Нужна ли квантовая теория гравитации?

moralg — 22.07.2021 В комментариях к некоторым моим постам сталкиваюсь с надеждой комментаторов увидеть когда-нибудь адекватную теорию квантовой гравитации. Которой пока никто не построил. Сам я подобной жажды не испытываю. Более того, полагаю, что создавать такую теорию нет никакой нужды. Поскольку не вижу никакой возможности проверить ее на опыте. А теории, которые не подтверждены экспериментом или наблюдениями, на мой взгляд - суть математические упражнения. Обсудим поэтому вопрос - существуют ли во Вселенной явления, для описания которых нужна квантовая теория гравитации?

      До конца позапрошлого века физики не страдали от отсутствия квантовой механики. Они спокойно описывали макроскопическое движение разных сред, происходящие в них волновые процессы, их термодинамические свойства, электрические и магнитные явления и процессы и многое другое. Даже освоение радио, телевидения и микроволновок не потребовало знаний квантовой физики. Поскольку дискретность параметров мира во всем этом никак не ощущалась.
      Квантовая механика возникла от необходимости адекватно описывать атомы, молекулы, их спектры и структуру, а также свойства электромагнитного излучения с длинами волн субмиллиметрового диапазона. Именно в самой длинноволновой его части начинает ощущаться дискретность колебательных и вращательных спектров молекул. А в более коротковолновых областях спектра без квантовой теории просто не обойтись.
      Классическая теория гравитации, высшим достижением которой стала ОТО Эйнштейна, до сих пор не давала повода для претензий со стороны корректно поставленных экспериментов и наблюдений. Вплоть до пределов ее применимости и предельных возможностей наблюдательной техники. Так, гравитационные телескопы LIGO чувствуют смещения регистрирующих гравитационные волны зеркал на величину на три порядка меньшую размера протона. И при этом не видят никаких эффектов, выходящих за пределы ОТО и требующих для своего объяснения квантовой идеологии. То же самое утверждение справедливо и в отношении результатов наблюдений черных дыр, включая и сверхмассивные ЧД.
      Первые гравитационные волны были зафиксированы в 2014 году в наблюдениях слияния черных дыр с массами ~ 30 солнечных масс Msun. Их частота в процессе слияния этих ЧД изменялась в пределах 50-200 герц. Поскольку гравитационные волны распространяются со скоростью света, длина таких волн составляла несколько тысяч километров. А длина цуга таких волн, как минимум, несколько десятков тысяч километров.
      Самые короткие из гравитационных волн, которые мы можем зарегистрировать, могут возникнуть при слиянии двух нейтронных звезд. Масса результирущего объекта (тоже нейтронной звезды) не превышает ~ 2,17 масс Солнца (избыток массы уходит в энергию излучаемых в таком процессе гравитационных и электромагнитных волн). Гравитационный радиус (радиус горизонта событий) любого объекта пропорционален его массе и для Солнца равен 2,95 км. Тем самым, предельно минимальная длина экватора горизонта событий объекта, возникшего от слияния двух нейтронных звезд оказывается порядка 40 км, а предельно максимальная частота соответствующих гравитационных волн в момент слияния двух НЗ ~ 7-8 кГц. Длина самого короткого цуга таких волн (размер "гравитона") оказывается равным многим сотням километров.

      Ни о какой дискретности любых явлений при таких длинах волн речь идти, разумеется, не может.

      Говоря о квантовой теории какого-либо поля мы имеем ввиду дискретность спектра каких либо параметров и связанный с этим корпускулярно-волновой дуализм. Но длина самого короткого цуга гравитационных волн в приведенном выше примере слияния нейтронных звезд оказывается равным многим сотням километров. Это и будет характерным размером частицы-кванта гравитационного поля. Которую в потенциально возможной квантовой теории гравитации будут называть гравитоном.

      Не слишком ли велика такая частица? О какой дискретности любых явлений при таких длинах волн может идти речь?

      Поэтому возникает вопрос - существуют ли в гравитационной физике явления и процессы гораздо более коротковолновые по сравнению с упомянутыми выше? Которые, хотя бы принципиально на существенно более высоком уровне техники можно было бы зафиксировать. Мне такие явления и процессы не известны.

      Но если они не существуют или, тем более, просто никак не проглядываются, то нужна ли нам квантовая теория гравитации?
      Р.S. Названия опубликованных заметок сериала "Эскизы Космоса" с интернет-ссылками находятся во втором сверху посте моего журнала и там разложены по тематическим рубрикам. Этих эскизов там уже более 60. Продолжение следует...

Оставить комментарий

Популярные посты:

• Ранее
• Архив