Ca o definiție superficială, gravitația cuantică este încercarea fizicilor de a reconcilia teoriile relativității generale (RG) cu mecanica cuantică. Steven Weinstein rezumă ca fiind „o teorie fizică ce descrie interacțiunile gravitaționale ale materiei și energiei, în care materia și energia sunt, de asemenea, descrise de teoria cuantică.“ Există multe teorii ale gravitației cuantice dar, cum subliniază Callender și Huggett, acest lucru este o alegere empirică, mai degrabă decât una logică. În cele din urmă, o cuantificare a gravitației prin RG convine mai mult în special celor din tabăra gravitației cuantice canonice (GCC), unde o anumită metodă de cuantizare este necesară pentru spațiu.
Spre deosebire de alte teorii moderne din fizică, unde a fost atins un consens în teorie, gravitația cuantică are un număr de programe de cercetare alternative care caută o ipoteză de bază jonglând frecvent cu ipoteze auxiliare. Trei dintre cele mai populare programe de cercetare ale gravităției cuantice pe parcursul istoriei sale scurte includ teoria semi-clasică, teoria corzilor și gravitația cuantică canonică.
Una dintre încercările anterioare de reconciliere a cuanticii cu gravitația a apărut în anii 1960 și este cunoscută sub numele de teoria semi-clasică: În această teorie, în ecuațiile Einstein tensorul energiei de stres ia o valoare de așteptare dată de starea cuantică a densității energetice, a densității de impuls și a stresului atât în materie, cât și în câmpuri.
Deși teoria semi-clasică a fost rapid înțeleasă ca fiind problematică, ea a fost văzută ca un dispozitiv euristic excelent pentru alimentarea problemei gravitației cuantice. Această teorie, alături de alte dileme, cum ar fi dezbaterea cuantificării, a determinat necesitatea unor teorii mai robuste despre gravitația cuantică.
Spre deosebire de forțele slabe, puternice și electromagnetice, gravitația este singura dintre cele patru forțe fundamentale care conduce la o teorie nerenormalizabilă atunci când se cuantizează. Teoria corzilor (TC) s-a dezvoltat în speranța de a uni teoria câmpului cuantic (TCC) cu RG renunțând la noțiunea de particule punctuale din TCC în favoarea obiectelor unidimensionale extinse, cunoscute sub numele de corzi. Toate particulele sunt reprezentate, prin urmare, prin modurile lor de vibrație unice. Unul dintre beneficiile acestei teorii este că gravitația este inclusă printre celelalte forțe fundamentale; totuși, pentru a atinge acest obiectiv unificator, există câteva efecte secundare ciudate – și anume adăugarea a șapte (în prezent) alte dimensiuni spațiale necesare pentru a face teoria matematic. O altă componentă esențială a teoriei corzilor este supersimetria ceea ce sugerează unificarea cuarcilor up și down și ruperea simetriei. electroslabe Potrivit Witten, obiectivul următor pentru acceleratoare de particule este de a găsi această supersimetriei evaziv.
Pentru ca teoria corzilor să fie o teorie cuantică relativistă, ea necesită câteva ingrediente: constante fundamentale, cum ar fi viteza luminii, ℏ/2, și constanta gravitațională a lui Newton. Din aceasta se poate deduce lungimea și masa Planck care, la această dimensiune, devin benefice pentru controlul tensiunii corzilor, precum și pentru a netezi diagramele Feynman. Rezultatul este o predicție și includerea gravitației care implementează o particulă de spin-2 fără masa, eliminând astfel singularitățile problematice ale diagramelor Feynman în TCC.
Este interesant de observat că aceste corzi urmează o geodezică a luminii, orbita acestei corzi (în acest exemplu, coardă închisă) este un tub bidimensional sau „suprafață a universului” în spațiutimp.
RG rezultă din TC ca limită redusă a energiei; acesta este un punct cheie conceptual care poartă numeroase ramificații filosofice, elaborate în profunzime de Butterfield și Isham. În cazul în care TC sau încorporarea mai recentă a teoriei M vor deveni mai teoretice în deceniile următoare, tranziția de la particule punctuale gravând o linie a universului unidimensională spre deosebire de tubul bidimensional al teoriei corzilor ar oferi filozofilor fizicii multe aspecte de discutat.
Sursa: Sean Lorenz, A Causious Ontology of Spacetime in Quantum Gravity
Lasă un răspuns