Квантово-механическое описание микромира основывается на соотношении неопределённости, и принципе дополнительности. Суть соотношения неопределённости состоит в том, что невозможно с одинаковой точностью установить место и величину движения микрочастицы,   никогда нельзя одновременно точно знать оба параметра – координату и скорость. Только одно из этих двух свойств можно определить точно. Никогда нельзя одновременно знать, где находится частица и как быстро и в каком направлении она движется. Если ставится эксперимент, который точно показывает, где частица находится в данный момент, то движение нарушается в такой степени, что частицу после этого невозможно найти. И, наоборот, при точном измерении скорости нельзя определить место расположения частицы. Границы измерений, которые устанавливаются этим принципом, не могут быть преодолены путем совершенствования средств измерения. Принцип неопределенности считается фундаментальным квантовой механике. Анализируя соотношение неопределенности, Н. Бор выдвигает другой фундаментальный принцип квантовой механики – принцип дополнительности. Бор показал, что из-за соотношения неопределенности корпускулярная и волновая модели описания поведения квантовых объектов не входят в противоречие друг с другом, потому, что никогда не предстают одновременно. Если в одной экспериментальной ситуации проявляются корпускулярные свойства микрообъекта, то волновые свойства оказываются незаметными. В другой экспериментальной ситуации, наоборот, проявляются волновые свойства и не проявляются корпускулярные (в зависимости от постановки эксперимента микрообъект показывает либо корпускулярную природу, либо волновую, но не обе сразу). Эти две природы микрообъекта взаимно исключают друг друга, и в то же время должны быть рассмотрены как дополняющие друг друга. Содержание принципа дополнительности: понятие частицы и волны дополняют друг друга и в то же время противоречат друг другу, они являются дополняющими картинами происходящего.

14. Проблема времени в теории квантовой гравитации и в квантовой космологии

Основная трудность в построении теории квантовой гравитации заключается в том, что две физические теории, которые она пытается связать воедино, квантовая механика и общая теория относительности (ОТО) опираются на разные наборы принципов. Так, квантовая механика формулируется как теория, описывающая временну́ю эволюцию физических систем (например, атомов или элементарных частиц) на фоне внешнего пространства-времени. В ОТО внешнего пространства-времени нет, оно само является динамической переменной теории, зависящей от характеристик находящихся в нём систем. Два основных направления, пытающихся построить квантовую гравитацию – теория струн и петлевая квантовая гравитация. Многие космологические модели могут описать поведение вселенной, только начиная от планковского времени после Большого взрыва. Петлевая квантовая гравитация может описать сам процесс взрыва, и даже заглянуть дальше. Петлевая квантовая гравитация, возможно, позволит описать все частицы Стандартной модели. Последние исследования в области квантовой космологии включают в себя различные модели, сценарии «до Большого взрыва», оканчивающиеся одинаково - Большим взрывом, за которым следует инфляционная эпоха. Спекулятивность квантовой космологии: теории, включающие в себя квантовую гравитацию, лежащую в основе квантовой космологии, чрезвычайно трудны для проверки, что усложняют философские дискуссии, поскольку областью исследований теперь является вселенная как целое. На данный момент квантовая гравитация не построена (теория объединения 4-х типов взаимодействий не построена).