ما الطريقة بدلا من الثقالة الكمومية هو نظرية الأوتار؟

صور من: مجلس الالكترونية المطبوعات (المعاصرة مشروع التعليم الفيزياء)، المؤسسة الوطنية للعلوم / عملية التحقق من صحة مختبر لورانس الوطني / بيركلي.

ونحن نعرف ونحب الكون، ونظرية النسبية العامة لآينشتاين الجاذبية وكما لدينا القوى الثلاث الأخرى لنظرية الحقل الكمومي، هناك مشكلة ونحن غالبا ما لا يذكر: فمن غير مكتملة. في حد ذاته هو نظرية جيدة أينشتاين، الذي يصف كيف المادة والطاقة المرتبطة انحناء الفضاء والزمن. الكم نظرية المجال في حد ذاته هو خير، فهو يصف كيف جزيئات التفاعل والخبرة القوة. الكم الحوسبة الفضاء عموما اكتمال نظرية المجال شقة، حيث لا يحدث الفضاء المنحني. يمكننا أيضا (على الرغم من أن ذلك سيزيد من صعوبة، ولكن لم يكن من المستحيل)، المعروف أيضا باسم الجاذبية شبه الكلاسيكية في الفضاء المنحني وصفت نظرية أينشتاين الجاذبية. هذه هي الطريقة التي نحسب إشعاع هوكينغ والثقوب السوداء تسوس.

صورة من: NASA

ولكن حتى نهج شبه الكلاسيكية فقط في محيط وخارج أفق الحدث للفعالية، بدلا من الجاذبية الحقيقية للالأقوى في مكان: من الناحية النظرية يعتبر توقعات سخيفة على التفرد في المركز، أو الرياضيات. لدينا العديد من الحالات يتطلب نظرية الكم الجاذبية الجسدية، حيث أن الحد الأدنى مسافة قصيرة الكم، وكلها ترتبط قوي الجاذبية جسديا أصغر البعد. هناك أسئلة مهمة، مثل:

• عندما تمر الإلكترونات من خلال فتحة مزدوجة، ومجالها الجاذبية يكون ما يحدث لها؟
• إذا كان الثقب الأسود حالة نهائية غير الاشعاع الحراري، ثم الجزيئات سوف تشكل الثقب الأسود، ما هي التغييرات تفعل؟
• سوف الجاذبية الحقل / القوة في محيط وحدانية ما السلوك ينتج ذلك؟

إذا لم يكن هناك نظرية الجاذبية الكمومية، كل شيء ليست قاطعة.

لشرح وجود مصدر الجاذبية أو نوعية، ما يمكن أن يحدث على مسافة قصيرة، ونحن بحاجة إلى حوالي جزيئات منفصلة نظرية الكم الجاذبية القائمة. يطلق على القوة المعروفة الكم بوسون الجسيمات، أو الجسيمات مع عدد صحيح تدور بوساطة. الفوتون المتوسطة المغناطيسي موصل، W و Z بوزونات توسط القوة الضعيفة، واللثة قوية بوساطة. كل من هذه الأنواع من الجسيمات هي تدور، وتدور الجسيمات كتلة كبيرة (على سبيل المثال، W و Z البوزونات) قد تكون -1، 0 أو 1؛ للجسيمات عديمة الكتلة (على سبيل المثال، والغراء ودون الفوتونات)، على تدور فقط -1 أو +1.

على الرغم من أن بوزون هيغز لا توسط أي قوة، لكنه لا يزال تدور 0 بوزونات. منذ فهمنا من الجاذبية، والنسبية العامة هي نظرية موتر من الجاذبية، يجب بوساطة من قبل جسيمات عديمة الكتلة 2 من زيادة ونقصان، وهو ما يعني أن قيمتها يمكن أن تدور فقط هو -2 أو +2.

هذا أمر لا يصدق! وهذا يعني أنه قبل أن نبني نظرية الجاذبية الكمومية، أن لديها فهم معين. السبب في أننا نعرف هذا هو الصحيح لأنه لا يهم ما نظرية الجاذبية الكمومية هي أنه عندما نحن مع الجسيمات الضخم أو المسافة الهدف من ذلك هو ليست قريبة جدا، ويجب أن تتوافق مع نظرية النسبية العامة. مثل قبل 100 سنة، ونحن نعلم أن الحاجة النسبية العامة أن تنخفض إلى الجاذبية نيوتن في منطقة الميدان ضعيفة.

مصدر الصورة: NASA، فنان على مسبار الجاذبية في المدار الأرضي حول مفهوم قياس انحناء الزمكان.

السؤال الكبير بالطبع هو كيف نفعل؟ كيف في صحيحة (في وصف الواقع)، بطريقة متناسقة (بما يتفق مع GR وQFT) الجاذبية قياس، ويمكن نأمل لمراقبة التدبير، أو اختبار بطريقة أو بأخرى ظاهرة جديدة للتنبؤ المحسوبة. وبطبيعة الحال، هل سمع المتنافسين الرئيسيين بالفعل من نظرية الأوتار.

نظرية الأوتار هي إطار للاهتمام، إما الفرميونات أو البوزونات، وقال انه يحتوي على كافة النماذج الميدانية والجسيمات ملحوظ. كما يتضمن موتر عشرة الأبعاد - نظرية الجاذبية العددية: مع تسعة أبعاد الفضاء والبعد وقت واحد، ومعايير قياس المجال العددية. ستة أبعاد المكانية إذا كنا القضاء عليها (لم يتم تعريفها بشكل كامل من خلال عملية تعرف باسم compactification)، والسماح تحدد المعلمة تفاعل عددي () يميل إلى ما لا نهاية، ونحن يمكن استرداد النسبية العامة.

مصدر الصورة: NASA / غودارد / واد سيسيل، بريان غرين محاضرة عن نظرية الأوتار.

1.) ولكن نظرية الأوتار لديها العديد من المشاكل الظواهر.

واحد هو أنه يتوقع عدد كبير من جسيمات جديدة، بما في ذلك لم يتم اكتشافها جميع الجزيئات فائق. هو يدعي أن ليس مثل النموذج القياسي بأنه "المعلمات الحرة" (لكتلة الجسيمات)، ولكن مع المشكلة أكثر سوءا بدلا من المشكلة. تشير نظرية الأوتار إلى "10 ^ 500 الحلول الممكنة"، هذه الحلول الوسائل التي لا توجد آلية لاسترداد حقل سلسلة القيمة فراغ توقعاتهم، وإذا كنت تريد أن نظرية الأوتار إلى العمل، تحتاج إلى التخلي عن ديناميات، أقول ببساطة " حسنا، يجب أن يكون الاختيار الإنساني ". نظرية الأوتار نفسها مليئة بالإحباط والعيوب والمشاكل. ولكن المشكلة الأكبر هي ربما لا هذه المشاكل الرياضية. بدلا من ذلك، وهنا أربع طرق لتقودنا إلى الجاذبية الكمومية آخر، وهذه الأساليب هي مستقلة تماما عن نظرية الأوتار.

الصورة المصدر: ويكيبيديا المستخدم Linfoxman، مثالا الكمي "الهيكل المكاني".

2) حلقة الكم الجاذبية.

حلقة الكم الجاذبية هي مسألة مثيرة للاهتمام: واحدة من السمات من مركز الكم الجاذبية دائرة بدلا من محاولة تحديد الجسيمات، ولكن الفضاء نفسه منفصلة. تخيل خطورة استعارة المشتركة: هناك كرة البولينج في مركز صحائف مشدود. ونحن نعلم أن الأوراق أنفسهم الكم بدلا من هيكل المستمر لانها تتكون من جزيئات، ويتكون جزيء من الذرات، نواة الذرة (كوارك وغلوونس) والإلكترونات.

قد ترغب أيضا الفضاء! ربما هو مثل النسيج، ولكن قد يكون محدودا بسبب تكميم الكيانات. ولكن ربما هي "عصابة" مؤلفة، وأصل هذه النظرية. إعداد هذه الحلقات معا، وشبكة يمكن الحصول على زيادة ونقصان، والذي يمثل حقل الجاذبية في الدولة الكم. في هذه الصورة هناك، وليس فقط المادة نفسها، والكم حتى الفضاء نفسه. من الفكرة إلى نوع واحد من شبكات تدور قد أسلوب واقعي لحساب الجاذبية، هي منطقة نشطة للبحث، شاهدا على قفزة عملاقة 2007/8 في هذا المجال، لذلك نحن لا تزال تعمل بنشاط على تعزيز.

المصدر: ويكيبيديا المستخدم وreasNink، التي تم إنشاؤها بواسطة ولفرام الرياضيات 8.0

2) تقدمية الجاذبية السلامة.

هذه محاولة من نظريتي الجاذبية الكمومية المفضلة. وقد وضعت حرية مقارب في 1970s، وتستخدم لشرح طبيعة غير عادية من التفاعل القوي: في مسافة قصيرة جدا، بل هو قوة ضعيفة جدا، عندما تكون المسافة بين الجسيمات المشحونة أبعد وأبعد عندما يصبح أكثر وأكثر قوية. وخلافا للالثوابت اقتران الكهرومغناطيسية ديك صغير، كبير اقتران ثابت قوي. لأن اللونية الكمومية بعض الخصائص المثيرة للاهتمام، إذا كنت في نهاية المطاف مع (لون) نظام محايد، وقوة التفاعل سوف تنخفض بسرعة. ويمكن تفسير ذلك على أنه إعادة المروج (مثل البروتونات والنيوترونات)، الأبعاد المادية الميزون (مثل الميزون)، ومثل خصائص.

من ناحية أخرى، يبدو أن الأمن مقارب للقيام المشكلة الأساسية المتعلقة بهذا: أنت لا تحتاج إلى اقتران صغير (أو اقتران يميل إلى الصفر)، ولكن فقط في بضع الحد عالية الطاقة محدودة. يتم تغيير كل الثوابت اقتران مع التغير في الطاقة، وبالتالي اتباع نهج تدريجي آمن لتحديد ثابت للطاقة لنقطة ثابتة (من الناحية التقنية، لمجموعة إعادة التطبيع، يتم الحصول على ثابت اقتران من مجموعة إعادة التطبيع الثقيلة)، ثم حساب سائر في الطاقة أقل.

على الأقل، هذا هو الطريق! لقد تعلمنا القيام به في 1 + 1 الأبعاد (المكان والزمان) في هذا، ولكن في 3 + 1 أبعاد حتى الان. ومع ذلك، كان هناك بعض التقدم، وعلى الأخص كريستوفر Wetterich، نشر ورقتين حجر الأساس في 1990s. Wetterich نحسب كتلة بوزون هيغز تنبأ قبل أن يكتشف المصادم في مصادم هادرون الكبير قبل ست سنوات باستخدام سلامة مقارب. ما هي النتيجة؟

مصدر الصورة: ميخائيل Saposnikov وكريستوفر Wetterich

والمثير للدهشة، نعم، لكنه يظهر مصادم هادرون الكبير وأخيرا وجدت الامتثال الكامل. إذا كان الأمن هو الصحيح مقارب، فإنه سيكون من المستغرب التنبؤ. عند زيادة قمعها الخطأ كوارك الخط المتطرف، بوزونات دبليو وبوسون هيغز كتلة انتهت، وحتى قد لا تتطلب أي الجسيمات الأولية الأخرى (على سبيل المثال، جسيمات نظرية فائقة التناظر) كان رد فعل الفيزياء مستقرة لبرانغ نطاق غرام. انها ليست فقط واعدة، ولكن مثل نظرية الأوتار كما أن هناك العديد من السمات الجذابة: الجاذبية تحديد بنجاح، خفضت إلى GR في الحد للطاقة منخفضة، ويقتصر على الأشعة فوق البنفسجية. وبالإضافة إلى ذلك، فإنه على الأقل أفضل من نظرية الأوتار فيما يتعلق واحد: أنها لا تحتاج إلى إضافة أننا لم تتأكد من الجسيمات الجديدة أو المعلمات! في كل نظرية البدائل سلسلة، هذا واحد هو المفضل لدي.

3.) ديناميات السببية التثليث.

وتم تطوير الفكرة لأول مرة في عام 2000، رينات لوهر حتى بعد توسيع الآخرين، لذلك يكون الدور الجديد. منذ الفضاء نفسه هو منفصل، الخطية من الدرجة الثانية التمويه مثل، ولكن مصدر القلق الرئيسي هو كيف يمكن للتطور الفضاء نفسه. هناك فكرة مثيرة للاهتمام حول طبيعة يجب أن تكون أيضا منفصلة ذلك الوقت. كما ميزة مثيرة للاهتمام، وأنه يعطي لنا الزمكان رباعي الأبعاد (ولا حتى من بداهة، ولكن نظرية يعطينا شيئا)، ولكن في مسافة قصيرة جدا وحالات الطاقة العالية (مثل مقياس بلانك) هذا يظهر هيكل ثنائي الأبعاد. أنه يقوم على هيكل رياضي يسمى البسيط، وهو نموذج متعدد الأبعاد للمثلث.

الصورة المصدر: ويكيبيديا البسيط الصفحة قطة

2- البسيط هو مثلث، على بعد 3 البسيط هو رباعي الوجوه، وهلم جرا. ميزة واحدة من هذا الاختيار مميزة هي السببية - واحد أن الكثير من الناس يعتبر مفهوم المقدس ويبقى بوضوح في التثليث ديناميات السببية. (رمل الشاطئ هنا عن ديناميات العلاقة السببية التثليث بعض الأفكار، قد تكون آمنة لخطورة وتقدمية.) وقد شرح خطورة، ولكن ليس بشكل كامل تحديد ما إذا كان النموذج القياسي للجسيمات الأولية مناسبة لهذا الإطار. تقدم كبير فقط في مجال الحوسبة، من أجل جعلها جيدة جدا درست مؤخرا طريقة بديلة، وبالتالي التقدم في العمل في هذا المجال، ولكن أيضا صغار السن نسبيا.

4) خطورة حالات الطوارئ.

وأخيرا، ونحن ننظر في إمكانية الجاذبية الكمومية أكثر المضاربة. في عام 2009، اقترح اريك هافر ينده خطورة التدهور الحتمي، في هذا النموذج، والجاذبية لم تعد قوة أساسية، ولكن كظاهرة ذات الصلة الكون، وكانت قادرة على تسليط الضوء على خطورة حالة الطوارئ في هذا الوقت . في الواقع، فإن الأصل من خطورة الطوارئ يمكن أن ترجع إلى المواد المنتجات - المادة المضادة حالة عدم التماثل مكتشف أندريه ساخاروف، وقال انه في عام 1967 اقترح مفهوم.

صور من: معرض فليكر من J. Gabas استيبان.

نحن مصممون على أننا بحاجة إلى نظرية الكم عمل الجاذبية لضمان مستوى أساسي من الكون، ولكننا لسنا على يقين من أن هذه النظرية هو ما، لا أعرف لخمس طرق (بما في ذلك نظرية الأوتار) ما إذا كان أي واحد سوف يثبت أنه فعالية. هو أفضل درس نظرية الأوتار من كل الخيارات، ولكن بالمقارنة مع كائن آخر النظر بجدية لنظرية فترة طويلة، حلقة الكم الجاذبية في الظهور ثانية. ويقولون ان الجواب هو دائما وسيلة للخروج، تظهر في مكان آخر كنت تبحث عنه، قد يكون قادرا على إلهام لك أن تبدأ بجدية تبحث عن مكان جديد، إجابات جديدة.

المواد المرجعية

1.Wikipedia الموسوعة

2. شروط الفلكية

قارب 3. forbes- إيثان Siegel-

إذا كان المحتوى المخالفة، يرجى الاتصال المؤلفين ضمن 30 حذف

طبع تفويض طلبت أيضا، وإيلاء الاهتمام للحفاظ على سلامة والإسناد