Квантовата гравитация е общ термин за теории, които се опитват да унифицират гравитацията с другата основни сили на физиката (които вече са обединени заедно). По принцип той поставя теоретична единица, гравитон, който е виртуална частица, която посредничи върху гравитационната сила. Това е, което отличава квантовата гравитация от някои други обединени теории на полето, въпреки че, в справедливост, някои теории, които обикновено са класифицирани като квантова гравитация, не изискват задължително а гравитон.
Какво представлява Гравитон?
Стандартният модел на квантовата механика (разработен между 1970 и 1973 г.) постулира, че останалите три основни сили на физиката са опосредствани от виртуални бозони. Фотоните медиират електромагнитната сила, W и Z бозоните посредничат слабата ядрена сила и глуоните (като напр. кварки) посредничи на силната ядрена сила.
Следователно гравитонът би опосредствал гравитационната сила. Ако бъде открит, гравитонът се очаква да бъде безмасов (защото действа мигновено на големи разстояния) и ще има въртене 2 (защото гравитацията е тензорно поле от втори ранг).
Доказана ли е квантовата гравитация?
Основният проблем при експерименталното тестване на всяка теория на квантовата гравитация е, че енергийните нива, необходими за наблюдение на предположенията, са непостижими при настоящите лабораторни експерименти.
Дори теоретично квантовата гравитация среща сериозни проблеми. В момента гравитацията се обяснява чрез теория на общата относителност, което прави много по-различни предположения за Вселената в макроскопичен мащаб от тези, направени от квантовата механика в микроскопичния мащаб.
Опитите за комбинирането им обикновено попадат в "проблема с пренорматизацията", в който сумата от всички сили не отменя и води до безкрайна стойност. В квантовата електродинамика това се случваше от време на време, но човек може да пренормилира математиката, за да премахне тези проблеми. Подобна пренормализация не работи при квантова интерпретация на гравитацията.
Предположенията за квантовата гравитация обикновено са, че такава теория ще се окаже едновременно проста и елегантна, затова много физици се опитват да работят назад, прогнозирайки теория, която според тях може да отчита симетриите, наблюдавани в настоящата физика, и след това да види дали тези теории работят.
Някои обединени теории на полето, които са класифицирани като теории на квантовата гравитация, включват:
- Теория на струните / Теория на суперструните / М-теория
- свръхгравитацията
- Квантова гравитация на веригата
- Теория на Twistor
- Некоммутативна геометрия
- Евклидова квантова гравитация
- Уравнение на Уилър-деУит
Разбира се, напълно е възможно, ако съществува квантова гравитация, тя няма да бъде нито проста, нито елегантна, в този случай тези опити се подхождат с грешни предположения и вероятно биха били неточни. Само времето и експериментите ще покажат със сигурност.
Възможно е също така, както някои от горните теории предвиждат, че разбирането на квантовата гравитация няма просто консолидират теориите, но по-скоро ще въведат принципно ново разбиране за пространството и време.
Редактиран от Ан Мари Хелменстин, д-р