Kvantna gravitacija ukupan je pojam za teorije koje pokušavaju objediniti gravitaciju s drugom temeljne sile fizike (koji su već ujedinjeni zajedno). Obično postavlja teorijsku cjelinu, graviton, koja je virtualna čestica koja posreduje gravitacijsku silu. To razlikuje kvantnu gravitaciju od nekih drugih objedinjenih teorija polja - iako, u pravednost, neke teorije koje se obično klasificiraju kao kvantna gravitacija ne zahtijevaju nužno graviton.
Što je Graviton?
Standardni model kvantne mehanike (razvijen između 1970. i 1973.) postulira da su ostale tri temeljne sile fizike posreduju virtualni bozoni. Fotoni posreduju elektromagnetsku silu, a W i Z bozoni posreduju slabu nuklearnu silu i gluone (poput kvarkovi) posreduju jake nuklearne sile.
Dakle, graviton bi posredovao gravitacijskoj sili. Ako se nađe, očekuje se da će graviton biti bez mase (jer djeluje trenutačno na velikim daljinama) i da ima spin 2 (jer je gravitacija tenzorsko polje drugog reda).
Je li kvantna gravitacija dokazana?
Glavni problem eksperimentalnog testiranja bilo koje teorije kvantne gravitacije je taj što su razine energije potrebne za promatranje pretpostavki nedostižne u trenutnim laboratorijskim eksperimentima.
Čak i teoretski, kvantna gravitacija nailazi na ozbiljne probleme. Gravitacija je trenutno objasnjena putem Interneta teorija opće relativnosti, što daje vrlo različite pretpostavke o svemiru na makroskopskoj ljestvici od onih koje je napravila kvantna mehanika na mikroskopskoj ljestvici.
Pokušaji da ih kombiniramo općenito nailaze na "problem renormalizacije", u kojem zbroj svih sila ne poništava i rezultira beskonačnom vrijednošću. U kvantnoj elektrodinamici to se događalo povremeno, ali moglo se preispitati matematika da bi se uklonili ovi problemi. Takva renormalizacija ne djeluje u kvantnoj interpretaciji gravitacije.
Pretpostavke kvantne gravitacije općenito su da će se takva teorija pokazati jednostavnom i elegantnom, pa mnogi fizičari pokušavaju raditi unatrag, predviđajući teoriju za koju smatraju da bi mogla objasniti simetrije opažene u trenutnoj fizici i zatim vidjeti rade li te teorije.
Neke objedinjene teorije polja klasificirane kao teorije kvantne gravitacije uključuju:
- Teorija struna / Superstring teorija / M-teorija
- nadgravitacijska
- Kvantna gravitacija u petlji
- Twistor teorija
- Nekomunikacijska geometrija
- Euklidska kvantna gravitacija
- Wheeler-deWittova jednadžba
Naravno, potpuno je moguće da ako kvantna gravitacija postoji, neće biti ni jednostavna niti elegantna, u tom bi se slučaju ovim pokušajima pristupilo pogrešnim pretpostavkama i vjerojatno bi bilo netočan. Samo će vrijeme i eksperimentiranje reći sigurno.
Također je moguće, kako neke od gornjih teorija predviđaju, da razumijevanje kvantne gravitacije neće samo će konsolidirati teorije, već će uvesti temeljno novo razumijevanje prostora i vrijeme.
Uredio Anne Marie Helmenstine, dr. Sc.