Квантовое описание гравитационного взаимодействия до сих пор не осуществлено вполне удовлетворительным образом. Вместе с тем, квантовая природа всех прочих взаимодействий, по-видимому, этого требует.

В 1994 Стивен Хокинг и Роджер Пенроуз прочли цикл публичных лекций по общей теории относительности в Институте Математических Наук имени Исаака Ньютона при Кембриджском университете. Наш журнал представляет вам выдержки из этих лекций, выпущенных в этом году издательством Princeton University Press под названием "Природа пространства и времени", которые позволяют сравнить взгляды этих двух ученых.

Несмотря на очевидную практическую полезность концепции времени, часто утверждают, что времени не существует. Я придерживаюсь противоположной точки зрения: давайте представим, что время действительно существует, и Вселенная описывается квантовым состоянием, подчиняющимся обычной, зависящей от времени, квантовой механике. Согласование эту простой картины с известными фактами о нашей Вселенной оказывается нетривиальной задачей, но, принимая ее всерьез мы можем обнаружить глубокие факты о фундаментальной природе реальности. Стрела времени находит правдоподобное объяснение во «Вселенной Гераклита», описываемой квантовым состоянием вечно эволюционирующем в бесконечномерном гильбертовом пространстве.

В квантовой теории гравитации сама геометрия пространства-времени должна беспрерывно флуктуировать, так что может стереться даже различие между прошлым и будущим. По-видимому, среди фундаментальных сил природы гравитация отличается особым статусом. Другие силы, например электромагнитные, действуют в пространстве-времени, которое служит простым вместилищем физических событий, декорацией, на фоне которой они происходят. Совершенно иной характер имеет гравитация. Она не является силой, действующей на пассивном фоне пространства и времени; скорее, она представляет собой искажение самого пространства-времени. Гравитационное поле — это «кривизна» пространства-времени. Таковы представления о гравитации, установленные А. Эйнштейном в результате тяжелейшей, как он сам говорил, работы в его жизни.

Уравнение Дирака для электрона стало для физики поворотным пунктом во многих отношениях. В 1928 году, когда Дирак предложил свое уравнение, из всех элементарных частиц науке были известны лишь электроны, протоны и фотоны. Свободные уравнения Максвелла описывают фотоны, предсказанные Эйнштейном в 1905 году. Эта ранняя работа была постепенно развита Эйнштейном, Бозе и другими, и 1927 году Иордан и Паули создали полную математическую схему для описания свободных фотонов путем введения квантования в максвелловскую теорию свободного поля. Казалось также, что протон, как и электрон, достаточно хорошо описывается уравнением Дирака. В теорию Дирака отлично укладывалось электромагнитное взаимодействие, описывающее, как воздействуют фотоны на электроны и протоны, благодаря идее калибровки (введенной Вейлем в 1918 году). Начало формулировке полной теории электронов (или протонов), взаимодействующих с фотонами (т.е. квантовой электродинамике), было положено самим Дираком в 1927 году . Таким образом, казалось, что имеются под руками все более или менее основные средства для описания всех частиц, существующих в Природе, а также наиболее очевидных взаимодействий между ними.