Pętla kwantowa grawitacji - co to jest? Właśnie to pytanie rozważymy w tym artykule. Na początek zdefiniujemy jego cechy i informacje faktyczne, a następnie zapoznamy się z jego przeciwnikiem - teorią strun, którą rozważymy w ogólnej formie dla zrozumienia i powiązania z pętlową grawitacją kwantową.
Wprowadzenie
Jedną z teorii opisujących grawitację kwantową jest zbiór danych dotyczących grawitacji pętlowej na kwantowym poziomie organizacji Wszechświata. Teorie te opierają się na koncepcji dyskretności czasu i przestrzeni w skali Plancka. Pozwala na urzeczywistnienie hipotezy o pulsującym Wszechświecie.
Lee Smolin, T. Jacobson, K. Rovelli i A. Ashtekar są założycielami teorii pętli kwantowej grawitacji. Początek jej powstawania przypada na lata 80-te. XX wiek. Zgodnie ze stwierdzeniami tej teorii „zasoby” – czas i przestrzeń – to systemy fragmentów dyskretnych. Są one opisywane jako komórki wielkości kwantów, które są ze sobą połączone w specjalny sposób. Jednak osiągając duże rozmiary, obserwujemy wygładzenie czasoprzestrzeni, która wydaje się nam ciągła.
Pętla grawitacyjna i cząstki wszechświata
Jedną z najbardziej uderzających "cech" teorii pętli kwantowej grawitacji jest jej naturalna zdolność do rozwiązywania niektórych problemów fizyki. Pozwala wyjaśnić wiele zagadnień związanych z Modelem Standardowym fizyki cząstek elementarnych.
W 2005 roku ukazał się artykuł S. Bilsona-Thompsona, który zaproponował w nim model z przekształconym Rishon Harari, który przybrał formę rozszerzonego obiektu wstążki. Ten ostatni nazywa się wstążką. Szacowany potencjał sugeruje, że mógłby wyjaśnić przyczynę niezależnej organizacji wszystkich podkomponentów. W końcu to właśnie to zjawisko powoduje ładunek koloru. Poprzedni model preon sam dla siebie uważał cząstki punktowe za podstawowy element. Postulowano zarzut koloru. Model ten umożliwia opisanie ładunków elektrycznych jako całości topologicznej, która może powstać w przypadku skręcania taśmy.
Drugi artykuł tych współautorów, opublikowany w 2006 roku, to praca, w której uczestniczyli również L. Smolin i F. Markopolu. Naukowcy wysunęli założenie, że wszystkie teorie grawitacji pętli kwantowych zaliczane do klasy pętli kwantowych stwierdzają, że w nich przestrzeń i czas są stanami wzbudzanymi przez kwantyzację. Stany te mogą pełnić rolę preonów, co prowadzi do powstania znanego modelu standardowego. To z kolei powoduje:pojawienie się własności teorii.
Czterech naukowców zasugerowało również, że teoria pętli kwantowej grawitacji jest w stanie odtworzyć Model Standardowy. Łączy cztery podstawowe siły w sposób automatyczny. W tej formie, pod pojęciem „brad” (spleciona włóknista czasoprzestrzeń), chodzi tutaj o pojęcie preonów. To właśnie mózgi umożliwiają odtworzenie poprawnego modelu z przedstawicieli „pierwszej generacji” cząstek, która oparta jest na fermionach (kwarkach i leptonach) z w większości poprawnymi sposobami odtworzenia ładunku i parzystości samych fermionów.
Bilson-Thompson zasugerował, że fermiony z podstawowej „serii” drugiej i trzeciej generacji mogą być reprezentowane jako te same ćwieki, ale o bardziej złożonej strukturze. Fermiony I generacji są tu reprezentowane przez najprostsze mózgi. Jednak ważne jest, aby tutaj wiedzieć, że konkretne pomysły dotyczące złożoności ich urządzenia nie zostały jeszcze przedstawione. Uważa się, że ładunki kolorów i typów elektrycznych, a także „status” parzystości cząstek w pierwszej generacji powstają dokładnie tak samo jak w innych. Po odkryciu tych cząstek przeprowadzono wiele eksperymentów, aby wywołać na nich wpływ fluktuacji kwantowych. Ostateczne wyniki eksperymentów wykazały, że cząstki te są stabilne i nie ulegają rozkładowi.
Struktura paskowa
Ponieważ rozważamy tutaj informacje o teoriach bez użycia obliczeń, możemy powiedzieć, że jest to pętla grawitacji kwantowej "dlaczajniki." I nie może się obejść bez opisu struktur taśm.
Byty, w których materia jest reprezentowana przez to samo „rzeczy” co czasoprzestrzeń, są ogólną opisową reprezentacją modelu, który przedstawił nam Bilson-Thompson. Byty te są strukturami taśm o danej charakterystyce opisowej. Ten model pokazuje nam, jak powstają fermiony i jak powstają bozony. Nie odpowiada jednak na pytanie, w jaki sposób można pozyskać bozon Higgsa za pomocą brandingu.
L. Freidel, J. Kovalsky-Glikman i A. Starodubtsev w 2006 roku w jednym artykule zasugerowali, że linie Wilsona pól grawitacyjnych mogą opisywać cząstki elementarne. Oznacza to, że właściwości posiadane przez cząstki są w stanie odpowiadać parametrom jakościowym pętli Wilsona. Te z kolei są podstawowym obiektem pętli kwantowej grawitacji. Te badania i obliczenia są również uważane za dodatkową podstawę teoretycznego wsparcia opisującego modele Bilsona-Thompsona.
Korzystanie z formalizmu modelu pianki spinowej, który jest bezpośrednio związany z teorią badaną i analizowaną w tym artykule (T. P. K. G.), a także opierając się na początkowym szeregu zasad tej teorii grawitacji pętli kwantowej, możliwe jest odtworzenie niektórych fragmentów Modelu Standardowego, których wcześniej nie można było uzyskać. Były to cząstki fotonowe, także gluony i grawitony.
Jestrównież model gelon, w którym ćwieki nie są brane pod uwagę ze względu na ich brak jako takie. Ale sam model nie daje dokładnej możliwości zaprzeczenia ich istnieniu. Jego zaletą jest to, że możemy opisać bozon Higgsa jako rodzaj układu złożonego. Tłumaczy się to obecnością bardziej złożonych struktur wewnętrznych w cząstkach o dużej wartości masy. Biorąc pod uwagę skręcanie ćwieków możemy przypuszczać, że ta struktura może być związana z mechanizmem tworzenia masy. Na przykład postać modelu Bilsona-Thompsona, który opisuje foton jako cząstkę o zerowej masie, odpowiada nieskręconemu stanowi Brada.
Zrozumienie podejścia Bilsona-Thompsona
W wykładach na temat grawitacji pętli kwantowej, opisując najlepsze podejście do zrozumienia modelu Bilsona-Thompsona, wspomina się, że ten opis modelu preonowego cząstek elementarnych pozwala scharakteryzować elektrony jako funkcje o charakterze falowym. Chodzi o to, że całkowitą liczbę stanów kwantowych posiadanych przez pianki spinowe o koherentnych fazach można również opisać za pomocą funkcji falowych. Obecnie trwają aktywne prace mające na celu ujednolicenie teorii cząstek elementarnych i TPKG
Wśród książek o pętli kwantowej grawitacji można znaleźć wiele informacji, na przykład w pracach O. Feirina o paradoksach świata kwantowego. Wśród innych prac warto zwrócić uwagę na artykuły Lee Smolin.
Problemy
Artykuł, w zmodyfikowanej wersji od Bilson-Thompson, przyznaje, żewidmo masowe cząstek jest nierozwiązanym problemem, którego jego model nie potrafi opisać. Nie rozwiązuje też problemów związanych z spinami, miksowaniem Cabibbo. Wymaga połączenia z bardziej fundamentalną teorią. Późniejsze wersje artykułu odwołują się do opisu dynamiki ćwieków za pomocą przejścia Pachnera.
W świecie fizyki toczy się ciągła konfrontacja: teoria strun a teoria pętli kwantowej grawitacji. Są to dwie fundamentalne prace, nad którymi pracowało i pracuje wielu znanych naukowców na całym świecie.
Teoria strun
Mówiąc o teorii grawitacji pętli kwantowej i teorii strun, ważne jest, aby zrozumieć, że są to dwa zupełnie różne sposoby rozumienia struktury materii i energii we Wszechświecie.
Teoria strun jest „ścieżką ewolucji” nauk fizycznych, które starają się badać dynamikę wzajemnych oddziaływań nie między cząstkami punktowymi, ale strunami kwantowymi. Materiał teorii łączy ideę mechaniki świata kwantowego z teorią względności. To prawdopodobnie pomoże człowiekowi zbudować przyszłą teorię grawitacji kwantowej. To właśnie ze względu na kształt przedmiotu badań teoria ta próbuje w inny sposób opisać podstawy wszechświata.
W przeciwieństwie do teorii grawitacji pętli kwantowej, teoria strun i jej podstawy opierają się na danych hipotetycznych, co sugeruje, że każda cząstka elementarna i wszystkie jej oddziaływania o charakterze fundamentalnym są wynikiem wibracji strun kwantowych. Te "pierwiastki" Wszechświata mają wymiary ultramikroskopowe i w skali rzędu długości Plancka wynoszą 10-35 m.
Dane tej teorii są matematycznie całkiem dokładne, ale nie udało się jeszcze znaleźć rzeczywistego potwierdzenia w dziedzinie eksperymentów. Teoria strun wiąże się z wieloświatami, które są interpretacją informacji w nieskończonej liczbie światów o różnych typach i formach rozwoju absolutnie wszystkiego.
Podstawa
Pętla kwantowa grawitacji czy teoria strun? To dość ważne pytanie, które jest trudne, ale wymaga zrozumienia. Jest to szczególnie ważne dla fizyków. Aby lepiej zrozumieć teorię strun, ważne jest poznanie kilku rzeczy.
Teoria strun mogłaby dostarczyć nam opisu przejścia i wszystkich cech każdej fundamentalnej cząstki, ale jest to możliwe tylko wtedy, gdy moglibyśmy również ekstrapolować struny na niskoenergetyczne pole fizyki. W takim przypadku wszystkie te cząstki przybrałyby postać ograniczeń widma wzbudzenia w nielokalnej soczewce jednowymiarowej, których jest nieskończenie wiele. Charakterystyczny wymiar strun to niezwykle mała wartość (około 10-33 m). W związku z tym człowiek nie jest w stanie ich obserwować w trakcie eksperymentów. Analogiem tego zjawiska jest drganie strun instrumentów muzycznych. Dane widmowe, które „tworzą” ciąg, mogą być możliwe tylko dla określonej częstotliwości. Wraz ze wzrostem częstotliwości rośnie również energia (nagromadzona z wibracji). Jeśli zastosujemy do tego twierdzenia wzór E=mc2, to możemy stworzyć opis materii, z której składa się Wszechświat. Teoria zakłada, że wymiary masowe cząstek, które objawiają się jakow rzeczywistym świecie obserwuje się wibrujące struny.
Fizyka strun pozostawia otwartą kwestię wymiarów czasoprzestrzeni. Brak dodatkowych wymiarów przestrzennych w świecie makroskopowym wyjaśnia się na dwa sposoby:
- Zagęszczenie wymiarów, które są skręcone do rozmiarów, w których będą odpowiadać kolejności długości Plancka;
- Lokalizacja całej liczby cząstek, które tworzą wielowymiarowy Wszechświat na czterowymiarowym „arkuszu świata”, który jest opisany jako wieloświat.
Kwantyzacja
Ten artykuł omawia koncepcję teorii pętli kwantowej grawitacji dla manekinów. Ten temat jest niezwykle trudny do zrozumienia na poziomie matematycznym. Rozważamy tutaj ogólną reprezentację opartą na podejściu opisowym. Co więcej, w odniesieniu do dwóch „przeciwstawnych” teorii.
Aby lepiej zrozumieć teorię strun, ważne jest również, aby wiedzieć o istnieniu podstawowego i wtórnego podejścia do kwantyzacji.
Druga kwantyzacja opiera się na koncepcji pola strunowego, a mianowicie funkcjonału przestrzeni pętli, który jest podobny do kwantowej teorii pola. Formalizmy pierwotnego podejścia, poprzez techniki matematyczne, tworzą opis ruchu strun testowych w ich polach zewnętrznych. Nie wpływa to negatywnie na interakcje między strunami, a także obejmuje zjawisko rozpadu i unifikacji struny. Podstawowym podejściem jest powiązanie między teoriami strun a twierdzeniami konwencjonalnej teorii pola na tematpowierzchnia świata.
Supersymetria
Najważniejszym i obowiązkowym, a także realistycznym „elementem” teorii strun jest supersymetria. Ogólny zestaw cząstek i interakcji między nimi, obserwowanych przy stosunkowo niskich energiach, jest w stanie odtworzyć element strukturalny Modelu Standardowego w niemal każdej postaci. Wiele właściwości Modelu Standardowego uzyskuje eleganckie wyjaśnienia w kategoriach teorii superstrun, co jest również ważnym argumentem dla tej teorii. Jednak nie ma jeszcze zasad, które mogłyby wyjaśnić to lub inne ograniczenie teorii strun. Postulaty te powinny umożliwić uzyskanie formy świata zbliżonej do modelu standardowego.
Właściwości
Najważniejsze właściwości teorii strun to:
- Zasady, które określają strukturę Wszechświata, to grawitacja i mechanika świata kwantowego. Są to składniki, których nie można rozdzielić przy tworzeniu ogólnej teorii. Teoria strun realizuje to założenie.
- Badania wielu rozwiniętych koncepcji XX wieku, które pozwalają nam zrozumieć fundamentalną strukturę świata, ze wszystkimi ich wieloma zasadami działania i wyjaśniania, są połączone i wywodzą się z teorii strun.
- Teoria strun nie ma wolnych parametrów, które należy dostosować, aby zapewnić zgodność, jak jest to wymagane na przykład w Modelu Standardowym.
Na zakończenie
W prostych słowach, grawitacja w pętli kwantowej jest jednym ze sposobów postrzegania rzeczywistości, którypróbuje opisać podstawową strukturę świata na poziomie cząstek elementarnych. Pozwala rozwiązać wiele problemów fizyki, które wpływają na organizację materii, a także należy do jednej z wiodących teorii na świecie. Jej głównym przeciwnikiem jest teoria strun, co jest całkiem logiczne, biorąc pod uwagę wiele prawdziwych stwierdzeń tej ostatniej. Obie teorie znajdują potwierdzenie w różnych dziedzinach badań cząstek elementarnych, a próby połączenia „świata kwantowego” i grawitacji trwają do dziś.
