Ли Смолин - Возвращение времени. От античной космогонии к космологии будущего

В последние годы справедливость принципа относительности была проверена экспериментально в экстремальных ситуациях, в которых протоны перемещаются в пространстве со скоростью, равной.99999 скорости света. При этой невероятной скорости эффекты теории относительности важны, так как энергия, которой обладают протоны, в 10 миллиардов раз больше энергии, соответствующей их массе. Я не удивился бы, если бы эти эксперименты выявили отклонения от предсказаний теории относительности, так как такие отклонения ожидаются в рамках некоторых подходов к квантовой гравитации примерно при тех же энергиях. Другие недавние наблюдения подтвердили утверждение теории, что все фотоны имеют одинаковую скорость, с такой точностью, что можно было бы зарегистрировать разницу во времени прихода двух фотонов, проделавших расстояние в 10 миллиардов световых лет. Эти результаты разочаровали теоретиков, ожидавших, что квантово-гравитационные эффекты могли бы изменить скорость света на коэффициент, который зависит от энергии фотона. Другой эксперимент с высокой степенью точности подтвердил, что нейтрино имеют такое же ограничение скорости, как и свет (исключая преждевременные сообщения о сверхсветовых нейтрино в 2011 году).

Другое определение выделенного понятия времени было предложено в ОТО. Какое из них верно, будет решаться путем дальнейшего развития теории и, возможно, с помощью эксперимента. Поэтому мы можем предполагать, что существует привилегированное понятие времени, и оставим открытым вопрос о его происхождении. Также см.: Chopin Soo and Hoi-Lai Yu General Relativity Without Paradigm of Space-Time Covariance: Sensible Quantum Gravity and Resolution of the Problem of Time // arXiv:1201.3164v2 [gr-qc] (2012); Ó Murchadha, Niall, Chopin Soo, and Hoi-Lai Yu Intrinsic Time Gravity and the Lichnerowicz-York Equation // arXiv:1208.2525vi [gr-qc] (2012); Ellis, George F. R., and Rituparno Goswami Space Time and the Passage of Time // arXiv:1208.2611v3 (2012).

Gomes, Henrique, Gryb, Sean, and Tim Koslowski Einstein Gravity as a 3D Conformally Invariant Theory // arXiv:1010.2481v2 [gr-qc] (2011).

Это известно как AdS/CFT -соответствие.

Подробнее о формодинамике см. на сайте.

В этой главе я упоминал, что в некоторых симметричных решениях ОТО присутствует выделенное состояние покоя и, следовательно, выделенное время. Этот случай относится только к специальным решениям, в которых выделенное время определяется динамикой форм в общем смысле и присутствует даже в пространстве-времени, не имеющем никакой симметрии. В этих решениях существует слабое ограничение на пространство-время, которое называется слайсингом с постоянной средней кривизной. Считается, что это не препятствуют применению теории к космологическому пространству-времени. Это понятие времени является глобальным и динамически определяется гравитационным полем и распределением вещества. Так что это не отступление к абсолютному времени Ньютона. Грубо говоря, выбранные слои пространства-времени минимально изогнуты. В том же смысле, как мыльные пузыри принимают форму, которая сводят к минимуму их кривизну, слои пространства-времени также могут минимизировать свою кривизну.

Когда мы объяснили архитекторам из “Сосье и Перрот”, какую площадь должны занимать доски для записей, они предложили построить здание только из шифера и стекла, чтобы мы могли писать где угодно.

См.: Ambjorn, J., et al. Nonperturbative Quantum Gravity // arXiv:1203.3591v1 [hep-ph] (2012); Ambjorn, J., et al. Emergence of a 4-D world from Causal Quantum Gravity // Phys. Rev. Lett. 93 (2004) 131301 [hep-th/0404156].

Markopoulou, Fotini Space Does Not Exist, So Time Can // arXiv:0909.1861v1 [grqc] (2009).

Konopka, Tomasz, Markopoulou, Fotini, and Lee Smolin Quantum Graphity // arXiv: hep-th/0611197v1 (2006); Konopka, Tomasz, Markopoulou, Fotini, and Simone Severini Quantum Graphity: A Model of Emergent Locality // arXiv:0801.0861v2 (2008); Hamma, Alioscia, et al. A Quantum Bose-Hubbard Model with Evolving Graph as Toy Model for Emergent Spacetime // arXiv:0911.5075v3 [gr-qc] (2010).

Horava, Petr Quantum Gravity at a Lifshitz Point // arXiv:0901.3775v2 [hep-th] (2009).

Banks, T., et al. M Theory as a Matrix Model: A Conjecture // arXiv: hep-th/9610043v3 (1997).

Эксперты могут сказать, что объем и площадь не являются физическими характеристиками, поскольку они не инвариантны относительно диффеоморфизма пространства-времени. Но бывают случаи, когда они выступают физическими характеристиками – либо потому, что являются свойствами границ, на которых зафиксирован диффеоморфизм, либо потому, что зафиксирована шкала и физическое описание эволюции системы дается при помощи гамильтониана.

См.: Barrau, Aurelien, et al. Probing Loop Quantum Gravity with Evaporating Black Holes // arXiv:1109.4239v2 (2011).

В какое время? Любое! В теории петлевой квантовой гравитации время является произвольным, так как оно возникает в результате квантования ОТО.

В оригинальном подходе к петлевой квантовой гравитации граф рассматривался в простейшем трехмерном пространстве. Все, что могло быть измерено (длина, площадь, объем), не было зафиксировано. Зато были зафиксированы размерность пространства, его связанность или топология. (Под топологией мы подразумеваем то, как пространство связанно. Топология не изменяется, когда форма претерпевает изменения без разрывов.) Топологию легче всего объяснить на примерах и визуализировать в двух измерениях. Рассмотрим замкнутую двумерную поверхность. Это может быть сфера или поверхность тора (бублика). Вы можете плавно деформировать сферу, но не можете плавно перевести сферу в тор. Другие топологии двумерных поверхностей могут напоминать пончики с многочисленными отверстиями. Как только мы зафиксируем топологию пространства, мы можем рассмотреть способы, с помощью которых граф может быть погружен в него. Например, ребра графа могут быть связаны узлом, заплетены или как-то иначе связаны друг с другом. Каждый из способов встраивания графа в пространство соответствует различным квантовым состояниям геометрии (хотя в большинстве современных работ по квантовой гравитации графы определяются без указания на эти способы).

См.: Han Muxin and Zhang Mingyi Asymptotics of Spinfoam Amplitude on Simplicial Manifold: Lorentzian Theory // arXiv:1109.0499v2 (2011); Magliaro, Elena, and Claudio Perini Emergence of Gravity from Spinfoams // arXiv:1108.2258v1 (2011); Bianchi, Eugenio, and Ding You Lorentzian Spinfoam Propagator // arXiv:1109.6538v2 [gr-qc] (2011); Barrett, John W., Dowdall, Richard J., Fairbairn, Winston J., Hellmann, Frank, and Roberto Pereira Lorentzian Spin Foam Amplitudes: Graphical Calculus and Asymptotics // arXiv:0907.2440; Conrady, Florian, and Laurent Freidel On the Semiclassical limit of 4d Spin Foam Models // arXiv:0809.2280v1 [gr-qc] (2008); Smolin, Lee General Relativity as the Equation of State of Spin Foam // arXiv:1205.5529v1 [grqc] (2012).

Дуальная триангуляция трехмерного многообразия.

См.: Markopoulou, Fotini, and Lee Smolin Disordered Locality in Loop Quantum Gravity States // arXiv: gr-qc/0702044v2 (2007).

Это определило программу исследований, которые я вел (с перерывами) много лет. См.: Markopoulou, F., and L. Smolin Quantum Theory from Quantum Gravity // arXiv: grqc/0311059v2 (2004). Также см.: Barbour, Julian, and Lee Smolin Extremal Variety as the Foundation of a Cosmological Quantum Theory // arXiv: hep-th/9203041v1 (1992); Smolin, Lee Matrix Models as Nonlocal Hidden Variables Theories // arXiv: hepth/0201031v1 (2002); Smolin, Lee Quantum Fluctuations and Inertia // Phys. Lett. A, 113:8, 408–412 (1986); Smolin, Lee On the Nature of Quantum Fluctuations and Their Relation to Gravitation and the Principle of Inertia // Class. Quant. Grav. 3: 347–359 (1986); Smolin, Lee Stochastic Mechanics, Hidden Variables, and Gravity / In: Quantum Concepts in Space and Time . Ed. Penrose, R., and C. J. Isham. New York: Oxford University Press, 1986; Smolin, Lee Derivation of Quantum Mechanics from a Deterministic Nonlocal Hidden Variable Theory. 1. The Two-Dimensional Theory . IAS preprint, July 1983 (http://inspirehep.net/record/191936).