო ცნობილია ასიმპტომატურად უსაფრთხო გრავიტაციის თეორია, ხვეულებიანი კვანტური გრავიტაცია, სიმების თეორია და მიზეზობრივი დინამიკური ტრიანგულაცია. ჯერჯერობით ვერავინ იტყვის, რომელი მათგანი გახდება ბუნების აღწერისათვის მართებული.

grav talgeo agmoachines 2რელიქტური გამოსხივების პოლარიზაციის B-მოდას გრადიენტები.

grav talgeo agmoachines

 კოსმოსური მიკროტალღური ფონის პოლარიზაციის გაზომვით(BICEP), განცხადება გაკეთდა, რომ გრავიტაციის დაკვანტვის შესაძლებლობა შეიძლება გამოვლინდეს. ახლადდაბადებული სამყაროს კვანტურ-გრავიტაციულ ფლუქტუაციებს, მიკროტალღურ ფონზე კვალი შეეძლო დაეტოვებინა, რომელიც პოტენციურად თავსებადია დამზერისთვის. გაცილებით რთულია დემონსტრირება იმისა, რომ მხოლოდ კვანტურ გრავიტაციას შეუძლია ამ ფლუქტუაციების წარმოქმნა.

 კვანტური გრავიტაცია, არც თუ ისე დიდი საკვლევი ველია, თუ მას, მაგალითად, კონდენსირებული მატერიის ფიზიკას ან კიბოს კვლევებს შევადარებთ. კვანტური გრავიტაციის გარეშე ვერ გავიგებთ, სინამდვილეში როგორია დრო-სივრცე, რა იცავს კოსმოსს დაშლისგან და რითი დაიწყო ჩვენი სამყაროს არსებობა.

2 comments

  1. როდესაც სამეცნიერო (მით უმეტეს – სამეცნიერო-პოპულარულ) ტექსტს წერთ, მნიშვნელოვანია, რომ მაქსიმალურად გასაგები და ზუსტი ფორმულირებები გამოიყენოთ, ტერმინები (და ზოგადად სიტყვები) შესაბამისად იხმაროთ, რათა ნახსენები ცნებები მკითხველისათვის გასაგები იყოს. თითოეული წინადადება გრამატიკულად ისე უნდა იყოს გამართული, რომ შინაარსში ორაზროვნება არ იკითხებოდეს. ეს ყველაფერი ნათლად აზროვნებაზე მიუთითებს და ამის გარეშე მეცნიერების არც ერთი დარგი (მათ შორის არც ფიზიკა) არ არსებობს.

    ეს სტატია სავსეა არაზუსტი, ბუნდოვანი ფორმულირებებით, არასწორად გამოყენებული ტერმინებით და ა.შ. რომ არაფერი ვთქვათ მთლიანი შინაარსის არათანმიმდევრულობაზე და ილუსტრაციების არც თუ გასაგებ დანიშნულებაზე.

    პროფესიონალი ფიზიკოსი ალბათ სწორად გაიგებს იმას, თუ რისი თქმა უნდოდა ავტორს, თუმცა მეეჭვება, რომ სტატია პროფესიონალი ფიზიკოსებისთვის იყოს დაწერილი.

    მაგალითისთვის მოვიყვან რამდენიმე ყველაზე უხეში შეცდომის მაგალითს:

    1. „…ყველა ეს დასკვნა არ უნდა იყოს შინაგანად წინააღმდეგობრივი…“ – ამ დებულებიდან გამომდინარეობს, რომ ზოგიერთი დასკვნა შეიძლება შეიცავდეს შინაგან წინააღმდეგობას;
    2. „ორივე თეორიას ერთად, ყველა ცნობილი დამზერადი მოვლენის აღწერა შეუძლია, თუმცა, ამ აღწერილობათა ზოგიერთი ასპექტი…“ – აღწერა და აღწერილობა სხვადასხვა ცნებებია;
    3. „ყველა, ერთნაირი საწყისი მასის მქონე ხვრელი, ერთ სასრულ მდგომარეობამდე ორთქლდებიან…“ – იქნებ ამიხსნათ, რას ნიშნავს „სასრული მდგომარეობა“.

    აღარ გავაგრძელებ, რადგან თითქმის მთელი სტატიის ციტირება მომიწევს. იმედია ავტორი არ გამინაწყენდება და შემდგომში უფრო სერიოზულად მიუდგება საკუთარი ნააზრევისა, თუ სათქმელის ვერბალიზაციას.

Leave a Reply

თქვენი ელფოსტის მისამართი გამოქვეყნებული არ იყო. აუცილებელი ველები მონიშნულია *

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.