Почему квантовая теория поля несостоятельна?

Пониманием того, что идея возможности построения квантовой теории поля, а именно представления пространства-времени в виде материальной среды (теории на основе квантовой механики: современные интерпретации теории эфира, теории струн, бран и их супердвойников, теория петлевой квантовой гравитации и т. д. и т. п.), является несостоятельной обладает небольшое количество специалистов и интересующихся этой проблемой людей.

Ниже расположен список основных проблем, с которым столкнулась эта концепция. Краткая характеристика ситуации излагается в нескольких словах: "Идея построения квантовой теории поля не только теоретически несостоятельна, но и опровергнута экспериментально."

Попытка "спасти лицо" путём предположения, что данный результат, по всей видимости, заставит пересмотреть внешние параметры струнных теорий, также никак не реализуема, поскольку предполагаемая новая теория выходит за рамки квантовомеханических законов в 1014 раз (проблема масштаба «зернистости» пространства).

Возможность критического эксперимента

Теория струн нуждается в экспериментальной проверке, однако ни один из вариантов теории не даёт однозначных предсказаний, которые можно было бы проверить в критическом эксперименте. Тем не менее считается, что теория струн находится пока в «зачаточной стадии»: она обладает множеством привлекательных математических особенностей и может стать чрезвычайно важной в понимании устройства Вселенной, но требуется дальнейшая разработка для того, чтобы принять её или отвергнуть. Поскольку теорию струн, скорее всего, нельзя будет проверить в обозримом будущем в силу технологических ограничений, некоторые учёные сомневаются, заслуживает ли данная теория статуса научной, поскольку, по их мнению, она не является опровержимой в попперовском смысле[1][2].

Сторонники теории струн, тем не менее, считают, что это обстоятельство не является основанием считать теорию струн неверной, поскольку часто новые теоретические конструкции проходят стадию неопределённости, прежде чем, на основании сопоставления с результатами экспериментов, признаются или отвергаются (как, например, уравнения Максвелла[3]). Поэтому и в случае теории струн, якобы, требуется либо развитие самой теории, то есть методов расчёта и получения выводов, либо развитие экспериментальной науки для исследования ранее недоступных величин.

Опровержимость и проблема ландшафта

В 2003 году выяснилось[4], что существует множество способов свести 10-мерные суперструнные теории к 4-мерной эффективной теории поля. Сама теория струн не давала критерия, с помощью которого можно было бы определить, какой из возможных путей редукции предпочтителен. Каждый из вариантов редукции 10-мерной теории порождает свой 4-мерный мир, который может напоминать, а может и отличаться от наблюдаемого мира. Всю совокупность возможных реализаций низкоэнергетического мира из исходной суперструнной теории называют ландшафтом теории.

Оказывается, количество таких вариантов поистине огромно. Считается, что их число составляет как минимум 10100, вероятнее — около 10500; не исключено, что их вообще бесконечное число[5].

В течение 2005 года неоднократно высказывались предположения[6], что прогресс в этом направлении может быть связан с включением в эту картину антропного принципа[7]: человек существует именно в такой Вселенной, в которой его существование возможно.

Вычислительные проблемы

С математической точки зрения ещё одна проблема состоит в том, что, как и квантовая теория поля, большая часть теории струн всё ещё формулируется пертурбативно (в терминах теории возмущений)[8]. Несмотря на то, что непертурбативные методы достигли за последнее время значительного прогресса, полной непертурбативной формулировки теории до сих пор нет.

Проблема масштаба «зернистости» пространства

В результате экспериментов по обнаружению «зернистости» (степени квантования) пространства, которые состояли в измерении степени поляризации гамма-излучения, приходящего от далёких мощных источников, выяснилось, что в излучении гамма-всплеска GRB041219A, источник которого находится на расстоянии 300 млн световых лет, зернистость пространства не проявляется вплоть до размеров 10−48 м, что в 1014 раз меньше планковской длины[9]. Тем не менее, наиболее стойкие сторонники теории струн предполагают, что данный результат, по всей видимости, указывает на необходимость пересмотреть внешние параметры струнных теорий[10][11].

Мурад Зиналиев

Примечания