OTW + mechanika kwantowa - jak to zrobić?

Próby połączenia ogólnej teori względności z mechaniką kwantową. Dlaczego nie tędy droga? 

1. Dwie najmodniejsze teorie

    Gdzieś tam głęboko, we wnętrzu czarnej dziury dzieją się rzeczy nieznane. Niemniej trudne jest rozważanie tego, co działo się na samym początku Wielkiego Wybuchu. Jak stwierdziliśmy w poprzednich postach, stosowanie OTW nie uspakaja, nie sprawia, że można osiąść na laurach. Wszystko niby gra, ale nie do końca, szczególnie gdy mowa o osobliwości. Zresztą sprawdzenie przekonań i przypuszczeń bazujących wyłącznie na teorii, a dotyczących rzeczy nieobserwowalnych, nie jest rzeczą łatwą (jeśli w ogóle możliwą). W dodatku materia tam głęboko jest bardzo zagęszczona. Aż prosi się zastosować sprawdzoną i działającą znakomicie mechanikę kwantową. Pozostaje tylko (...) te dwie filozoficznie wrogie sobie teorie jakoś połączyć ze sobą. Łatwo powiedzieć...

     W licznych artykułach, przy różnych okazjach, wspominałem mimochodem o teoriach, które, jak sądzić można było do niedawna, mają szansę pogłębić w jakimś stopniu nasze zrozumienie mikroświata, w ogóle przyrody. Teorii? Raczej manifestacji określonej, obowiązującej dziś megakoncepcji, bazującej na dzisiejszym stanie zapatrywań. Nie antycypują one bowiem nieznanych dotąd efektów, dających możliwość sprawdzenia, choćby testowania. Prawdziwa teoria powinna. Czym są? Są przede wszystkim niezliczonością równań matematycznych i obliczeń przybliżonych.

   

     Chodzi właściwie o dwie koncepcje, pretendujące do opisu materii, szczególnie w skali jej elementarnej struktury. Chodzi o koncepcje (różne) mające poprzez połączenie ogólnej teorii względności z mechaniką kwantową, w szczególności tam, gdzie kończy się ich adekwatność, zyskać cechy falsyfikowalnego opisu materii z możliwością antycypacji faktów dotąd nie znanych. Czy to wykonalne, choćby w związku z tym, że chodzi o zakres u granic adekwatności tych teorii? Ale nie chcę psuć entuzjazmu.  

     Mowa więc, w pierwszym rzędzie o superstrunach, mających stanowić kres podziałów materii w głąb, o byty podlegające uwarunkowaniom kwantowym, choć uwzględniające także grawitację, czyli to, co wynika z ogólnej teorii względności (grawitacja jako byt w gruncie rzeczy niematerialny – zakrzywienie czasoprzestrzeni). Pełnić one mają rolę bytów absolutnie elementarnych. Inną próbą połączenia, tym razem w większym stopniu grawitacji (OTW) z mechaniką kwantową, jest tzw. pętlowa grawitacja kwantowa. To nowsza (koniec lat osiemdziesiątych) próba zmierzenia się z problemem: Gdzie sięgają korzenie bytu materialnego? Czy sięgają grawitacji? To jakby właściwy trop. Chodzi jednak o to, że ogólna teoria względności jest bezsilna podczas prób opisu materii w skalach bardzo małych (między innymi materii skondensowanej). Tu, w poszukiwaniach odpowiedzi, próbuje się skwantować nie tylko parametry stanu, lecz także samą przestrzeń i czas (bo przecież grawitacja, to zakrzywienie przstrzeni, a kwantyzacja oznacza przecież ziarnistość, dyskretność). Sądzi się, w związku z ogromną koncentracją materii w samych początkach ekspansji Wszechświata, że tam, wtedy, o materii mówić można wyłącznie w kategoriach grawitacji kwantowej. To wprost założenie wstępne, jakby przyjęte a priori. „Nie ma opisu Wielkiego Wybuchu bez grawitacji kwantowej”, której poszukuje  się usilnie, a wyrazem tego jest przede wszystkim właśnie pętlowa grawitacja kwantowa. Sporo wniósł dla jej rozwoju, znany fizyk Lee Smolin, a także profesor Uniwersytetu Warszawskiego, Jerzy Lewandowski. A jednak także tu chyba nie tędy droga. Świadczą o tym potęgujące się trudności natury konceptualnej i matematycznej.

     Trzeba przyznać, że obydwie te próby łączy ta sama megakoncepcja, ta sama mentalność poznawcza bazująca na paradygmatach dwudziestowiecznych. Obydwie są próbą wykombinowania jeszcze czegoś z jałowego już gruntu. Potencjał heurezy maleje. Obydwie uznają za bazę, ogólną teorię względności, oraz mechanikę kwantową. Jakby to były nietykalne absoluty, wprost aksjomaty dla badania Przyrody. Jeśli się chce przy tym zastosować je przy zgłębianiu istoty początków Wielkiego Wybuchu, to nie rokuję wielkich sukcesów (pomijając osiągnięcia osobiste wielu zdolnych ludzi). Po prostu, teorie te mają charakter lokalny, a Wszechświat jest nielokalny. I tu jest...

    Tutaj skoncentruję się na superstrunach, ale większość ogólniejszych konkluzji dotyczyć będzie obydwu koncepcji. Chodzi mi o zaakcentowanie możliwości istnienia alternatywy, nie koniecznie dla tych teorii. Raczej dla megakoncepcji, na której bazują. Nie chodzi więc o analizowanie szczegółów.

   Mamy więc superstruny i pętlową grawitację kwantową – dwie koncepcje pretendujące do pełnego opisu mikroświata i Wszechświata w jego początkach. Mamy o jedną za dużo. Którą? Na razie obydwie stanowią pogłębienie szansy na zrozumienie Przyrody – chyba poprzez ich odrzucenie. [Dwóch się bije...] Innych nie wymyślono. Mają stanowić jakiś postęp w próbach unifikacji grawitacji z pozostałymi oddziaływaniami. Właściwie to nawet kulminacja wysiłków, zważywszy na ogrom włożonej pracy (obliczeniowej). Łabędzi śpiew. Wdrapaliśmy się prawie na wierzchołek drzewa, z którego widok zapiera dech, nie mówiąc o wysiłku i zadyszce, ale wyżej już nie można. Lękiem napawa myśl o dalszym wspinaniu się. Coraz cieńsze gałązki. Osiągnęliśmy kolejną kulminację odwiecznego dramatu stanowiącego historię nauki. Z dołu widać solidny pień, przechodzący w liczne gałęzie, te zaś w gałązki i dalej w niezliczone pędy, coraz rzadziej kończące się pąkiem. Chyba dosyć porównań.