Gravitația cuantică ridică o multitudine de aspecte interesante pentru gânditorii filosofi. Fizicienii care lucrează în domeniu provocă unele dintre cele mai profunde presupuneri despre lume, iar tradiția filosofică are un interes puternic în multe dintre aceste ipoteze.
Un număr de filosofi fac comentarii relevante despre „soarta spațiu-timpului” în regimul cuantic. Witten susține că, în ciuda ideii originale a corzilor propagatoare pe un spațiu-timp fix ca fundal, spațiu-timpul apare în întregime din câmpul conformal bidimensional mai fundamental pe coardă (argument suportat de simetria dualității). Dacă este corect (și dacă teoria corzilor este corectă), atunci această viziune reprezintă un progres considerabil asupra înțelegerii noastre filosofice a naturii spațiului. Viziunile asupra naturii spațiului sunt la fel de vechi ca și ideea unui cont general al mișcării: Platon și Descartes credeau că materia și spațiul erau identice; Aristotel și alții au negat adesea existența spațiului prin negarea vidului; și bineînțeles că Newton și Leibniz se aflau în faimoasa opoziție cu privire la problema dacă spațiul era „absolut” sau „relativ”. Recenta tradiție filosofică (Friedman este deosebit de influent aici) a împărțit această întrebare în mai multe moduri: dacă spațiul este dinamic sau nu; dacă există literalmente o varietate de puncte distincte de materie; și sensul „principiilor relativității” ca simetrii. În mod natural, în relativitatea postgenerală, răspunsul la prima întrebare este afirmativ (deși nu fără subtilități), dar celelalte două subiecte sunt abordate prin gravitația cuantică; cât despre natura simetriei, spațiu-timpul teoriei corzilor nu este diferit de materie (adică, de corzi), ci derivă din ea. Argumentul fizic pare destul de simplu și se pare că filozofii ar trebui să ridice această provocare: Witten oferă un răspuns bun la problema naturii spațiu-timpului, și cum se potrivește acesta cu propunerile istorice.
O curiozitate cu această viziune merită să menționăm imediat: câmpul metric al spațiu-timpului care apare în lagrangianul corzii trebuie aparent definit peste tot, nu doar pe acele puncte pe care coarda le ocupă. Spațiu-timpul lui Witten pare să existe acolo unde există materia și, prin urmare, câmpul fundamental bidimensional, nu există, deci se estompează cu adevărat?
Gravitația cuantică canonică are de asemenea implicații pentru natura spațiu-timpului, ridicate de către John Baez și Carlo Rovelli. La început, s-ar părea că această abordare ar trebui să se diferențieze de cea a lui Witten prin postularea unei varietăți ca distincte de materie ca în relativitatea generală, deși supusă efectelor cuantice: spațiu-timpul cuantic ar trebui să fie pentru materia cuantică cum e spațiul clasic pentru materia clasică. Cu toate acestea, pare puțin probabil ca gravitația cuantică canonică să poată fi formulată în spațiul tridimensional, iar progresele semnificative din teoria ultimilor cincisprezece ani au venit din formularea „buclei” datorată , printre altele, lui Ashtekar, Rovelli și Smolin, introdusă de Rovelli ca o dezvoltare logică a perspectivelor relativității generale și ale mecanicii cuantice. Ideea este că gravitația cuantică are ca bază (de stări cuantice) rețele cu valori de spin (|, 1, | …) asociate cu punctele de interacție. Este posibil ca imaginea să nu pară intuitivă, dar dacă nodurile reprezintă regiuni cuantificate, atunci pot fi găsiți operatori potriviți pentru cantități geometrice, cum ar fi volumul, și astfel a fost dobândită înțelegerea spațiu-timpului reprezentat de o astfel de stare. (Ceea ce este necunoscut în prezent este modul în care teoria se referă la relativitatea generală într-o limită clasică.) Dacă baza buclei nu este echivalentă unitar cu baza tridimensională atunci (dacă este corectă), ea oferă de asemenea o imagine în care spațiul este nu fundamental, ci rezultatul unei realități mai elementare: în acest caz, rețeaua de spin. Rovelli susține că și acesta este o formă de relaționism.
O întrebare strâns legată este ridicată de Baez în discuția sa despre „teoria câmpului topologic”. Aceasta este o abordare a gravitației cuantice care se îndepărtează de spațiu-timpul de fundal prin folosirea unei analogii – exprimată în „teoria categoriilor” – între proprietățile topologice ale unui spațiu-timp și formalismul cuantic. Aceasta permite construirea de modele de evoluții cuantice, care implică schimbări topologice, satisfăcând un set de axiome adecvate, fără a vă îngrijora detaliile dinamicii geometriei (cuantice). Analogia este foarte sugestivă și poate fi un indiciu pentru unificarea mecanicii cuantice și a relativității generale, dar are un preț: spațiul din teorie nu are proprietăți locale, cum ar fi o structură metrică sau cauzală, deci teoria nu poate fi întreaga poveste. După cum menționează Baez, ideile au fost utile în gravitația cuantică canonică pentru a studia dinamica în analogie cu abordarea Feynman a teoriei câmpului cuantic: se calculează sume pe căi prin care suprafețele pot interacționa prin ramificare și îmbinare – „spume de spin”.
O întrebare filosofică importantă este modul în care structura cauzală a spațiu-timpului urmează să fie integrată în acest tip de teorie. Cauza este o temă perenă pentru filosofi: de la Aristotel, până la Hume și descendenții săi sceptici, care susțin că legătura este doar o „conjuncție constantă” de un fel; la conturile contemporane în termeni subjunctivi – „A cauzează B doar în cazul în care dacă A nu s-ar fi întâmplat atunci nici B nu s-ar fi întâmplat” – sau pe considerente statistice, la înțelegerea structurii cauzale în relativitate. Se pare că acest lucru nu este un subiect care este bine înțeles în gravitația cuantică, dar trebuie abordat de filozofi. O altă problemă de interes filosofic se referă aici la schimbarea topologiei care stă la baza teoriei. Filosofii au considerat rareori posibilitatea exotică a topologiei spațiu-timpului în schimbarep, dar este o posibilitate cu relevanță pentru unele aspecte filosofice tradiționale, de exemplu, unitatea spațiului „revendicată de Aristotel, Descartes și Kant”.
Soarta spațiu-timpului în multe abordări ale subiectului este că structura clasică a spațiu-timpului (liber, o metrică semi-rimaniană pe o varietate continuă) nu mai e valabilă. Butterfield și Isham tratează mai mult consecințele diferitelor programe și speculații asupra noțiunii de spațiu. Frecvente pentru aceste programe și speculații este abordarea despre câmpul gravitațional în gravitația cuantică „fluctuantă”. Dar poate asta să aibă sens? Weinstein (un filosof) ia această idee naivă în serios. El susține că nu este posibil fără ca teoria să nu capteze toate fenomenele gravitaționale observabile. Ideea principală din spatele criticilor sale este că fluctuațiile în câmpul gravitațional implică fluctuații ale structurii spațio-temporale și, prin urmare, cauzală a lumii. Dar este greu să vedem cum putem înțelege relațiile canonice de comutație și, prin urmare, cuantificăm orice în absența unei structuri cauzale stabile.
Sursa: Craig Callender, Nick Huggett, Physics meets philosophy at the Planck scale
Lasă un răspuns