Dacă spațiu-timpul este fundamental discret sau nu, este de o importanță centrală pentru dezvoltarea teoriei gravitației cuantice. Dacă descrierea fundamentală a spațiu-timpului este discretă, reprezentată în mod obișnuit în termeni de graf sau rețea, atunci netezimea aparentă a geometriei pe scale mari ar trebui să fie imperfectă – ar trebui să aibă defecte. Aici, analizăm un model pentru defectele spațiu-timp și rezumăm constrângerile asupra prevalenței acestor defecte care pot fi derivate din observație.
O teorie a gravitației cuantice este necesară pentru a descrie comportamentul cuantic al spațiului și a timpului și pentru a înțelege ce se întâmplă în câmpurile gravitaționale puternice, când curbura ajunge la regimul Planck. Găsirea acestei teorii lipsă a gravitației cuantice este una dintre marile probleme deschise în fizica teoretică de astăzi și se referă la cele mai fundamentale ingrediente ale teoriilor noastre existente: spațiu-timp și curbura sa, zona de lucru a fizicii.
Dar relativitatea generală se află încă în afara teoriilor câmpului cuantic ale modelului standard, ca o teorie clasică. Nu există până în prezent niciun mod cunoscut de cuplare consistentă a unei teorii clasice la o teorie cuantică, și nici nu știm cum să cuantizăm gravitația. În timp ce mai multe abordări teoretice sunt urmărite cu succes, acest succes a fost până acum exclusiv din perspectiva coerenței matematice, iar legătura dintre aceste abordări și realitate este încă neclară.
Problema de a rezolva tensiunea între teoria câmpului cuantic și relativitatea generală este mai mult decât o neliniște estetică. Această tensiune semnalează faptul că înțelegerea noastră despre natură este incompletă, dar oferă și o oportunitate de a ne îmbunătăți teoriile. Teoria lipsă a gravitației cuantice are potențialul de a revoluționa înțelegerea noastră a spațiului, a timpului și a materiei.
Progresul asupra teoriei gravitației cuantice a fost totuși lent. Problema a fost cunoscută de mai bine de 80 de ani. De atunci, am ajuns la o mulțime de idei despre natura problemei, dar marele progres s-a lăsat așteptat. Alături de dificultățile tehnice, motivul progresului lent este lipsa ghidării experimentale. Posibilității ca fenomenele gravitaționale cuantice să fie observabile nu i s-a acordat prea mult atenție până la sfârșitul anilor ’90, și chiar și acum conștientizarea că această posibilitate există este se pierde lent în mintea comunității. Cu toate acestea, fără a se ajunge la o legătură cu observarea, nicio teorie a gravitației cuantice nu poate fi vreodată acceptată ca o descriere validă a naturii.
În absența unei teorii pe deplin dezvoltate, această căutare a unor consecințe observabile se realizează prin dezvoltarea unor modele fenomenologice. Astfel de modele parametrizează proprietățile pe care teoria gravitației cuantice le-ar putea avea în scopul de a permite testarea experimentală sau cel puțin constrângerea prezenței acestor proprietăți. Aceasta, la rândul său, ghidează dezvoltarea teoriei. Observațiile generale ale modelelor fenomenologice pentru gravitația cuantică pot fi găsite în [1, 2].
În multe abordări ale gravitației cuantice – cum ar fi seturi cauzale, spume de spin, triunghiulări dinamice cauzale, gravitația cuantică în buclă și scenariile gravitaționale emergente și induse bazate pe analogii de materie condensată-spațiu-timp sunt fundamental discrete și geometria netedă a fundalului pe care o vedem apare ca o aproximare la energii joase și distanțe mari [3]. În acest caz, se așteaptă ca geometria aparent netedă a fundalului să fie imperfectă și să aibă defecte, doar pentru că perfecțiunea ar necesita explicații suplimentare.
Există mai multe modele propuse pentru defectele spațiu-timp. [4, 5]
Sursa: ”Theory and Phenomenology of Space-Time Defects”, de Sabine Hossenfelder, licența Creative Commons, în Experimental Tests of Quantum Gravity and Exotic Quantum Field Theory Effects, Advances in High Energy Physics · June 2014, DOI: 10.1155/2014/192712. Traducere și adaptare: Nicolae Sfetcu
Teoria relativității – Relativitatea specială și relativitatea generală
de Albert Einstein Traducere de Nicolae Sfetcu ”Prezenta carte este destinată, pe cât posibil, să ofere o perspectivă exactă asupra teoriei relativității acelor cititori care, din punct de vedere științific și filosofic general, sunt interesați de teorie, dar care nu … Citeşte mai mult
Fizica fenomenologică – Compendiu – Volumul 1
Un compendiu care se dorește a fi exhaustiv pentru domeniul fizicii, cu accent pe explicarea fenomenelor și aplicațiilor practice. O carte pentru studiul personal, concisă și ușor de citit, care clarifică aceste teorii ale fizicii, cel mai important domeniu al … Citeşte mai mult
De la Big Bang la singularități și găuri negre
Singularitățile la care se ajunge în relativitatea generală prin rezolvarea ecuațiilor lui Einstein au fost și încă mai sunt subiectul a numeroase dezbateri științifice: Există sau nu, singularități? Big Bang a fost o singularitate inițială? Dacă singularitățile există, care este … Citeşte mai mult
Lasă un răspuns