Η κβαντική βαρύτητα είναι ένας γενικός όρος για τις θεωρίες που προσπαθούν να ενοποιήσουν τη βαρύτητα με την άλλη θεμελιώδεις δυνάμεις της φυσικής (οι οποίες είναι ήδη ενωμένες μαζί). Διαθέτει γενικά μια θεωρητική οντότητα, ένα βαρύτονο, το οποίο είναι ένα εικονικό σωματίδιο που μεσολαβεί στη βαρυτική δύναμη. Αυτό διαφοροποιεί την κβαντική βαρύτητα από ορισμένες άλλες ενοποιημένες θεωρίες πεδίου - αν και, στο δίκαιη, μερικές θεωρίες που ταξινομούνται συνήθως ως κβαντική βαρύτητα δεν απαιτούν αναγκαστικά ένα graviton.
Τι είναι ο Graviton;
Το πρότυπο μοντέλο της κβαντομηχανικής (που αναπτύχθηκε μεταξύ 1970 και 1973) δηλώνει ότι οι άλλες τρεις θεμελιώδεις δυνάμεις της φυσικής μεσολαβούν από εικονικά μποζόνια. Τα φωτόνια διαμεσολαβούν στην ηλεκτρομαγνητική δύναμη, τα μποζόνια W και Z διαμεσολαβούν στην αδύναμη πυρηνική δύναμη και οι γλουτόνες (όπως το κουάρκ) μεσολαβούν στην ισχυρή πυρηνική δύναμη.
Επομένως, το βαρύτονο θα μεσολαβεί στη βαρυτική δύναμη. Αν βρεθεί, το βαρύτονο αναμένεται να είναι άζωτο (διότι δρα ακαριαία σε μεγάλες αποστάσεις) και έχει περιστροφή 2 (επειδή η βαρύτητα είναι ένα δεύτερο πεδίο δεικτών τάσης).
Είναι αποδεδειγμένη η Κβαντική Σοβαρότητα;
Το κύριο πρόβλημα στην πειραματική δοκιμή οποιασδήποτε θεωρίας της κβαντικής βαρύτητας είναι ότι τα επίπεδα ενέργειας που απαιτούνται για την παρατήρηση των εικασιών είναι ανέφικτα σε τρέχοντα εργαστηριακά πειράματα.
Ακόμα και θεωρητικά, η κβαντική βαρύτητα εκδηλώνεται σε σοβαρά προβλήματα. Η βαρύτητα εξηγείται αυτή τη στιγμή μέσω του θεωρία της γενικής σχετικότητας, η οποία κάνει πολύ διαφορετικές υποθέσεις για το σύμπαν σε μακροσκοπική κλίμακα από αυτές που κατασκευάζονται από την κβαντική μηχανική σε μικροσκοπική κλίμακα.
Οι προσπάθειες συνδυασμού τους γενικά εντάσσονται στο "πρόβλημα επανανομικοποίησης", στο οποίο το άθροισμα όλων των δυνάμεων δεν ακυρώνεται και έχει ως αποτέλεσμα μια άπειρη αξία. Στην κβαντική ηλεκτροδυναμική, αυτό συνέβη περιστασιακά, αλλά θα μπορούσαμε να επαναριθμήσουμε τα μαθηματικά για να καταργήσουμε αυτά τα ζητήματα. Αυτή η αναδιάρθρωση δεν λειτουργεί σε μια κβαντική ερμηνεία της βαρύτητας.
Οι υποθέσεις της κβαντικής βαρύτητας είναι γενικά ότι μια τέτοια θεωρία θα αποδειχθεί τόσο απλή όσο και κομψή, τόσοι πολλοί φυσικοί επιχειρούν να εργαστούν προς τα πίσω, προβλέποντας μια θεωρία που αισθάνεται ότι μπορεί να ερμηνεύσει τις συμμετρίες που παρατηρούνται στην τρέχουσα φυσική και στη συνέχεια να δούμε αν αυτές οι θεωρίες λειτουργούν.
Μερικές ενοποιημένες θεωρίες πεδίου που ταξινομούνται ως θεωρίες κβαντικής βαρύτητας περιλαμβάνουν:
- Θεωρία στοιχειοσειρών / θεωρία Superstring / M-θεωρία
- Υπερβαρύτητα
- Κβαντική βαρύτητα βρόχου
- Θεωρία Twistor
- Μη μετακινούμενη γεωμετρία
- Ευκλείδεια κβαντική βαρύτητα
- Εξίσωση Wheeler-deWitt
Φυσικά, είναι πλήρως πιθανό ότι αν υπάρχει κβαντική βαρύτητα, δεν θα είναι ούτε απλή ούτε κομψή, στην οποία περίπτωση οι προσπάθειες αυτές προσεγγίζονται με ελαττωματικές υποθέσεις και, πιθανόν, θα ήταν ανακριβής. Μόνο ο χρόνος και ο πειραματισμός θα πει σίγουρα.
Είναι επίσης δυνατό, όπως προβλέπουν ορισμένες από τις παραπάνω θεωρίες, ότι η κατανόηση της κβαντικής βαρύτητας δεν θα γίνει απλώς εδραιώνει τις θεωρίες, αλλά μάλλον θα εισαγάγει μια θεμελιωδώς νέα αντίληψη του χώρου και του χρόνος.
Επεξεργάστηκε από Anne Marie Helmenstine, Ph. D.