Карло Ровелли: Краткая теория времени [калибрятина]

Но что это может означать – «зерна» пространства? Как их можно описать? Какими математическими средствами? Каким уравнениям они подчинены? Что означает фраза «облако вероятности зерен пространства»? Что из такого определения следует для наших наблюдений и измерений? Вот в чем сложность квантовой гравитации: нужно построить математическую теорию, описывающую эти «облака вероятности зерен пространства», и понять, что́ это все означает.

Но это лишь часть проблемы. С 1905 года, даты рождения специальной теории относительности, Эйнштейн установил и то, что пространство и время нельзя описывать по отдельности: они напрямую связаны одно с другим и образуют нераздельное единство, пространство-время. Пространство чувствительно к наличию масс и изменяется под их воздействием, но то же самое происходит и с временем. То, как протекает время, зависит от наличия и движения тел. До сих пор я говорил, что понятие пространства следует заменить понятием гравитационного поля, но это не совсем точно. На самом деле именно понятие пространства-времени следует заменить понятием гравитационного поля. А значит, пространство-время, а не одно только пространство, должно стать дискретным и вероятностным. Тогда что же такое вероятностное время?

Чтобы понять новую теорию, мы должны выстроить модель мышления, не имеющую ничего общего с нашим повседневным восприятием пространства и времени. Следует представить себе мир, в котором время больше не непрерывное и текущее, а представляет собой нечто совсем иное, основанное на этом облаке вероятности зерен пространства-времени.

Такова исключительная и нерешенная проблема, на существование которой я наткнулся, будучи студентом четвертого курса.

Мы с друзьями писали книгу о студенческой революции, которая не понравилась полиции (мне пришлось выдержать допрос в комиссариате Вероны: «Назови имена своих друзей-коммунистов!»). Тем временем я все больше и больше погружался в изучение пространства и времени, пытаясь понять картины мироздания, предлагавшиеся до сих пор.

Мне удалось поступить в докторантуру Падуанского университета, и я выбрал в научные руководители профессора, который не особо внимательно относился к моей работе, но дал мне возможность продолжать изыскания в том направлении, в каком я хотел. Время работы над диссертацией я посвятил систематическим исследованиям всего, что было известно о квантовой гравитации. Другие докторанты уже печатали свои первые статьи, тогда как у меня три года не было ни единой публикации. Меня не карьера интересовала, мне нужно было изучить и понять.

В те времена выдвигалось еще очень мало гипотез, которые бы помогли решить проблему, да и сами эти гипотезы были в зачаточной форме. Наиболее многообещающим казалось уравнение Уилера – Девитта – «полное квантовое уравнение гравитационного поля». Оно было выведено посредством комбинирования уравнений общей относительности и тех, что использовались в квантовой механике. Однако и с этой формулой возникало множество сложностей. С точки зрения математики ей не хватало определенности, физический ее смысл оставался темным, и она мало что помогала вычислить. Итак, положение дел, открывшееся мне в годы работы над диссертацией, было весьма запутанным.

Тридцать лет спустя оно сильно изменилось. Сегодня возможные решения проблемы квантовой гравитации известны, хотя ни одно из них не является полным или общепринятым.

Для меня большой удачей и величайшим счастьем стало то, что я участвовал в создании одного из таких решений – loop quantum gravity, петлевой квантовой гравитации .

3. Рождение теории петлевой гравитации

Занимаясь диссертацией, я, как и раньше, путешествовал в поисках новых идей и новых друзей, но уже с более конкретной целью. Я хотел познакомиться с людьми, интересующимися квантовой гравитацией и проблемами времени и пространства. Я ездил общаться с крупнейшими мировыми специалистами по квантовой гравитации на деньги, приходившие из разных источников. Я использовал и те, что по итальянским законам предоставлялись докторантам, желающим учиться за границей, и грант, полученный в частной организации, о существовании которой я узнал из объявления, вывешенного на физическом факультете в Тренто, и мои собственные средства. Я предупреждал о планируемом визите письмом (бумажным, электронной почты тогда еще не было) и выезжал.

Лондон и Сиракузы