什么是量子重力?

量子重力是試圖將重力與其他物理基本力(已經(jīng)統(tǒng)一在一起)統(tǒng)一起來(lái)的理論的總稱。它通常假設(shè)一個(gè)理論實(shí)體,一個(gè)重力,它是一個(gè)介導(dǎo)重力的虛擬粒子社區(qū)健康知識(shí)講座。這就是量子重力與某些其他統(tǒng)一領(lǐng)域理論的區(qū)別-盡管公平地說,一些通常被歸類為量子重力的理論不一定需要重力。

什么'重力?

量子力學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)模型(1970年至1973年間開發(fā))假設(shè)物理的其他三種基本力量是由虛擬波森介導(dǎo)的。光子介導(dǎo)電磁力,W和Z波介導(dǎo)弱核力,gluons(如夸克)介導(dǎo)強(qiáng)核力。

因此,重力會(huì)介導(dǎo)重力。如果發(fā)現(xiàn),重力預(yù)計(jì)是無(wú)質(zhì)量的(因?yàn)樗陂L(zhǎng)距離瞬間起作用)并且具有自旋2(因?yàn)橹亓κ嵌?jí)張量場(chǎng))。

量子重力是否得到證實(shí)?

實(shí)驗(yàn)測(cè)試任何量子重力理論的主要問題是,在目前的實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)中,觀察猜想所需的能級(jí)是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。

即使從理論上講,量子重力也會(huì)遇到嚴(yán)重的問題。重力目前是通過廣義相對(duì)論來(lái)解釋的,廣義相對(duì)論在宏觀尺度上對(duì)宇宙的假設(shè)與量子力學(xué)在微觀尺度上的假設(shè)截然不同。

嘗試將它們組合起來(lái)通常會(huì)進(jìn)入"重新歸一化問題"其中所有力的總和不會(huì)抵消并導(dǎo)致無(wú)限值。在量子電動(dòng)力學(xué)中,這偶爾會(huì)發(fā)生,但人們可以重新規(guī)范數(shù)學(xué)來(lái)消除這些問題锿。這種重新歸一化不適用于重力的量子解釋。

量子重力的假設(shè)通常是這樣一種理論將被證明既簡(jiǎn)單又優(yōu)雅,因此許多物理學(xué)家試圖向后工作,預(yù)測(cè)他們認(rèn)為可能解釋當(dāng)前物理學(xué)中觀察到的對(duì)稱性的理論,然后看看這些理論是否有效。

一些被歸類為量子重力理論的統(tǒng)一場(chǎng)理論包括:

  • 弦理論/超環(huán)理論/M理論
  • 超重力
  • 環(huán)量子重力
  • 扭曲理論
  • 非變幾何
  • 歐幾里德量子重力
  • Wheeler-deWitt方程

當(dāng)然,如果量子重力確實(shí)存在,它將既不簡(jiǎn)單也不優(yōu)雅,在這種情況下,這些嘗試正在用錯(cuò)誤的假設(shè)來(lái)處理,并且可能是不準(zhǔn)確的。只有時(shí)間和實(shí)驗(yàn)才能確定。

正如上述一些理論所預(yù)測(cè)的那樣,對(duì)量子重力的理解不僅可以鞏固理論,而且還可以引入對(duì)空間和時(shí)間的根本新的理解。

由Anne-Marie Helmenstine博士編輯。

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