Kvantová gravitácia je celkový pojem pre teórie, ktoré sa snažia zjednotiť gravitáciu s ostatnými základné sily fyziky (ktoré sú už zjednotené). Spravidla predstavuje teoretickú entitu, graviton, čo je virtuálna častica, ktorá sprostredkuje gravitačnú silu. To oddeľuje kvantovú gravitáciu od určitých ďalších zjednotených teórií poľa - aj keď v spravodlivosť, niektoré teórie, ktoré sa zvyčajne klasifikujú ako kvantová gravitácia, nemusia nevyhnutne vyžadovať gravitón.
Čo je Graviton?
Štandardný model kvantovej mechaniky (vyvinutý v rokoch 1970 až 1973) predpokladá, že ostatné tri základné sily fyziky sú sprostredkované virtuálnymi bozónmi. Fotóny sprostredkujú elektromagnetickú silu, bozóny W a Z sprostredkovávajú slabú jadrovú silu a gluóny (ako napr. kvarky) sprostredkujú silné jadrové sily.
Gravitácia by teda sprostredkovala gravitačnú silu. Ak sa zistí, očakáva sa, že gravitácia bude bezhmotná (pretože pôsobí okamžite na veľké vzdialenosti) a má rotáciu 2 (pretože gravitácia je tenzorové pole druhého stupňa).
Je dokázaná kvantová gravitácia?
Hlavným problémom pri experimentálnom testovaní akejkoľvek teórie kvantovej gravitácie je to, že úrovne energie potrebné na pozorovanie dohadov sú v súčasných laboratórnych experimentoch nedosiahnuteľné.
Aj teoreticky sa kvantová gravitácia stretáva s vážnymi problémami. Gravitácia je v súčasnosti vysvetlená prostredníctvom internetu teória všeobecnej relativity, čo vytvára veľmi odlišné predpoklady o vesmíre v makroskopickom meradle, ako sú predpoklady kvantovej mechaniky v mikroskopickom meradle.
Pokusy o ich kombináciu sa vo všeobecnosti stretávajú s „problémom renormalizácie“, v ktorom sa súčet všetkých síl nezruší a vyústi do nekonečnej hodnoty. V kvantovej elektrodynamike sa to občas stalo, ale matematiku bolo možné znovu premeniť, aby sa tieto problémy odstránili. Takáto renormalizácia nefunguje pri kvantovej interpretácii gravitácie.
Predpoklady kvantovej gravitácie sú vo všeobecnosti také, že takáto teória sa ukáže byť jednoduchá a elegantná, tak veľa fyzikov sa pokúša pracovať dozadu, predpovedanie teórie, ktorá by podľa nich mohla zodpovedať symetrii pozorovanej v súčasnej fyzike a potom zistiť, či tieto teórie fungujú.
Niektoré unifikované teórie poľa, ktoré sú klasifikované ako teórie kvantovej gravitácie, zahŕňajú:
- Teória strún / Teória superstringov / M-teória
- supergravity
- Slučka kvantovej gravitácie
- Twistorova teória
- Nevyhovujúca geometria
- Euklidovská kvantová gravitácia
- Wheeler-deWittova rovnica
Samozrejme je celkom možné, že ak existuje kvantová gravitácia, nebude to ani jednoduché, ani elegantné, v takom prípade sa k týmto pokusom pristupuje s nesprávnymi predpokladmi a pravdepodobne by boli nepresné. Iba čas a experimenty to určite oznámia.
Je tiež možné, ako niektoré z vyššie uvedených teórií predpovedajú, že pochopenie kvantovej gravitácie nebude iba konsolidujú teórie, ale skôr zavedú zásadne nové chápanie vesmíru a Čas.
Upravil Anne Marie Helmenstine, Ph. D.