Знаймо

Додати знання

приховати рекламу

Цей текст може містити помилки.

Квантова гравітація



План:


Введення

Квантова гравітація - напрям досліджень в теоретичної фізики, метою якого є квантове опис гравітаційної взаємодії (і, в разі успіху - об'єднання таким чином гравітації з іншими трьома фундаментальними взаємодіями, тобто побудова т. н. "Теорії всього").

Короткий огляд різних сімейств елементарних і складових частинок, і теорії, що описують їх взаємодії. Ферміони ліворуч, Бозони справа. (Пункти на зображенні клікабельні)

1. Проблеми створення

Незважаючи на активні дослідження, теорія квантової гравітації поки не побудована. Основні труднощі в її побудові полягає в тому, що дві фізичні теорії, які вона намагається зв'язати воєдино - квантова механіка і загальна теорія відносності (ЗТВ), - спираються на різні набори принципів. Так, квантова механіка формулюється як теорія, що описує еволюцію тимчасову фізичних систем (наприклад атомів або елементарних часток) на тлі зовнішнього простору-часу. У ОТО зовнішнього простору-часу немає - воно саме є динамічною змінною теорії, що залежить від характеристик знаходяться в ньому класичних систем.

При переході до квантової гравітації як мінімум потрібно замінити системи на квантові (тобто здійснити квантування), при цьому права частина рівнянь Ейнштейна - тензор енергії-імпульсу матерії - стає квантовим оператором. Виникаюча зв'язок вимагає якогось квантування геометрії самого простору-часу, причому фізичний зміст такого квантування абсолютно неясний і скільки-небудь успішна несуперечлива спроба його проведення відсутній [1].

Навіть спроба провести квантування лінеаризовану класичної теорії гравітації (ЗТВ) наштовхується на численні технічні труднощі - квантова гравітація виявляється неперенорміруемой теорією. Ситуація посилюється тим, що прямі експерименти в галузі квантової гравітації, через слабкість самих гравітаційних взаємодій, недоступні сучасними технологіями. У зв'язку з цим в пошуку правильного формулювання квантової гравітації доводиться поки спиратися тільки на теоретичні викладення.

Loop quantum gravity.jpg

2. Перспективні кандидати

Два основних напрямки, які намагаються побудувати квантову гравітацію, - це теорія струн і петлевая квантова гравітація.

У першій з них замість частинок і фонового простору-часу виступають струни і їх багатовимірні аналоги - Брани. Для багатовимірних завдань Брани є багатовимірними частками, але з точки зору частинок, що рухаються усередині цих бран, вони є просторово-часовими структурами.

У другому підході робиться спроба сформулювати квантову теорію поля без прив'язки до просторово-тимчасовому фону, простір і час за цією теорією складаються з дискретних частин. Ці маленькі квантові осередки простору певним способом з'єднані один з одним, так що на малих масштабах часу і довжини вони створюють строкату, дискретну структуру простору, а на великих масштабах плавно переходять в безперервне гладке простір-час. Хоча багато космологічні моделі можуть описати поведінку всесвіту лише починаючи від планковской часу після Великого вибуху, петлевая квантова гравітація може описати сам процес вибуху, і навіть заглянути далі. Петльова квантова гравітація, можливо, дозволить описати всі частинки Стандартної моделі, не вимагаючи для пояснення їх мас введення бозона Хіггса [ ].

Основною проблемою тут є вибір координат. Можна сформулювати і загальну теорію відносності в бескоордінатной формі (наприклад, за допомогою зовнішніх форм), однак обчислення тензора Рімана здійснюються тільки в конкретній метриці. Любош Мотль - один з найактивніших і дотепних пропагандистів теорії струн - з цього приводу висловився так, що говорити, наприклад, про "фонової незалежності" пропагатор спінової мережі петлевий теорії гравітації без вказівки одиничного стану - те ж саме, що обчислювати ряд Тейлора в точці х 0 без вказівки х 0.

Ще однією перспективною теорією, яка знімає заперечення Л. Мотл, є причинний динамічна тріангуляція. У ній просторово-часове різноманіття будується з елементарних евклідових симплексом ( трикутник, тетраедр, пентахор) з урахуванням принципу причинності. Чотиривимірного і псевдоевклидовой простору-часу в макроскопічних масштабах в ній не постулюється, а є наслідком теорії.


2.1. Інші підходи

Існують незліченну кількість підходів до квантової гравітації. Підходи розрізняються залежно від характеристик залишаються незмінними і тих які змінюються. [2] [3] Приклади включають:

  • Акустична метрика та інші аналогові моделі гравітації
  • Асимптоматична безпека
  • Причинний динамічна тріангуляція [4]
  • Causal sets [5]
  • Теорія полів груп [6]
  • MacDowell-Mansouri дію
  • Некомутативних геометрія.
  • Інтеграл Шляхи модель Квантова космологія [7]
  • Обчислення Реггі
  • Мережа струнної рідини що призводить до безщільна спіральності 2 збуджень без будь-яких інших безщільна збуджень [8]
  • Сверхжідкіе вакуум або теорія BEC вакууму
  • Супергравітації
  • Твістор моделі [9]

Примітки

  1. Більше того, наївний "гратковий підхід" до квантування простору-часу, як виявляється, не допускає правильного граничного переходу в теорії калібрувальних полів при устремлінні кроку решітки до нуля, що було відзначено в 1960-ті рр.. Брайсом Девітте і широко враховується нині при проведенні граткових розрахунків в квантової хромодинамике.
  2. Isham Christopher J. Canonical Gravity: From Classical to Quantum - Springer, 1994. - ISBN 3-540-58339-4.
  3. Sorkin, Rafael D. (1997). "Forks in the Road, on the Way to Quantum Gravity". International Journal of Theoretical Physics 36 (12): 2759-2781. DOI : 10.1007/BF02435709 - dx.doi.org/10.1007/BF02435709. Bibcode : 1997IJTP ... 36.2759S - adsabs.harvard.edu/abs/1997IJTP...36.2759S.
  4. Loll, Renate (1998). " Discrete Approaches to Quantum Gravity in Four Dimensions - www.livingreviews.org/lrr-1998-13 ". Living Reviews in Relativity 1: 13. Bibcode : 1998LRR ..... 1 ... 13L - adsabs.harvard.edu/abs/1998LRR.....1...13L. Перевірено 2008-03-09.
  5. Sorkin Rafael D. Lectures on Quantum Gravity - Springer, 2005. - ISBN 0-387-23995-2.
  6. See Daniele Oriti and references therein.
  7. Hawking Stephen W. 300 Years of Gravitation - Cambridge University Press, 1987. - P. 631-651. - ISBN 0-521-37976-8. .
  8. Wen 2006
  9. See ch. 33 In Penrose 2004 and references therein.

Цей текст може містити помилки.

Схожі роботи | скачати

Схожі роботи:
Евклидова квантова гравітація
Канонічна квантова гравітація
Петльова квантова гравітація
Гравітація
Гравітація Місяця
Гравітація з масивним Гравітоном
Квантова фізика
Квантова теорія
Квантова спостережувана
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru