¿Se necesita de la gravedad cuántica la teoría de cuerdas? Bashny.Net

"Simplemente creo que en la teoría de cuerdas: ha ocurrido demasiadas cosas buenas para ella era totalmente incorrecta. La gente no se muy bien su entienden, pero yo simplemente no creo en el gigante espacial propósito que se ha creado esta increíble cosa, y que no tenía nada que ver con el mundo real", — dijo edward Уиттен.

Sin duda, desde el punto de vista matemático no faltan increíbles, hermosos y elegantes teorías. Pero no todas son aptas para nuestro Universo físico. Parece que en cada una brillante idea, que describe con precisión lo que podemos observar y medir, cae por lo menos una brillante idea, que trata de describir la misma cosa, pero se queda en la raíz no válida. La semana pasada, nos preguntamos, que se reduce a aproximadamente la siguiente hecho.

Cuántica de la gravedad. Nos gustaría saber si hay algún progreso en esta área en los últimos cinco a diez años. Nosotros, el común de los mortales, parece que esta esfera de la pequeñez de подзастряла, y la teoría de cuerdas ha empezado a caer en забытие, ya que es difícil de comprobar y tiene 10^500 posibles soluciones. Si esto es cierto, o en algún lugar detrás de las escenas pasa un progreso, en el que la prensa simplemente no le presta atención?

En primer lugar, vale la pena pasar la mayor separación de la idea de la gravedad cuántica, la decisión de la teoría de cuerdas (o de la solución propuesta) y otras alternativas.





Comenzaremos con el Universo que conocemos y amamos. Por un lado, hay una teoría general de la relatividad de nuestra teoría de la gravedad. Ella afirma que en lugar de ser un simple acción a distancia, como legado de newton, cuando todas las masas en todos los lugares donde ejercen fuerzas entre sí inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre ellos, se basa en un mecanismo más delgado.

La masa, como einstein estableció con el principio de equivalencia y E=mc^2, en 1907, fue una de las formas de la energía en el Universo. Esta energía, a su vez, deforma el propio tejido del espacio-tiempo, cambiando la trayectoria de movimiento de todos los objetos y cambiando lo que el observador pueda ver en forma de картезианской de la cuadrícula. Los objetos no se aceleran mediante la invisible fuerza, sino que viajan por el camino, por la influencia de las diferentes formas de la energía en el Universo.

Es la gravedad.





Por otro lado, tenemos otras leyes de la naturaleza: cuánticos. Hay electromagnetismo, que los eléctricamente las partículas cargadas, su movimiento, y en el que se describe el vector de la fuerza el fotón, que interviene en estas interacciones y nos da el fenómeno de que nos conectamos con электростатикой y el magnetismo. También hay dos nucleares de la fuerza: la debilidad de la fuerza nuclear, responsable de fenómenos como la desintegración radiactiva, y la fuerte nucleares de la fuerza que mantiene a los núcleos atómicos y permite existir протонам y нейтронам.

Los cálculos de estas fuerzas se producen normalmente en el plano espacio-tiempo, con el que cada estudiante empieza a estudiar la teoría cuántica de campos. Pero esto no es suficiente, cuando estamos presentes en искривленном el espacio, tal como lo dicta la teoría general de la relatividad.





"Ahora, pues, dices, vamos a realizar el cálculo de nuestra teoría de los campos en el fondo del espacio curvado!". Esto se conoce como полуклассическая la gravedad, y este tipo de cálculo nos permite contar las cosas como radiación de hawking. Pero incluso esto tiene en el horizonte la de un agujero negro, y no donde la gravedad será en todo su esplendor. Hay un montón de físicos de los casos, en los que nos sería útil la teoría cuántica de la gravedad, y todos ellos relacionados con la física en el meollo de la escala en pequeñas distancias.

Que, por ejemplo, sucede en las regiones centrales de los agujeros negros? Usted puede pensar, dice, "oh, allí mismo singularidad", pero la singularidad no es tanto un punto de infinita densidad, cuánto el caso en que una herramienta matemática de la teoría general de la relatividad emite absurdas respuestas a preguntas acerca de las capacidades y fuerzas. Lo que ocurre cuando un electrón pasa a través de la doble rendija? Pasa si el campo gravitacional a través de ambas rendijas? O a través de uno? Teoría general de la relatividad no dice nada a este respecto.

Se considera que debe ser una teoría cuántica de la gravedad, que le explicará estos y otros problemas inherentes en "suave" de la teoría de la gravedad como de la TGR. Para explicar lo que sucede en los torneos en presencia de la gravedad de las fuentes o de las masas, — necesitamos cuántica, discreto, es decir, construida en partículas de la teoría de la gravedad.

Gracias a las propiedades de la TGR, algo que ya sabemos.

Conocidos cuánticos de la fuerza determina la acción de las partículas, conocidas como бозоны, o una partícula con una serie de espino. Los fotones determinan la fuerza electromagnética, W - y Z-бозоны actúan de intermediarios para la nuclear débil de la fuerza, y глюоны — fuerte de la fuerza nuclear. Todas esas partículas de espín igual a 1, y para masiva de partículas de espín puede tomar el valor de -1, 0 y +1, mientras que el безмассовых de partículas (como глюонов y fotones) se puede tomar sólo el valor de -1 o +1.

Partícula de higgs, también es бозоном, no sólo actúa como intermediario para las fuerzas y tiene el espino 0. Por lo que sabemos la gravedad — TGR es тензорной la teoría de la gravedad de su mediador debe actuar безмассовая la partícula con el espí n 2, entonces su giro puede tomar el valor de -2 o +2 sólo.

Resulta, nosotros lo sabemos acerca de la teoría cuántica de la gravedad antes de intentar formular. Sabemos esto, que cualquiera que sea la teoría cuántica de la gravedad, debe estar en consonancia con la TGR, cuando tenemos que lidiar con no más pequeñas distancias de hasta masivos de partículas u objetos, así como de la TGR debe reducirse a la newtoniana de la gravedad en el modo de un débil campo.

La gran pregunta es, por supuesto, cómo hacerlo. Como квантовать la gravedad para que sea correcta (en la descripción de la realidad), соотносилась con la TGR y la ctp, y conducido a una calculada a las predicciones de los nuevos fenómenos que pueden ser наблюдаемы, monitorizados o проверямы.

El líder postor, como usted sabe, es la teoría de cuerdas.

La teoría de cuerdas

La teoría de cuerdas — perfecto campo, que incluye todos los modelos estándar de campos y partículas, фермионы y бозоны. Incluye 10-мерную tensor de-escalar la teoría de la gravedad: con 9 espaciales y 1 temporal de la medición, y la opción de escalar del campo. Si nos quitamos seis de ellos de dimensiones espaciales (a través de la no comprensible hasta el final del proceso, que la gente llama компактификацией) y dejamos que el parámetro (ω), que define escalar la interacción, irse en el infinito, podemos recuperar de la TGR.

Sin embargo, la teoría de cuerdas hay una serie de феноменологических problemas. Uno de ellos consiste en que la teoría de la deriva a un gran número de nuevas partículas, incluyendo todos los суперсимметричные, que todavía no hemos descubierto. Ella afirma que no hay necesidad de "libre configuración", que posee el modelo Estándar (para las masas de las partículas), pero reemplaza el problema sea aún peor. Cuando hablamos de 10^500 posibles soluciones, estas soluciones se refieren a los valores esperados de cuerda de los campos, y no hay ningún mecanismo que permita recuperar; para cuerdas de la teoría funcione, tendrás que renunciar a la dinámica y simplemente decir que "tenía que ser elegido антропно".

Sin embargo, la teoría de cuerdas no es el único jugador en este campo.





Nudos cuántica гравитацияПКГ представляте una interesante mirada al problema: en vez de tratar de квантовать partículas, dat afirma que el espacio mismo es discreto. Como de costumbre son de gravedad: sábana estirada con la bola de boliche en el centro. También sabemos que normalmente sábana квантуется, es decir, está compuesto de moléculas, que están compuestas por átomos, que consisten en núcleos (quark y глюонов) y los electrones.

El espacio puede ser el mismo! Ya que actúa como un tejido, es de finales cuantificada de los elementos. Y, posiblemente, construida a partir de "bisagra", de donde toma su nombre. Conecte estos bucles juntos y se obtiene de la red, representa cuántico de estado en el campo gravitatorio. Según esta imagen, la квантуется no es sólo materia, sino también el espacio. Esta área científica hasta ahora desarrollado activamente.

Asintóticamente segura de la gravedad

Quebrada la libertad fue desarrollado en la década de 1970, para explicar la inusual naturaleza de la interacción fuerte: era muy débil fuerza en muy cortas distancias, que se hacía más fuerte a medida que las partículas cargadas se iban más y más. A diferencia de las del electromagnetismo, que tenía una pequeña constante interacción, la interacción fuerte era grande. Debido a algunas interesantes propiedades cuánticas de хромодинамики, si usted se pone en contacto con neutro (color), el sistema, la fuerza de interacción disminuye rápidamente. Esto se puede explicar el tamaño físico del bariones (protones y neutrones, por ejemplo) y mesones (пионов, por ejemplo).

Quebrada la libertad, por otro lado, decidió el problema fundamental, relacionada con esto: "ustedes necesitan los pequeños de la interacción, de comunicación o de la comunicación, que tienden a cero), sino que, más bien, de la comunicación, que sólo serán finales cuando высокоэнергетическом límite. Todas las constantes de comunicación cambian con la energía, y la quebrada la libertad pone высокоэнергетическую inmóvil punto para la constante (técnicamente, para el grupo de ренормировки, de la que se extrae una constante comunicación), todo lo demás puede esperar para bajas energías.

En todo caso esa es la idea. Hemos encontrado la manera de hacer esto es para las mediciones de 1 + 1 (uno espacial y una temporal), pero no para 3 + 1. Sin embargo, el progreso, en gran parte gracias a christophe Веттериху, que ha publicado dos grandiosas de trabajo en la década de los 90. No hace mucho tiempo Веттерих utilizado асимптотическую la libertad — un total de seis años, — para calcular la predicción de la masa del bosón de higgs antes de que el TANQUE había encontrado. El resultado de la misma?

Es sorprendente, pero sus predicciones coincidió perfectamente con los hallazgos del TANQUE. Es tan hermoso el de la predicción de que, si la quebrada la seguridad es correcta y la masa de los top-qwark, W-bosón y el bosón de higgs se instalan definitivamente, para el funcionamiento estable de hasta планковских de las magnitudes de la física no necesita de los otros partículas fundamentales.

Aunque asintóticamente seguro de la gravedad y no prestan mucha atención, ella sigue siendo muy atractiva y prometedora de la teoría, como la teoría de cuerdas: éxito квантует gravedad, reduce la TGR hasta el límite de bajas energías, y sigue siendo, uv-final. Además, se omite la teoría de cuerdas es una opción: en ella hay toda una montaña de un material nuevo que no podemos demostrar.

Causal dinámica de la triangulación

Esta idea es muy reciente y se ha desarrollado en el año 2000 Ренатой Лолл en коллаборации con otros científicos. Ella converge con retorno cuántica de la gravedad en el hecho de que el espacio es discreto, pero en primer lugar está preocupado acerca de cómo este espacio se desarrolla. Una de las interesantes propiedades de esta idea es que el tiempo también debe ser discreta. Finalmente obtenemos la cuarta dimensión-tiempo en tiempo presente, pero a muy altas energías y pequeñas distancias (en планковских escala) que se manifiesta en forma de dos dimensiones de la estructura. Su enfoque es el matemático de la estructura bajo el nombre de simplex, que es de n dimensiones síntesis de un triángulo. 2-simplex es un triángulo, 3-simples — el tetraedro, y así sucesivamente. Uno de los más "bellos" fichas de ello se manifiesta en forma de causalidad es conocido a muchos de los conceptos que se conserva en la causalidad dinámica de la triangulación. Tal vez se puede explicar la gravedad, pero no está claro al 100%, ¿será en este marco que se adapte el modelo Estándar de las partículas elementales.

Se produce (inducida) la gravedad

Tal vez la más polémica de las últimas teorías de la gravedad cuántica es энтропийная la gravedad, la propuesta de eric Верлинде en 2009, de acuerdo con el modelo que la gravedad no es la fundamental de la fuerza, sino más bien se produce como un fenómeno relacionado con la entropía. En realidad, las raíces de la derivada de la gravedad se van a открывателю las condiciones de la enseñanza de la asimetría materia-antimateria, andrés Сахарову, en el que se propuso esta idea aún en 1967. El trabajo todavía está en pañales, pero en los últimos 5 a 10 años en este campo hay algún progreso.

Eso es lo que tenemos hoy en día de la gravedad cuántica. Estamos seguros de que, sin ella, no comprenderemos el funcionamiento del Universo a un nivel fundamental, pero no tenemos ni idea de en qué dirección de los cinco (y otros), el movimiento será fiel. publicado

P. S. Y recuerde, sólo cambiando su consumo — estamos juntos cambiando el mundo! ©

Fuente: hi-news.ru