نظریه گرانش کوانتومی حلقه. نظریه کوانتومی گرانش

بنیانگذاران "نظریه کوانتومی حلقه گرانش" در دهه 80 قرن بیستم، لی اسمولین، ابهای اشتکار، تد جاکوبسون و کارلو روولی هستند. بر اساس این نظریه، فضا و زمان در واقع از اجزای گسسته تشکیل شده اند. این سلول‌های کوانتومی کوچک فضا به روشی خاص به یکدیگر متصل می‌شوند، به طوری که در مقیاس‌های کوچک زمانی و طولی، ساختاری متفاوت و گسسته از فضا ایجاد می‌کنند و در مقیاس‌های بزرگ به آرامی به فضا-زمان صاف پیوسته تبدیل می‌شوند. در حالی که بسیاری از مدل‌های کیهان‌شناختی می‌توانند رفتار کیهان را تنها از زمان پلانک پس از انفجار بزرگ توصیف کنند، گرانش کوانتومی حلقه‌ای می‌تواند خود فرآیند انفجار را توصیف کند و حتی به عقب‌تر نگاه کند. اما مشکل انتخاب مختصات به وجود می آید. می توان نظریه نسبیت عام (GTR) را به صورت بدون مختصات، به عنوان مثال، با استفاده از فرم های خارجی فرموله کرد، با این حال، ما محاسبات فرم 4 ریمان را در یک متریک خاص انجام خواهیم داد. لوبوس موتل، یکی از فعال‌ترین و شوخ‌ترین مبلغان نظریه ریسمان، این را به گونه‌ای بیان کرد که به عنوان مثال، صحبت در مورد «استقلال پس‌زمینه» منتشرکننده شبکه اسپین نظریه حلقه گرانش بدون نشان دادن یک حالت واحد است. مانند محاسبه سری تیلور در نقطه x 0 بدون تعیین x 0.

گرانش حلقه و فیزیک ذرات

یکی از مزایای نظریه گرانش کوانتومی حلقه، طبیعی بودن آن است که با آن مدل استاندارد فیزیک ذرات را توضیح می دهد.

بنابراین، بیلسون تامپسون و همکارانش پیشنهاد کردند که نظریه گرانش کوانتومی حلقه می تواند مدل استاندارد را با متحد کردن خودکار هر چهار نیروی اساسی بازتولید کند. در همان زمان، با کمک پریون‌هایی که به شکل براد (بافته‌های فضا-زمان فیبری) ارائه می‌شوند، می‌توان یک مدل موفق از اولین خانواده فرمیون‌های بنیادی (کوارک‌ها و لپتون‌ها) ساخت. بازتولید کمتر هزینه ها و برابری های آنها.

مقاله اصلی Bilson-Thompson پیشنهاد کرد که فرمیون‌های بنیادی خانواده‌های دوم و سوم را می‌توان به‌عنوان برادهای پیچیده‌تر نشان داد، و فرمیون‌های خانواده اول به‌عنوان ساده‌ترین برادهای ممکن نشان داده می‌شوند، اگرچه هیچ بازنمایی خاصی از برادهای پیچیده ارائه نشده است. . اعتقاد بر این است که بارهای الکتریکی و رنگی و همچنین برابری ذرات متعلق به خانواده های درجه بالاتر باید دقیقاً به همان روشی که برای ذرات خانواده اول بدست آید.

استفاده از روش‌های محاسباتی کوانتومی این امکان را به وجود آورده است که نشان دهد ذرات از این نوع پایدار هستند و تحت تأثیر نوسانات کوانتومی تجزیه نمی‌شوند.

ساختارهای روبانی در مدل بیلسون تامپسون به عنوان موجودیت هایی که از همان ماده تشکیل شده است به عنوان خود فضا-زمان نشان داده می شوند. اگرچه مقالات Bilson-Thompson نشان می‌دهد که چگونه فرمیون‌ها و بوزون‌ها را می‌توان از این ساختارها به‌دست آورد، اما این سؤال که چگونه می‌توان بوزون هیگز را با استفاده از بریدینگ به دست آورد، در آنها بحث نشده است.

L. Freidel، J. Kowalski-Glikman و A. Starodubtsev در مقاله خود در سال 2006 پیشنهاد کردند که ذرات بنیادی را می توان با استفاده از خطوط ویلسون میدان گرانشی نشان داد، به این معنی که خواص ذرات (جرم، انرژی و اسپین آنها) می تواند مطابقت داشته باشد. ویژگی های حلقه های ویلسون - اشیاء اساسی نظریه گرانش کوانتومی حلقه. این کار را می توان به عنوان پشتوانه نظری بیشتر برای مدل پریون بیلسون تامپسون در نظر گرفت.

با استفاده از فرمالیسم مدل اسپین فوم که ارتباط مستقیمی با نظریه گرانش کوانتومی حلقه دارد و تنها بر اساس اصول اولیه دومی، می توان برخی از ذرات دیگر مدل استاندارد مانند فوتون ها را نیز بازتولید کرد. گلوئون ها و گراویتون ها - مستقل از طرح برد بیلسون تامپسون برای فرمیون ها. با این حال، از سال 2006، هنوز امکان ساخت مدل های هلون با استفاده از این فرمالیسم وجود نداشته است. مدل هلون شامل برادهایی نیست که بتوان از آن برای ساخت بوزون هیگز استفاده کرد، اما در اصل این مدل امکان وجود این بوزون را در قالب نوعی سیستم ترکیبی رد نمی کند. Bilson-Thompson خاطرنشان می کند که از آنجایی که ذرات با جرم بزرگتر معمولاً ساختار داخلی پیچیده تری دارند (از جمله پیچش برادها)، این ساختار ممکن است با مکانیسم تشکیل جرم مرتبط باشد. به عنوان مثال، در مدل بیلسون تامپسون، ساختار یک فوتون با جرم صفر مطابق با برادهای پیچ خورده است. با این حال، مشخص نیست که آیا مدل فوتون به‌دست‌آمده در فرمالیسم اسپین فوم با فوتون بیلسون تامپسون مطابقت دارد، که در مدل او از سه روبان تاب‌نخورده تشکیل شده است (این امکان وجود دارد که چندین نسخه از مدل فوتون را بتوان در فوم اسپینی ساخت. فرمالیسم).

در ابتدا، مفهوم "پریون" برای تعیین زیر ذرات نقطه ای موجود در ساختار فرمیون های نیمه اسپین (لپتون ها و کوارک ها) مورد استفاده قرار گرفت. همانطور که قبلا ذکر شد، استفاده از ذرات نقطه ای منجر به پارادوکس جرم می شود. در مدل بیلسون تامپسون، روبان‌ها ساختارهای نقطه‌ای «کلاسیک» نیستند. Bilson-Thompson از اصطلاح "preon" برای حفظ تداوم در اصطلاح استفاده می کند، اما با این اصطلاح به کلاس گسترده تری از اجسام اشاره دارد که اجزای ساختار کوارک ها، لپتون ها و بوزون های گیج هستند.

برای درک رویکرد Bilson-Thompson این است که در مدل preon آن، ذرات بنیادی مانند الکترون بر حسب توابع موج توصیف می‌شوند. مجموع حالت‌های کوانتومی یک فوم اسپینی دارای فازهای همدوس نیز بر حسب تابع موج توصیف می‌شود. بنابراین ممکن است با استفاده از فرمالیسم اسپین فوم، بتوان توابع موجی مربوط به ذرات بنیادی (فوتون ها و الکترون ها) را بدست آورد. در حال حاضر، ترکیب تئوری ذرات بنیادی با نظریه گرانش کوانتومی حلقه یک حوزه تحقیقاتی بسیار فعال است.

در اکتبر 2006، بیلسون تامپسون مقاله خود را اصلاح کرد و خاطرنشان کرد که اگرچه مدل او از مدل‌های پریون الهام گرفته شده است، اما به معنای دقیق کلمه پریون نیست، بنابراین نمودارهای توپولوژیکی مدل پریون او احتمالاً در سایر نظریه‌های بنیادی استفاده می‌شوند. ، مانند، برای مثال، نظریه M. محدودیت های نظری اعمال شده بر مدل های پریون برای مدل او قابل اجرا نیست، زیرا در آن خواص ذرات بنیادی نه از خواص ذرات فرعی، بلکه از اتصالات این ذرات فرعی با یکدیگر (براد) ناشی می شود. در نسخه اصلاح شده مقاله خود، بیلسون تامپسون اذعان می کند که مشکلات حل نشده در مدل او همچنان طیف جرم ذرات، اسپین ها، اختلاط Cubbibo و نیاز به پیوند دادن مدل خود به نظریه های اساسی تر است. به عنوان مثال، یک احتمال، «قرار دادن» پریون ها در نظریه M یا در نظریه گرانش کوانتومی حلقه است.

نسخه بعدی مقاله پویایی برادها را با استفاده از حرکات Pachner توصیف می کند.

منابع و تصاویر

ادبیات

سه راه به سوی گرانش کوانتومی لی اسمولین. کتاب های پایه، 2001.
کوانتوم مساحت؟ جان بائز. طبیعت، ج421، صص. 702-703; فوریه 2003.
چقدر با نظریه کوانتومی گرانش فاصله داریم؟ لی اسمولین. مارس 2003. پیش چاپ
به گرانش کوانتومی خوش آمدید. بخش ویژه، دنیای فیزیک، سال 16، شماره 11، صص. 27-50; نوامبر 2003.
حلقه گرانش کوانتومی. لی اسمولین.

یادداشت

p·p·r

نظریه های گرانش

نظریه های استاندارد گرانش

نظریه های جایگزین گرانش

نظریه های کوانتومی گرانش

نظریه های میدان یکپارچه

فیزیک کلاسیک

نظریه نسبیت عام
فرمول ریاضی نسبیت عام
فرمول نسبیت عام همیلتون

اصول

ژئومترودینامیک (انگلیسی)

کلاسیک

دینامیک نیوتنی اصلاح شده

نسبی گرا

نظریه گرانش وایتهد
نظریه انیشتین-کارتان

گرانش کوانتومی حلقه - چیست؟ این سوالی است که در این مقاله به آن خواهیم پرداخت. برای شروع به تعریف ویژگی ها و اطلاعات واقعی آن می پردازیم و سپس با مخالف آن - نظریه ریسمان آشنا می شویم که به صورت کلی برای درک و ارتباط متقابل با گرانش کوانتومی حلقه ای در نظر می گیریم.

معرفی

یکی از نظریه هایی که گرانش کوانتومی را توصیف می کند، مجموعه ای از داده ها در مورد گرانش حلقه در سطح سازماندهی کوانتومی کیهان است. این نظریه ها بر اساس مفهوم گسستگی زمان و مکان در مقیاس پلانک است. اجازه می دهد تا فرضیه یک جهان تپنده محقق شود.

لی اسمولین، تی جاکوبسون، سی. روولی و آ. اشتکار بنیانگذاران نظریه گرانش کوانتومی حلقه هستند. شکل گیری آن در دهه 80 آغاز شد. قرن XX. مطابق با اظهارات این نظریه، "منابع" - زمان و مکان - سیستم هایی از قطعات گسسته هستند. آنها به عنوان سلول هایی با اندازه کوانتا توصیف می شوند که به روشی خاص در کنار هم نگه داشته می شوند. با این حال، با رسیدن به اندازه های بزرگ، یک هموار شدن فضا-زمان را مشاهده می کنیم و به نظر ما پیوسته می رسد.

حلقه گرانش و ذرات جهان

یکی از بارزترین «ویژگی‌های» نظریه گرانش کوانتومی حلقه، توانایی طبیعی آن در حل مسائل خاص در فیزیک است. این به ما اجازه می دهد تا بسیاری از سوالات مربوط به مدل استاندارد فیزیک ذرات بنیادی را توضیح دهیم.

در سال 2005، مقاله ای توسط اس. دومی روبان نامیده می شود. پتانسیل تخمینی نشان می دهد که می تواند دلیل سازماندهی مستقل همه اجزای فرعی را توضیح دهد. از این گذشته ، این پدیده است که باعث بار رنگ می شود. مدل preon قبلی ذرات نقطه ای را به عنوان عنصر اصلی خود در نظر می گرفت. اتهام رنگ را می توان فرض کرد. این مدل به ما اجازه می دهد تا بارهای الکتریکی را به عنوان یک موجود توپولوژیکی توصیف کنیم که می تواند در مورد چرخش روبان ایجاد شود.

دومین مقاله این نویسندگان مشترک که در سال 2006 منتشر شد، اثری است که L. Smolin و F. Markopolou نیز در آن شرکت داشتند. دانشمندان این فرض را مطرح کرده اند که تمام نظریه های گرانش حلقه کوانتومی، که در کلاس حلقه گنجانده شده اند، بیان می کنند که در آنها فضا و زمان حالت هایی هستند که توسط کوانتیزاسیون برانگیخته می شوند. این حالت‌ها می‌توانند به‌عنوان پریون‌هایی عمل کنند که باعث ایجاد مدل استاندارد شناخته‌شده می‌شوند. این به نوبه خود، ظهور ویژگی های نظریه را تعیین می کند.

این چهار دانشمند همچنین پیشنهاد کردند که نظریه گرانش حلقه کوانتومی قادر به بازتولید مدل استاندارد است. این به طور خودکار چهار نیروی اساسی را به هم پیوند می دهد. در این شکل، مفهوم «براد» (فضا-زمان فیبری در هم تنیده) در اینجا به مفهوم پریون ها اشاره دارد. این برادها هستند که امکان بازآفرینی مدل صحیح را از نمایندگان "نسل اول" ذرات، که بر اساس فرمیون ها (کوارک ها و لپتون ها) با روش های غالباً صحیح برای بازآفرینی بار و برابری خود فرمیون ها است، فراهم می کنند.

بیلسون تامپسون فرض کرد که فرمیون‌های «سری» بنیادی نسل‌های دوم و سوم را می‌توان در قالب همان برادها، اما با ساختار پیچیده‌تر نشان داد. فرمیون های نسل اول در اینجا با ساده ترین برادها نشان داده می شوند. با این حال، مهم است که در اینجا بدانیم که ایده های خاصی در مورد پیچیدگی ساختار آنها هنوز مطرح نشده است. اعتقاد بر این است که بارهای رنگی و انواع الکتریکی و همچنین "وضعیت" برابری ذرات در نسل اول دقیقاً به همان روشی که در سایرین ایجاد می شود. پس از کشف این ذرات، آزمایش های زیادی برای ایجاد اثرات بر روی آنها توسط نوسانات کوانتومی انجام شد. نتایج نهایی آزمایش ها نشان داد که این ذرات پایدار بوده و تجزیه نمی شوند.

ساختار باند

از آنجایی که در اینجا ما بدون استفاده از محاسبات، اطلاعاتی در مورد نظریه ها در نظر می گیریم، می توانیم بگوییم که این گرانش کوانتومی حلقه ای "برای آدمک ها" است. و بدون توصیف ساختارهای روبانی نمی تواند انجام دهد.

موجودات، که در آنها ماده با همان "مواد" فضازمان نشان داده می شود، یک نمایش توصیفی کلی از مدلی است که بیلسون تامپسون به ما ارائه کرد. این موجودیت ها ساختارهای نواری یک مشخصه توصیفی معین هستند. این مدل به ما نشان می دهد که فرمیون ها چگونه تولید می شوند و بوزون ها چگونه تشکیل می شوند. با این حال، به این سؤال پاسخ نمی دهد که چگونه می توان بوزون هیگز را با استفاده از نام تجاری به دست آورد.

L. Freidel، J. Kowalski-Glickman و A. Starodubtsev در سال 2006 در یک مقاله پیشنهاد کردند که خطوط میدان گرانشی ویلسون می توانند ذرات بنیادی را توصیف کنند. این نشان می‌دهد که ویژگی‌های ذرات می‌توانند با پارامترهای کیفی حلقه‌های ویلسون مطابقت داشته باشند. دومی به نوبه خود، شی اصلی گرانش کوانتومی حلقه هستند. این مطالعات و محاسبات نیز به عنوان مبنایی اضافی برای پشتیبانی نظری در توصیف مدل بیلسون تامپسون در نظر گرفته می‌شوند.

استفاده از فرمالیسم مدل اسپین فوم که ارتباط مستقیمی با تئوری مورد مطالعه و تحلیل این مقاله (T.P.K.G.) دارد و همچنین مبتنی بر مجموعه اصول اولیه این نظریه گرانش حلقه کوانتومی، امکان بازتولید را فراهم می کند. برخی از ذرات مدل استاندارد که قبلاً نمی توانستند به دست آورند. اینها ذرات فوتونیک، همچنین گلوئون و گراویتون بودند.

یک مدل از ژلون ها هم هست که به دلیل نبودن برادها به این شکل در نظر گرفته نمی شوند. اما خود مدل راه دقیقی برای انکار وجود آنها ارائه نمی دهد. مزیت آن این است که می توانیم بوزون هیگز را به عنوان نوعی سیستم ترکیبی توصیف کنیم. این با وجود ساختارهای داخلی پیچیده تر در ذرات با جرم بزرگ توضیح داده می شود. با در نظر گرفتن پیچش برادها، ما حق داریم فرض کنیم که این ساختار ممکن است به مکانیسم ایجاد انبوه مربوط باشد. به عنوان مثال، شکل مدل بیلسون تامپسون، که فوتون را به عنوان ذره ای با جرم صفر توصیف می کند، با حالت براد در حالت پیچ خورده مطابقت دارد.

آشنایی با رویکرد بیلسون تامپسون

در سخنرانی‌هایی درباره گرانش حلقه کوانتومی، هنگام توصیف رویکردی بهتر برای درک مدل بیلسون تامپسون، آنها اشاره می‌کنند که این توصیف از مدل پریون ذرات بنیادی به الکترون‌ها اجازه می‌دهد تا به عنوان توابع موجی مشخص شوند. واقعیت این است که تعداد کل حالت‌های کوانتومی در اختیار فوم‌های اسپین با فازهای همدوس را نیز می‌توان با استفاده از اصطلاحات توصیف کرد.

در میان کتاب های گرانش کوانتومی حلقه، می توانید اطلاعات زیادی را پیدا کنید، به عنوان مثال، در آثار O. Feirin در مورد پارادوکس های جهان کوانتومی. در میان آثار دیگر، توجه به مقالات لی اسمولین خالی از لطف نیست.

مسائل

مقاله اصلاح شده Bilson-Thompson تصدیق می کند که طیف جرمی ذرات مشکل حل نشده ای است که مدل او قادر به توصیف آن نیست. همچنین، مسائل مربوط به چرخش، مخلوط کردن Cabibbo را حل نمی کند. این نیاز به ارتباط با یک نظریه اساسی تر دارد. نسخه های بعدی مقاله به توصیف پویایی برادها با استفاده از انتقال پوچنر متوسل می شوند.

در دنیای فیزیک یک تقابل دائمی وجود دارد: نظریه ریسمان در مقابل نظریه گرانش کوانتومی حلقه. اینها دو اثر اساسی هستند که بسیاری از دانشمندان مشهور در سراسر جهان روی آنها کار کرده اند و در حال کار هستند.

نظریه ریسمان

وقتی در مورد نظریه گرانش حلقه کوانتومی و نظریه ریسمان صحبت می کنیم، مهم است که بدانیم این دو روش کاملاً متفاوت برای درک ساختار ماده و انرژی در جهان هستند.

نظریه ریسمان "مسیر تکامل" علم فیزیکی است که تلاش می کند پویایی اعمال متقابل را نه بین ذرات نقطه ای، بلکه بین رشته های کوانتومی مطالعه کند. مواد این نظریه ترکیبی از ایده مکانیک جهان کوانتومی و نظریه نسبیت است. این احتمالاً به انسان ها کمک می کند تا نظریه ای در مورد گرانش کوانتومی آینده بسازند. دقیقاً به دلیل شکل موضوع مطالعه است که این نظریه سعی می کند پایه های جهان را به گونه ای متفاوت توصیف کند.

برخلاف نظریه گرانش حلقه کوانتومی، نظریه ریسمان و پایه های آن بر اساس داده های فرضی است که نشان می دهد هر ذره بنیادی و تمام فعل و انفعالات ماهیت بنیادی آن نتیجه ارتعاشات رشته های کوانتومی است. این "عناصر" کیهان دارای ابعاد مافوق میکروسکوپی هستند و در مقیاس های مرتبه طول پلانک برابر با 10-35 متر هستند.

داده های این نظریه از نظر ریاضی کاملاً معنی دار هستند، اما هنوز نتوانسته است تأیید واقعی در زمینه آزمایش ها پیدا کند. نظریه ریسمان با چندجهانی همراه است که تفسیر اطلاعات در تعداد بی نهایت جهان با نوع و شکل متفاوت توسعه مطلقاً همه چیز است.

مبانی

گرانش کوانتومی حلقه یا این یک سوال نسبتا مهم است که دشوار است، اما باید درک شود. این امر به ویژه برای فیزیکدانان مهم است. برای درک بهتر نظریه ریسمان، دانستن چند نکته مهم خواهد بود.

نظریه ریسمان می‌تواند توصیفی از گذار و تمام ویژگی‌های هر ذره بنیادی را به ما ارائه دهد، اما این تنها در صورتی امکان‌پذیر است که بتوانیم رشته‌ها را به منطقه کم انرژی فیزیک نیز تعمیم دهیم. در چنین حالتی، همه این ذرات به شکل محدودیت هایی در طیف تحریک در یک عدسی تک بعدی غیرمحلی، که تعداد بی نهایت وجود دارد، به خود می گیرند. ابعاد مشخصه رشته ها مقدار بسیار کمی است (حدود 10-33 متر). به همین دلیل، فرد قادر به مشاهده آنها در طول آزمایش نیست. مشابه این پدیده ارتعاش سیم آلات موسیقی است. داده‌های طیفی که رشته را «شکل می‌دهند» فقط برای فرکانس خاصی امکان‌پذیر است. با افزایش فرکانس، انرژی (انباشته شده از ارتعاشات) نیز افزایش می یابد. اگر فرمول E = mc 2 را برای این عبارت اعمال کنیم، می‌توانیم توصیفی از ماده تشکیل دهنده جهان ایجاد کنیم. این نظریه فرض می کند که اندازه جرم یک ذره، که خود را به عنوان یک رشته ارتعاشی نشان می دهد، در دنیای واقعی مشاهده می شود.

فیزیک ریسمان پرسش از ابعاد فضا-زمان را باز می گذارد. عدم وجود ابعاد فضایی اضافی در دنیای ماکروسکوپی به دو صورت توضیح داده شده است:

فشرده سازی ابعادی که به اندازه هایی پیچ خورده اند که در آنها با ترتیب طول پلانک مطابقت دارند.
مکان یابی کل تعداد ذرات تشکیل دهنده جهان چند بعدی در یک "ورقه جهان" چهار بعدی که به عنوان یک جهان چندگانه توصیف می شود.

کوانتیزاسیون

این مقاله مفهوم نظریه گرانش کوانتومی حلقه را برای آدمک ها پوشش می دهد. درک این موضوع در سطح ریاضی بسیار دشوار است. در اینجا یک دیدگاه کلی را بر اساس رویکرد توصیفی بررسی می کنیم. علاوه بر این، در رابطه با دو نظریه «متضاد».

برای درک بهتر نظریه ریسمان، آگاهی از وجود رویکرد کوانتیزاسیون اولیه و ثانویه نیز مهم است.

کوانتیزاسیون ثانویه مبتنی بر مفاهیم میدان رشته ای است، یعنی تابعی فضای حلقه، که شبیه به نظریه میدان کوانتومی است. فرمالیسم های رویکرد اولیه با استفاده از تکنیک های ریاضی، توصیفی از حرکت رشته های آزمایشی در میدان های خارجی آنها ایجاد می کند. این امر بر تعامل بین رشته ها تأثیر منفی نمی گذارد و همچنین شامل پدیده پوسیدگی و یکسان شدن رشته می شود. رویکرد اولیه پیوند بین نظریه‌های ریسمان و گزاره‌های نظریه میدان معمولی در سطح جهان است.

ابر تقارن

مهمترین و ضروری ترین و همچنین واقع گرایانه ترین عنصر نظریه ریسمان ابرتقارن است. مجموعه کلی ذرات و فعل و انفعالات بین آنها، که در انرژی های نسبتا کم مشاهده می شوند، قادر به بازتولید ترکیب ساختاری مدل استاندارد تقریباً در کل شکل آن هستند. بسیاری از ویژگی‌های مدل استاندارد از نظر تئوری ابر ریسمان توضیحات ظریفی به دست می‌آورند، که این نیز استدلال مهمی برای این نظریه است. با این حال، هنوز اصولی وجود ندارد که بتواند این یا آن محدودیت نظریه‌های ریسمان را توضیح دهد. این فرضیه ها باید به ما اجازه دهند که شکلی از جهان مشابه مدل استاندارد را به دست آوریم.

خواص

مهمترین ویژگی های نظریه ریسمان عبارتند از:

اصولی که ساختار کیهان را تعیین می کند گرانش و مکانیک جهان کوانتومی است. آنها اجزایی هستند که هنگام ایجاد یک نظریه کلی نمی توان آنها را از هم جدا کرد. نظریه ریسمان این فرض را اجرا می کند.
مطالعات بسیاری از مفاهیم توسعه‌یافته قرن بیستم که به ما امکان می‌دهد ساختار بنیادی جهان را با همه اصول و تبیین‌های عملیاتی متعددشان درک کنیم، ترکیب شده و از نظریه ریسمان پیروی می‌کنند.
نظریه ریسمان پارامترهای رایگانی ندارد که باید برای اطمینان از توافق تنظیم شوند، به عنوان مثال، در مدل استاندارد مورد نیاز است.

سرانجام

به زبان ساده، گرانش حلقه کوانتومی یکی از راه های درک واقعیت است که سعی می کند ساختار بنیادی جهان را در سطح ذرات بنیادی توصیف کند. این به شما امکان می دهد بسیاری از مسائل فیزیک را که بر سازماندهی ماده تأثیر می گذارد، حل کنید و همچنین یکی از نظریه های پیشرو در کل جهان است. مخالف اصلی آن تئوری ریسمان است که با توجه به گزاره‌های درست زیاد نظریه دوم کاملاً منطقی است. هر دو نظریه در زمینه‌های مختلف تحقیقات ذرات بنیادی تأیید شده‌اند و تلاش‌ها برای ترکیب «جهان کوانتومی» و گرانش تا به امروز ادامه دارد.

اشاره به "نظریه جهان"

نظریه گرانش کوانتومی حلقه

قبل از بیگ بنگ چه اتفاقی افتاد و زمان از کجا آمد؟

در نظریه گرانش کوانتومی، فضای صاف و پیوسته ای که در مقیاس های بسیار کوچک به آن عادت کرده ایم، ساختاری با هندسه بسیار پیچیده است.

(تصویر از www.aei.mpg.de)

سؤالات عنوان معمولاً توسط فیزیکدانان مورد بحث قرار نمی گیرند، زیرا هیچ نظریه پذیرفته شده ای وجود ندارد که بتواند به آنها پاسخ دهد. با این حال، اخیراً، در چارچوب گرانش کوانتومی حلقه، هنوز امکان ردیابی تکامل یک مدل ساده شده از کیهان در زمان، دقیقاً تا لحظه انفجار بزرگ وجود داشت و حتی فراتر از آن نگاه کرد. در طول مسیر دقیقاً مشخص شد که زمان در این مدل چگونه به وجود می آید.

مشاهدات کیهان نشان می‌دهد که حتی در بزرگ‌ترین مقیاس‌ها اصلاً ثابت نیست، بلکه در طول زمان تکامل می‌یابد. اگر بر اساس نظریه‌های مدرن، این تکامل را در زمان ردیابی کنیم، معلوم می‌شود که بخش قابل مشاهده کنونی کیهان قبلاً داغ‌تر و فشرده‌تر از اکنون بوده است و با بیگ بنگ آغاز شده است - فرآیند خاصی از ظهور کیهان از یک تکینگی: موقعیتی خاص که قوانین فیزیک مدرن برای آن اعمال نمی شود.

فیزیکدانان از این وضعیت راضی نیستند: آنها می خواهند بفهمند و خود فرآیندمهبانگ. به همین دلیل است که اکنون تلاش‌های زیادی برای ایجاد نظریه‌ای انجام می‌شود که در این وضعیت قابل استفاده باشد. از آنجایی که گرانش مهمترین نیرو در اولین لحظات پس از انفجار بزرگ بود، اعتقاد بر این است که دستیابی به این هدف تنها در چارچوبی که هنوز توسعه نیافته است امکان پذیر است. نظریه کوانتومی گرانش.

زمانی، فیزیکدانان امیدوار بودند که گرانش کوانتومی با استفاده از نظریه ابر ریسمان توصیف شود، اما بحران اخیر در نظریه‌های ابر ریسمان این اطمینان را متزلزل کرده است. در این شرایط، رویکردهای دیگری برای توصیف پدیده‌های گرانشی کوانتومی توجه بیشتری را به خود جلب کردند و به ویژه، حلقه گرانش کوانتومی.

در چارچوب گرانش کوانتومی حلقه است که اخیراً نتیجه بسیار چشمگیری به دست آمده است. معلوم می شود که به دلیل اثرات کوانتومی تکینگی اولیه ناپدید می شود. بیگ بنگ دیگر یک نقطه خاص نیست و نه تنها می توان مسیر آن را ردیابی کرد، بلکه می توان به آنچه قبل از بیگ بنگ رخ داده بود نیز توجه کرد. خلاصه‌ای از این نتایج اخیراً در A. Ashtekar, T. Pawlowski, P. Singh, Physical Review Letters, 96, 141301 (12 آوریل 2006) منتشر شده است. روز دیگر پیش چاپی توسط همین نویسندگان gr-qc/0604013.

گرانش کوانتومی حلقه اساساً با نظریه‌های فیزیکی مرسوم و حتی با نظریه ابر ریسمان متفاوت است. برای مثال، اشیاء نظریه ابر ریسمان، ریسمان‌های مختلف و غشاهای چند بعدی هستند که با این حال، در از قبل پخته شدهبرای آنها مکان و زمان این سؤال که دقیقاً چگونه این فضا-زمان چند بعدی به وجود آمد را نمی توان در چنین نظریه ای حل کرد.

در نظریه حلقه گرانش، اجرام اصلی سلول‌های کوانتومی کوچک فضا هستند که به روش خاصی به یکدیگر متصل هستند. قانون اتصال آنها و حالت آنها توسط میدان خاصی که در آنها وجود دارد کنترل می شود. مقدار این فیلد برای این سلول ها مقدار مشخصی است. زمان داخلی": گذار از یک میدان ضعیف به یک میدان قوی تر دقیقاً به نظر می رسد که گویی نوعی "گذشته" وجود دارد که بر نوعی "آینده" تأثیر می گذارد. این قانون به گونه ای طراحی شده است که برای یک جهان به اندازه کافی بزرگ با غلظت کم انرژی و (یعنی دور از تکینگی)، سلول ها به نظر می رسد با یکدیگر "جوش می گیرند" و فضا-زمان "جامد" را تشکیل می دهند. که برای ما آشناست

نویسندگان مقاله ادعا می کنند که همه اینها در حال حاضر برای حل مشکل آنچه برای جهان با نزدیک شدن به تکینگی اتفاق می افتد کافی است. حل معادلات به دست آمده نشان داد که با "فشردگی" شدید جهان، فضا "پراکنده" می شود، هندسه کوانتومی اجازه نمی دهد حجم آن به صفر کاهش یابد، ناگزیر توقف اتفاق می افتد و انبساط دوباره آغاز می شود. این توالی حالت‌ها را می‌توان هم به جلو و هم به عقب در «زمان» ردیابی کرد، به این معنی که در این نظریه، قبل از انفجار بزرگ، ناگزیر یک «بیگ بنگ» وجود دارد - فروپاشی جهان «قبلی». علاوه بر این، ویژگی‌های این جهان قبلی در فرآیند فروپاشی از بین نمی‌روند، بلکه بدون ابهام به جهان ما منتقل می‌شوند.

با این حال، محاسبات شرح داده شده بر اساس برخی فرضیات ساده کننده در مورد خواص میدان جهانی است. ظاهراً نتیجه‌گیری‌های کلی حتی بدون چنین مفروضاتی نیز صادق است، اما این هنوز نیاز به تأیید دارد. پیگیری توسعه بیشتر این ایده ها بسیار جالب خواهد بود.

اتم های فضا و زمان

لی اسمولین

اگر نظریه شگفت‌انگیز گرانش کوانتومی حلقه درست باشد، فضا و زمان که ما آن‌ها را پیوسته می‌دانیم، در واقع از ذرات گسسته ساخته شده‌اند.

از زمان های قدیم، برخی از فیلسوفان و دانشمندان پیشنهاد کرده اند که ماده ممکن است از اتم های ریز ساخته شده باشد، اما تا 200 سال پیش تعداد کمی معتقد بودند که وجود آنها قابل اثبات است. امروز ما تک تک اتم ها را مشاهده می کنیم و ذرات تشکیل دهنده آنها را مطالعه می کنیم. ساختار دانه ای ماده دیگر برای ما خبری نیست.
در دهه های اخیر، فیزیکدانان و ریاضیدانان این سوال را مطرح کرده اند: آیا فضا از قطعات مجزا تشکیل شده است؟ آیا واقعاً پیوسته است یا بیشتر شبیه یک تکه پارچه بافته شده از الیاف جداگانه است؟ اگر می توانستیم اجسام بسیار کوچک را رصد کنیم، آیا اتم های فضا، ذرات ریز تقسیم ناپذیر حجمی را می دیدیم؟ اما در مورد زمان چطور: آیا تغییرات در طبیعت به آرامی اتفاق می‌افتد یا جهان با جهش‌های کوچکی که مانند یک کامپیوتر عمل می‌کند توسعه می‌یابد؟
در طول 16 سال گذشته، دانشمندان به طور قابل توجهی به پاسخ به این سؤالات نزدیک شده اند. بر اساس نظریه ای با نام عجیب «گرانش کوانتومی حلقه»، فضا و زمان واقعاً از قطعات گسسته تشکیل شده اند. محاسبات انجام شده در این مفهوم تصویری ساده و زیبا را به تصویر می کشد که به ما کمک می کند پدیده های مرموز مرتبط با سیاهچاله ها و انفجار بزرگ را توضیح دهیم. اما مزیت اصلی نظریه ذکر شده این است که در آینده نزدیک می توان پیش بینی های آن را به صورت تجربی تأیید کرد: اگر واقعاً اتم های فضا وجود داشته باشند، آنها را تشخیص خواهیم داد.

کوانتا

ما به همراه همکارانم نظریه گرانش کوانتومی حلقه (LQG) را توسعه دادیم و سعی کردیم نظریه کوانتومی گرانش را که مدت ها منتظرش بودیم توسعه دهیم. برای توضیح اهمیت فوق العاده دومی و ارتباط آن با گسستگی فضا و زمان، باید کمی در مورد نظریه کوانتومی و نظریه گرانش صحبت کنم.
ظهور مکانیک کوانتومی در ربع اول قرن بیستم. با اثبات اینکه ماده از اتم تشکیل شده است همراه بود. معادلات کوانتومی مستلزم آن است که کمیت‌های خاص، مانند انرژی‌های یک اتم، فقط مقادیر گسسته خاصی را به خود بگیرند. مکانیک کوانتومی دقیقاً خواص و رفتار اتم‌ها، ذرات بنیادی و نیروهایی که به آن‌ها متصل می‌شوند را توصیف می‌کند. موفق ترین نظریه کوانتومی در تاریخ علم زیربنای درک ما از شیمی، فیزیک اتمی و زیراتمی، الکترونیک و حتی زیست شناسی است.
در طول همان دهه‌هایی که مکانیک کوانتومی بود، آلبرت انیشتین نظریه نسبیت عام را توسعه داد که یک نظریه گرانش است. بر اساس آن، نیروی گرانش در نتیجه خمش فضا و زمان (که با هم فضا-زمان را تشکیل می دهند) تحت تأثیر ماده به وجود می آید.
تصور کنید یک توپ سنگین روی یک ورقه لاستیکی قرار داده شده و یک توپ کوچک در نزدیکی توپ بزرگ می چرخد. توپ ها را می توان خورشید و زمین و برگ را فضا در نظر گرفت. توپ سنگین یک فرورفتگی در ورق لاستیکی ایجاد می کند که در امتداد شیب آن توپ کوچکتر به سمت بزرگتر می غلتد، گویی نیرویی - گرانش - آن را به این سمت می کشد. به همین ترتیب، هر ماده یا دسته ای از انرژی هندسه فضا-زمان را مخدوش می کند و ذرات و پرتوهای نور را جذب می کند. این پدیده همان چیزی است که ما گرانش می نامیم.
به طور جداگانه، مکانیک کوانتومی و نظریه نسبیت عام اینشتین به طور تجربی تأیید شده اند. با این حال، موردی که در آن هر دو نظریه را بتوان به طور همزمان آزمایش کرد، هرگز مورد بررسی قرار نگرفته است. واقعیت این است که اثرات کوانتومی فقط در مقیاس های کوچک قابل مشاهده است و برای اینکه اثرات نسبیت عام قابل توجه باشد، جرم های بزرگ مورد نیاز است. ترکیب هر دو شرایط فقط در شرایط فوق العاده ممکن است.
علاوه بر فقدان داده‌های تجربی، یک مشکل مفهومی بزرگ وجود دارد: نظریه نسبیت عام اینشتین کاملاً کلاسیک است، یعنی. غیر کوانتومی برای اطمینان از یکپارچگی منطقی فیزیک، به یک نظریه کوانتومی گرانش نیاز است که مکانیک کوانتومی را با نظریه نسبیت عام در یک نظریه کوانتومی فضا-زمان ترکیب کند.
فیزیکدانان روش های ریاضی زیادی را برای تبدیل نظریه کلاسیک به نظریه کوانتومی توسعه داده اند. بسیاری از دانشمندان بیهوده تلاش کردند تا آنها را در نظریه نسبیت عام اعمال کنند.
محاسبات انجام شده در دهه های 1960 و 1970 نشان داد که مکانیک کوانتومی و نسبیت عام را نمی توان با هم ترکیب کرد. به نظر می‌رسید که این وضعیت تنها با معرفی فرضیات کاملاً جدید، ذرات اضافی، میدان‌ها یا اجسام از نوع دیگر می‌تواند نجات یابد. عجیب و غریب بودن یک نظریه یکپارچه باید فقط در موارد استثنایی خود را نشان دهد که هر دو اثر مکانیکی کوانتومی و گرانشی قابل توجه می شوند. در تلاش برای دستیابی به مصالحه، جهاتی مانند نظریه پیچش‌ها، هندسه غیرقابل تعویض و ابرگرانش متولد شدند.
نظریه ریسمان در بین فیزیکدانان بسیار محبوب است، که بر اساس آن، علاوه بر سه بعد فضایی شناخته شده، شش یا هفت بعد دیگر نیز وجود دارد که هنوز کسی نتوانسته متوجه آنها شود. نظریه ریسمان همچنین وجود بسیاری از ذرات و نیروهای بنیادی جدید را پیش بینی می کند که هرگز با مشاهده تایید نشده اند. برخی از دانشمندان معتقدند که این بخشی از به اصطلاح نظریه M است، اما، متاسفانه، هنوز تعریف دقیقی ارائه نشده است. بنابراین، بسیاری از کارشناسان متقاعد شده اند که جایگزین های موجود باید بررسی شوند. نظریه گرانش کوانتومی حلقه ما توسعه یافته ترین آنهاست.

شکاف بزرگ

در اواسط دهه 1980. ما به همراه Abhay Ashtekar، Ted Jacobson و Carlo Rovelli تصمیم گرفتیم یک بار دیگر سعی کنیم مکانیک کوانتومی و نسبیت عام را با استفاده از روش‌های استاندارد یکی کنیم. نکته این است که در نتایج منفی به‌دست‌آمده در دهه 1970 یک خلأ مهم وجود داشت: محاسبات فرض می‌کردند که هندسه فضا پیوسته و صاف است، مهم نیست که چقدر جزئیات آن را بررسی می‌کنیم. مردم قبل از کشف اتم ها دقیقاً به همین شکل به ماده نگاه می کردند.
بنابراین، تصمیم گرفتیم که مفهوم فضای پیوسته صاف را کنار بگذاریم و هیچ فرضیه ای غیر از مفاد تجربی کاملاً آزمایش شده نظریه نسبیت عام و مکانیک کوانتومی معرفی نکنیم. به طور خاص، محاسبات ما بر اساس دو اصل کلیدی نظریه اینشتین بود.
اولین آنها - استقلال از محیط - اعلام می کند که هندسه فضا-زمان ثابت نیست، بلکه یک کمیت متغیر و پویا است. برای تعیین هندسه باید یک سری معادلات حل کرد که تأثیر ماده و انرژی و. به هر حال، نظریه ریسمان مدرن مستقل از محیط نیست: معادلات توصیف کننده ریسمان در یک فضا-زمان کلاسیک خاص (یعنی غیرکوانتومی) فرموله می شوند.
اصل دوم به نام «عدم تغییر شکل دیفرانسیل» بیان می‌کند که ما در انتخاب هر سیستم مختصاتی برای نمایش فضا-زمان و ساخت معادلات آزاد هستیم. یک نقطه در فضا-زمان تنها با رویدادهایی که به طور فیزیکی در آن اتفاق می‌افتند، تعریف می‌شود و نه با موقعیت آن در یک سیستم مختصات خاص (هیچ مختصات خاصی وجود ندارد). تغییر ناپذیری دیفئومورفیک یک موقعیت بنیادی بسیار مهم نظریه نسبیت عام است.
با ترکیب دقیق هر دو اصل با روش‌های استاندارد مکانیک کوانتومی، یک زبان ریاضی ایجاد کردیم که به ما امکان می‌داد محاسبات لازم را برای تعیین گسسته یا پیوسته بودن فضا انجام دهیم. برای خوشحالی ما، محاسبات نشان داد که فضا کوانتیزه شده است! اینگونه است که ما پایه و اساس نظریه گرانش کوانتومی حلقه را گذاشتیم. به هر حال، اصطلاح "حلقه" به این دلیل ابداع شد که برخی از محاسبات شامل حلقه های کوچک جدا شده در فضا-زمان بودند.
بسیاری از فیزیکدانان و ریاضیدانان محاسبات ما را با استفاده از روش های مختلف تأیید کرده اند. در طول سال‌های گذشته، نظریه گرانش کوانتومی حلقه‌ای به لطف تلاش‌های دانشمندان از سراسر جهان قوی‌تر شده است. کار انجام شده به ما امکان می دهد به تصویر فضا-زمان که در زیر توضیح خواهم داد اعتماد کنیم.
نظریه کوانتومی ما در مورد ساختار فضازمان در کوچکترین مقیاس ها است و برای درک آن باید به پیش بینی های آن برای یک ناحیه یا حجم کوچک نگاه کنیم. هنگام سر و کار با فیزیک کوانتومی، مهم است که تعیین کنیم کدام کمیت های فیزیکی باید اندازه گیری شوند. ناحیه خاصی را تصور کنید که توسط مرز B تعیین شده است (شکل زیر را ببینید)، که می تواند توسط یک جسم مادی (مثلاً یک پوسته چدنی) یا مستقیماً توسط هندسه فضا-زمان (مثلاً افق رویداد در مورد) تعریف شود. از یک سیاهچاله). وقتی حجم ناحیه توصیف شده را اندازه می گیریم چه اتفاقی می افتد؟ نتایج ممکن توسط نظریه کوانتومی و تغییر ناپذیری دیفئومورفیک چیست؟ اگر هندسه فضا پیوسته باشد، منطقه مورد نظر می تواند هر اندازه ای داشته باشد، و حجم آن را می توان با هر عدد واقعی مثبت، به ویژه، دلخواه نزدیک به صفر بیان کرد. اما اگر هندسه دانه ای باشد، نتیجه اندازه گیری فقط می تواند متعلق به مجموعه ای گسسته از اعداد باشد و نمی تواند کمتر از حداقل حجم ممکن باشد. بیایید به یاد بیاوریم الکترونی که به دور یک هسته اتم می چرخد چه انرژی می تواند داشته باشد؟ در چارچوب فیزیک کلاسیک - هر مکانیک کوانتومی اما فقط مقادیر گسسته مشخص و کاملاً ثابت انرژی و. تفاوت بین اندازه گیری حجم مایع تشکیل دهنده جریان پیوسته (از دیدگاه دانشمندان قرن هجدهم) و تعیین مقدار آبی است که اتم های آن قابل شمارش است.
طبق نظریه گرانش کوانتومی حلقه، فضا مانند اتم است: اعدادی که با اندازه گیری حجم به دست می آیند یک مجموعه گسسته را تشکیل می دهند. حجم در بخش های جداگانه تغییر می کند. کمیت دیگری که می توان اندازه گیری کرد مساحت مرز B است که به نظر می رسد گسسته است. به عبارت دیگر فضا پیوسته نیست و از واحدهای کوانتومی خاصی از مساحت و حجم تشکیل شده است.
مقادیر احتمالی حجم و مساحت بر حسب واحدهای بدست آمده از طول پلانک اندازه گیری می شود که با نیروی گرانش، بزرگی کوانتوم ها و سرعت نور مرتبط است. طول پلانک بسیار کوچک است: 10 -33 سانتی متر. مقیاسی را تعیین می کند که در آن هندسه فضا دیگر نمی تواند پیوسته در نظر گرفته شود. کوچکترین مساحت غیر صفر ممکن تقریباً برابر مربع طول پلانک یا 10-66 سانتی متر مربع است. کوچکترین حجم ممکن غیر از صفر یک مکعب به طول پلانک یا 10-99 سانتی متر مکعب است. بنابراین، طبق تئوری، هر سانتی‌متر مکعب فضا حاوی تقریباً 1099 اتم حجم است. کوانتوم حجمی آنقدر کوچک است که تعداد این کوانتوم ها در یک سانتی متر مکعب بیشتر از سانتی متر مکعب در جهان مرئی است (10 85).

شبکه های اسپین

کوانتوم های حجم و مساحت چگونه به نظر می رسند؟ شاید فضا از تعداد زیادی مکعب یا کره کوچک تشکیل شده باشد؟ نه، به این سادگی نیست. حالات کوانتومی حجم و مساحت را در قالب نمودارهایی به تصویر می کشیم که خالی از زیبایی نیست. ناحیه ای از فضا را به شکل مکعب تصور کنید (شکل زیر را ببینید ). در نمودار ما آن را به عنوان یک نقطه نشان دهنده یک حجم به تصویر می کشیم که شش خط از آن امتداد دارد که هر یک نشان دهنده یکی از وجوه مکعب است. عدد کنار نقطه نشان دهنده حجم و اعداد کنار خطوط نشان دهنده مساحت چهره های مربوطه است.
بیایید یک هرم را در بالای مکعب قرار دهیم. چند وجهی ما یک صورت مشترک دارند و باید آنها را به صورت دو نقطه (دو حجم) که توسط یکی از خطوط (صورتی که احجام را به هم وصل می کند) به هم متصل شده اند نشان دهیم. مکعب دارای پنج وجه آزاد (پنج خط) و هرم دارای چهار وجه آزاد (چهار خط) است. به طور مشابه، هر ترکیبی از چند وجهی مختلف را می توان ترسیم کرد: چند وجهی حجمی به نقاط یا گره ها تبدیل می شود و صورت های صاف به خطوطی تبدیل می شوند که به گره های متصل می شوند. ریاضیدانان چنین نمودارهایی را نمودار می نامند.
در تئوری ما نقاشی های چند وجهی را کنار می گذاریم و فقط نمودارها را نگه می داریم. ریاضیاتی که حالت‌های کوانتومی حجم و مساحت را توصیف می‌کند، مجموعه‌ای از قوانین را در اختیار ما قرار می‌دهد که نشان می‌دهد چگونه خطوط می‌توانند گره‌ها را به هم متصل کنند و چه اعدادی را می‌توان در مکان‌های مختلف نمودار قرار داد. هر حالت کوانتومی مربوط به یکی از نمودارها است و هر گرافی که قوانین را برآورده می کند با یک حالت کوانتومی مطابقت دارد. نمودارها یک رکورد کوتاه راحت از حالت های کوانتومی ممکن فضا هستند.
نمودارها برای نمایش حالت های کوانتومی بسیار مناسب تر از چند وجهی هستند. به ویژه، برخی از نمودارها به گونه‌ای عجیب به هم متصل شده‌اند که نمی‌توان آن‌ها را به شکلی منظم به تصویری از چند وجهی تبدیل کرد. به عنوان مثال، در مواردی که فضا منحنی است، نمی توان چند وجهی را ترسیم کرد که به درستی روی هم قرار گیرند، اما کشیدن نمودار و استفاده از آن برای محاسبه میزان اعوجاج فضا اصلاً دشوار نیست. از آنجایی که این اعوجاج فضا است که گرانش را ایجاد می کند، نمودارها نقش بزرگی در نظریه کوانتومی گرانش دارند.
برای سادگی، ما اغلب نمودارها را به صورت دو بعدی ترسیم می کنیم، اما بهتر است آنها را به عنوان پر کردن فضای سه بعدی در نظر بگیریم، زیرا این همان چیزی است که آنها نشان می دهند. اما در اینجا یک دام مفهومی وجود دارد: خطوط و گره‌های نمودار موقعیت‌های خاصی را در فضا اشغال نمی‌کنند. هر نمودار فقط با نحوه اتصال قطعات آن به یکدیگر و نحوه ارتباط آنها با مرزهای مشخص شده (مثلاً مرز ناحیه B) تعریف می شود. با این حال، هیچ فضای سه بعدی پیوسته ای وجود ندارد که نمودارها در آن قرار گرفته باشند. خطوط و گره ها فضایی هستند که هندسه آنها با نحوه اتصال آنها مشخص می شود.
نمودارهایی که شرح داده شده اند شبکه های اسپین نامیده می شوند زیرا اعداد روی آنها با اسپین مرتبط است. بازگشت به اوایل دهه 1970. راجر پنروز از دانشگاه آکسفورد پیشنهاد کرده است که شبکه های اسپین با نظریه گرانش کوانتومی مرتبط هستند. در سال 1994، محاسبات دقیق ما شهود او را تایید کرد. خوانندگانی که با نمودارهای فاینمن آشنا هستند باید توجه داشته باشند که شبکه های اسپین، علی رغم ظاهرشان، شبکه های اسپین نیستند. نمودارهای فاینمن منعکس کننده برهمکنش های کوانتومی بین ذرات در حال حرکت از یک حالت کوانتومی به حالت دیگر است. شبکه های اسپین حالت های کوانتومی ثابتی از حجم ها و مساحت های فضا را نشان می دهند.
گره ها و لبه های منفرد نمودارها مناطق بسیار کوچکی از فضا را نشان می دهند: یک گره معمولی مربوط به حجمی در حدود یک مکعب طول پلانک است و یک خط مربوط به مساحتی به اندازه یک مربع طول پلانک است. اما، در اصل، شبکه اسپین می تواند به طور نامحدود بزرگ و به طور دلخواه پیچیده باشد. اگر بتوانیم تصویر دقیقی از وضعیت کوانتومی جهان خود به تصویر بکشیم (یعنی هندسه فضای آن، منحنی و پیچ خورده توسط گرانش کهکشان ها، سیاهچاله ها، و غیره)، یک شبکه چرخشی غول پیکر با پیچیدگی غیرقابل تصور به دست می آوریم. حاوی تقریباً 10184 گره.
بنابراین، شبکه های اسپین هندسه فضا را توصیف می کنند. اما در مورد ماده و انرژی موجود در آن چه می توان گفت؟ ذراتی مانند الکترون ها با گره های خاص با برچسب های اضافی مطابقت دارند. میدان هایی مانند میدان های الکترومغناطیسی با نشانگرهای مشابه در خطوط نمودار نشان داده می شوند. حرکت ذرات و میدان ها در فضا یک حرکت گسسته (پرش مانند) از علائم در طول نمودار است.

مراحل و فوم

ذرات و میدان ها تنها اجسام متحرک نیستند. بر اساس نظریه نسبیت عام، وقتی ماده و انرژی حرکت می کنند، فضا حتی می تواند مانند امواج روی دریاچه از آن عبور کند. در تئوری گرانش کوانتومی حلقه، چنین فرآیندهایی با تبدیل‌های گسسته شبکه اسپین نشان داده می‌شوند که در آن اتصال نمودارها گام به گام تغییر می‌کند (شکل زیر را ببینید).
فیزیکدانان هنگام توصیف پدیده های مکانیکی کوانتومی، احتمال فرآیندهای مختلف را محاسبه می کنند. هنگامی که از نظریه گرانش کوانتومی حلقه برای توصیف تغییر هندسه فضا یا حرکت ذرات و میدان ها در یک شبکه اسپینی استفاده می کنیم، همین کار را انجام می دهیم. توماس تیمان از موسسه فیزیک نظری در واترلو عبارات دقیقی را برای محاسبه احتمال کوانتومی مراحل شبکه اسپین به دست آورده است. در نتیجه، رویه‌ای روشن برای محاسبه احتمال هر فرآیندی که می‌تواند در دنیایی اتفاق بیفتد که توسط قواعد نظریه کاملاً شکل‌گرفته ما اداره می‌شود، پدید آمده است. تنها چیزی که باقی می ماند محاسبه و پیش بینی در مورد آنچه می توان در آزمایش های خاص مشاهده کرد.
در نظریه نسبیت، فضا و زمان جدایی ناپذیرند و نشان دهنده یک فضا-زمان واحد هستند. هنگامی که مفهوم فضازمان به نظریه گرانش کوانتومی حلقه وارد می شود، شبکه های اسپینی که فضا را نشان می دهند به اصطلاح به فوم اسپین تبدیل می شوند. با اضافه شدن یک بعد دیگر - زمان - خطوط شبکه اسپین گسترش یافته و به سطوح دو بعدی تبدیل می شوند و گره ها به خطوط کشیده می شوند. انتقال‌هایی که در آن شبکه اسپین تغییر می‌کند (مراحلی که در بالا توضیح داده شد) اکنون توسط گره‌هایی که خطوط فوم در آنها همگرا می‌شوند نشان داده می‌شوند. دیدگاه فضازمان به عنوان یک فوم اسپین توسط چندین محقق از جمله کارلو روولی، مایک رایزنبرگر، جان بارت، لوئیس کرین، جان بائز) و فوتینی مارکوپولو ارائه شده است.
یک عکس فوری از آنچه اتفاق می افتد مانند مقطعی از فضا-زمان است. یک تکه مشابه از اسپین فوم نشان دهنده یک شبکه چرخشی است. با این حال، اشتباه نکنید که صفحه برش به طور مداوم مانند یک جریان صاف زمان حرکت می کند. همانطور که فضا با هندسه گسسته یک شبکه اسپین تعریف می شود، زمان نیز با دنباله ای از مراحل جداگانه که شبکه را مجدداً مرتب می کند، تعریف می شود (شکل را در صفحه 55 ببینید). بنابراین، زمان نیز گسسته است. زمان مانند رودخانه در جریان نیست، بلکه مانند یک ساعت می گذرد. فاصله بین "تیک" تقریبا برابر با زمان پلانک یا 10 -43 ثانیه است. به‌طور دقیق‌تر، زمان در جهان ما با هزاران ساعت اندازه‌گیری می‌شود: جایی که یک مرحله کوانتومی در فوم اسپین رخ می‌دهد، ساعت یک «تیک» می‌کند.

پیش بینی ها و تست ها

نظریه گرانش کوانتومی حلقه فضا و زمان را در مقیاس پلانک توصیف می کند که برای ما بسیار کوچک است. پس چگونه آن را تست کنیم؟ اول، بسیار مهم است که بفهمیم آیا نسبیت عام کلاسیک را می توان به عنوان تقریبی برای گرانش کوانتومی حلقه استخراج کرد. به عبارت دیگر، اگر شبکه‌های اسپین مانند نخ‌هایی باشند که پارچه از آن بافته می‌شود، سؤال این است که آیا می‌توان با میانگین‌گیری از هزاران نخ، خواص کشسانی یک قطعه را به درستی محاسبه کرد؟ آیا اگر شبکه اسپین را در طول های پلانک زیادی میانگین کنیم، توصیفی از "پارچه صاف" فضای کلاسیک انیشتین بدست می آوریم؟ اخیراً، دانشمندان با موفقیت این مشکل پیچیده را برای چندین مورد خاص، به اصطلاح، برای پیکربندی مواد خاص حل کرده اند. به عنوان مثال، امواج گرانشی فرکانس پایین منتشر شده در فضای مسطح (بدون منحنی) را می توان به عنوان برانگیختگی حالت های کوانتومی خاصی در نظر گرفت که مطابق با نظریه گرانش کوانتومی حلقه توصیف شده است.
یک آزمایش خوب برای گرانش کوانتومی حلقه ای یکی از معماهای دیرینه در مورد ترمودینامیک سیاهچاله ها و به ویژه در مورد آنتروپی آنها بود. فیزیکدانان مدل ترمودینامیکی یک سیاهچاله را با تکیه بر یک نظریه ترکیبی که در آن ماده به صورت مکانیکی کوانتومی مورد بررسی قرار می گیرد، اما فضا-زمان اینطور نیست، توسعه داده اند. به ویژه، در دهه 1970. Jacob D. Bekenstein استنباط کرد که آنتروپی یک سیاهچاله متناسب با سطح آن است (به مقاله "اطلاعات در جهان هولوگرافیک"، "در دنیای علم"، شماره 11، 2003 مراجعه کنید). استیون هاوکینگ خیلی زود به این نتیجه رسید که سیاهچاله ها، به ویژه سیاهچاله های کوچک، باید تشعشع ساطع کنند.
برای انجام محاسبات مشابه در چارچوب تئوری گرانش کوانتومی حلقه، مرز ناحیه B را افق رویداد سیاهچاله در نظر می گیریم. با تجزیه و تحلیل آنتروپی حالات کوانتومی متناظر، دقیقاً پیش بینی بکنشتاین را به دست می آوریم. با همین موفقیت، نظریه ما نه تنها پیش بینی هاوکینگ در مورد تابش یک سیاهچاله را بازتولید می کند، بلکه به ما اجازه می دهد تا ساختار ظریف آن را نیز توصیف کنیم. اگر یک سیاه‌چاله میکروسکوپی مشاهده شود، می‌توان پیش‌بینی‌های نظری را با مطالعه طیف گسیلش آزمایش کرد.
به طور کلی، هر گونه تأیید تجربی نظریه گرانش کوانتومی حلقه با مشکلات فنی بسیار زیادی همراه است. اثرات مشخصه توصیف شده توسط این نظریه فقط در مقیاس طول پلانک قابل توجه است، که 16 مرتبه بزرگتر از آنچه در آینده نزدیک در قدرتمندترین شتاب دهنده ها قابل مطالعه است (مطالعه مقیاس های کوچکتر نیاز به انرژی بالاتری دارد).
با این حال، دانشمندان اخیراً چندین روش در دسترس برای آزمایش گرانش کوانتومی حلقه پیشنهاد کرده‌اند. طول موج نور منتشر شده در یک محیط تحت اعوجاج قرار می گیرد که منجر به شکست و پراکندگی پرتوها می شود. دگرگونی‌های مشابهی با حرکت نور و ذرات در یک فضای مجزا که توسط یک شبکه اسپین توصیف شده است رخ می‌دهد.
متأسفانه، بزرگی اثرات ذکر شده متناسب با نسبت طول پلانک به طول موج است. برای نور مرئی از 10 -28 تجاوز نمی کند و برای پرتوهای کیهانی با بالاترین انرژی حدود یک میلیاردم است. به عبارت دیگر، دانه بندی ساختار فضا تقریباً بر هر تشعشع قابل مشاهده تأثیر بسیار ضعیفی دارد. اما هر چه مسافتی که نور طی می کند بیشتر باشد، پیامدهای گسست شبکه اسپین بیشتر قابل توجه است. تجهیزات مدرن به ما اجازه می‌دهند تا تشعشعات انفجارهای پرتو گاما را که میلیاردها سال نوری از ما فاصله دارند، تشخیص دهیم (به مقاله «درخشنده‌ترین انفجارها در جهان»، «در دنیای علم»، شماره 4، 2003 مراجعه کنید).
رودولفو گامبینی و خورخه پولین با استفاده از نظریه گرانش کوانتومی حلقه دریافتند که فوتون های انرژی های مختلف باید با سرعت های کمی متفاوت حرکت کنند و در زمان های مختلف به ناظر برسند (شکل زیر را ببینید). مشاهدات ماهواره‌ای از انفجار پرتو گاما به ما کمک می‌کند تا این موضوع را آزمایش کنیم. دقت ابزارهای مدرن 1000 برابر کمتر از حد لازم است، اما در حال حاضر در سال 2006 رصدخانه ماهواره ای GLAST راه اندازی خواهد شد که تجهیزات دقیق آن امکان انجام آزمایش مورد انتظار را فراهم می کند.
آیا در اینجا با نظریه نسبیت، که ثابت بودن سرعت نور را فرض می کند، تناقضی وجود دارد؟ ما همراه با جووانی آملینو-کاملیا و ژوائو ماگوئیخو، نسخه‌های اصلاح‌شده‌ای از نظریه انیشتین را توسعه دادیم که امکان وجود فوتون‌های پرانرژی را فراهم می‌کند که با سرعت‌های مختلف حرکت می‌کنند. به نوبه خود، ثبات سرعت برای فوتون های کم انرژی اعمال می شود، به عنوان مثال. به نور موج بلند
یکی دیگر از جلوه های احتمالی گسستگی فضا-زمان با پرتوهای کیهانی با انرژی بسیار بالا و. بیش از 30 سال پیش، دانشمندان ثابت کردند که پروتون های پرتوهای کیهانی با انرژی بیش از 3 * 10 19 eV باید توسط فضای پرکننده پس زمینه مایکروویو کیهانی پراکنده شوند و بنابراین هرگز به زمین نخواهند رسید. با این حال، آزمایش AGASA ژاپن بیش از 10 رویداد را با پرتوهای کیهانی حتی با انرژی بالاتر ثبت کرد. مشخص شد که گسستگی فضا انرژی مورد نیاز برای واکنش پراکندگی را افزایش می‌دهد و به پروتون‌های پرانرژی اجازه بازدید از سیاره ما را می‌دهد. اگر مشاهدات دانشمندان ژاپنی تایید شود و هیچ توضیح دیگری یافت نشود، می‌توان فرض کرد که گسستگی فضا به صورت تجربی تایید شده است.

فضا

نظریه گرانش کوانتومی حلقه ما را وادار می کند تا نگاهی جدید به منشا کیهان بیندازیم و به ما کمک می کند تا تصور کنیم بلافاصله پس از انفجار بزرگ چه اتفاقی افتاده است. مطابق با نظریه نسبیت عام، اولین لحظه صفر زمان در تاریخ جهان وجود داشت که با فیزیک کوانتوم سازگار نیست. محاسبات مارتین بوجووالد بر اساس نظریه حلقه گرانش کوانتومی نشان می دهد که انفجار بزرگ در واقع یک پرش بزرگ بوده است، زیرا جهان قبل از آن به سرعت در حال فروپاشی بوده است. نظریه پردازان در حال حاضر روی مدل های جدیدی از مراحل اولیه توسعه کیهان کار می کنند که به زودی در مشاهدات کیهان شناسی آزمایش خواهند شد. این امکان وجود دارد که من و شما به اندازه کافی خوش شانس باشیم که بفهمیم قبل از انفجار بزرگ چه اتفاقی افتاده است.
سوال ثابت کیهانی کمتر جدی نیست: آیا چگالی انرژی در فضای "خالی" نفوذ می کند یا منفی؟ مشاهدات پس زمینه مایکروویو کیهانی و ابرنواخترهای دور نشان می دهد که انرژی تاریک وجود دارد. علاوه بر این، مثبت است زیرا جهان با سرعتی شتابان در حال انبساط است. از نقطه نظر نظریه گرانش کوانتومی حلقه، هیچ تناقضی در اینجا وجود ندارد: در سال 1990، هیدئو کوداما معادلاتی را گردآوری کرد که به طور دقیق وضعیت کوانتومی جهان را با یک ثابت کیهانی مثبت توصیف می کند.
تعدادی از مسائل، از جمله موارد صرفاً فنی، هنوز حل نشده است. چه تنظیماتی باید در نظریه نسبیت خاص در انرژی های بسیار بالا (در صورت وجود) انجام شود؟ آیا نظریه گرانش کوانتومی حلقه ای به اثبات اینکه نیروهای مختلف، از جمله گرانش، جنبه هایی از یک نیروی بنیادی واحد هستند کمک خواهد کرد؟
شاید گرانش کوانتومی حلقه واقعاً یک نظریه نسبیت عام کوانتومی باشد، زیرا بر اساس هیچ فرضی دیگری جز اصول اولیه مکانیک کوانتومی و نظریه انیشتین نیست. نتیجه گیری در مورد گسستگی فضا-زمان توصیف شده توسط اسپین فوم مستقیماً از خود نظریه ناشی می شود و به عنوان یک فرض معرفی نمی شود.
با این حال، تمام چیزی که من در اینجا بحث کردم تئوری است. شاید فضا در واقع در هر مقیاسی، هر چقدر هم که کوچک باشد، صاف و پیوسته باشد. سپس فیزیکدانان باید فرضیه های رادیکال دیگری را مانند مورد نظریه ریسمان معرفی کنند. و از آنجایی که آزمایش در نهایت همه چیز را تعیین می کند، من خبر خوبی دارم - ممکن است وضعیت در آینده نزدیک روشن تر شود.

ادبیات اضافی:

سه راه به سوی گرانش کوانتومی لی اسمولین. کتاب های پایه، 2001.

کوانتوم مساحت؟ جان بائز. طبیعت، ج421، صص. 702-703; فوریه 2003.

چقدر با نظریه کوانتومی گرانش فاصله داریم؟ لی اسمولین. مارس 2003. پیش چاپ در http://arxiv.org/hep-th/0303185

به گرانش کوانتومی خوش آمدید. بخش ویژه، دنیای فیزیک، سال 16، شماره 11، صص. 27-50; نوامبر 2003.

حلقه گرانش کوانتومی. لی اسمولین. موجود در http://www.edge.org/3rd_culture/smolin03/smolin03_index.html

نتیجه گیری اصلی نظریه گرانش کوانتومی حلقه به حجم ها و مساحت ها مربوط می شود. اجازه دهید منطقه فضای محدود شده توسط پوسته کروی B را در نظر بگیریم (به بالا مراجعه کنید). بر اساس فیزیک کلاسیک (غیر کوانتومی)، حجم آن را می توان با هر عدد مثبت واقعی بیان کرد. با این حال، طبق نظریه گرانش کوانتومی حلقه، کوچکترین حجم مطلق غیرصفر (تقریبا برابر با مکعب طول پلانک، یعنی 1099 سانتی متر 3) وجود دارد، و مقادیر حجم های بزرگتر یک سری گسسته هستند. از اعداد به همین ترتیب، حداقل مساحت غیر صفر (تقریباً مربع طول پلانک یا 1066 سانتی متر مربع) و محدوده گسسته ای از مناطق مجاز بزرگتر وجود دارد. طیف گسسته نواحی کوانتومی مجاز (سمت چپ) و حجم های کوانتومی (مرکز) به طور کلی شبیه سطوح انرژی کوانتومی گسسته اتم هیدروژن (راست) هستند.

دیاگرام هایی که شبکه های اسپین نامیده می شوند برای نمایش حالت های کوانتومی فضا در مقیاس حداقل طول استفاده می شوند. به عنوان مثال، مکعب (a) حجمی است که توسط شش وجه مربع احاطه شده است. شبکه اسپین مربوطه (b) شامل یک نقطه (گره) به نمایندگی از حجم و شش خط نشان دهنده لبه ها است. عدد کنار گره حجم را نشان می دهد و عدد کنار خط نشان دهنده ناحیه صورت مربوطه است. در مورد مورد بررسی حجم برابر با هشت واحد پلانک مکعب است و هر یک از وجوه دارای مساحت چهار واحد پلانک مربع می باشد. (قوانین گرانش کوانتومی حلقه مقادیر مجاز حجم ها و مساحت ها را به مقادیر خاصی محدود می کند: فقط ترکیب های خاصی از اعداد را می توان در خطوط و گره ها قرار داد.)
اگر یک هرم (c) روی وجه بالایی یک مکعب قرار گیرد، آنگاه خطی که آن صورت را در شبکه اسپین نشان می‌دهد باید گره مکعب را به گره هرمی (d) متصل کند. خطوط مربوط به چهار وجه آزاد هرم و پنج وجه آزاد مکعب باید از گره های مربوطه امتداد داشته باشند. (برای ساده کردن نمودار، اعداد حذف شده اند.)
به طور کلی، در یک شبکه اسپین، یک کوانتای ناحیه با یک خط (e) نشان داده می‌شود و ناحیه‌ای که از کوانتاهای زیادی تشکیل شده است با خطوط متعدد (f) نشان داده می‌شود. به طور مشابه، یک کوانتوم حجمی با یک گره (g) نشان داده می شود، در حالی که حجم بزرگتر شامل گره های زیادی است (h). برابر با مجموع تمام خطوطی است که از مرز منطقه عبور می کنند.
شبکه‌های اسپین بنیادی‌تر از ساختارهای چند وجهی هستند: هر ترکیبی از چند وجهی را می‌توان با یک نمودار مربوطه نشان داد، اما برخی از شبکه‌های اسپین منظم ترکیبی از حجم‌ها و مناطقی را نشان می‌دهند که نمی‌توان از چند وجهی ساخت. چنین شبکه های اسپینی زمانی به وجود می آیند که فضا توسط میدان های گرانشی قوی یا نوسانات کوانتومی هندسه در مقیاس پلانک منحنی شود.

یک تغییر در شکل فضا زمانی که ماده و انرژی در آن حرکت می کنند و هنگامی که امواج گرانشی از آن عبور می کنند با بازآرایی های گسسته، مراحل شبکه اسپین به تصویر کشیده می شود. در شکل و یک گروه متصل از سه کوانتوم حجمی در یکی ادغام می شود. روند معکوس نیز امکان پذیر است. در شکل b دو حجم فضا را به اشتراک می گذارند و به روشی متفاوت به حجم های مجاور متصل می شوند. هنگامی که به صورت چند وجهی به تصویر کشیده می شود، دو چند وجهی در امتداد صورت مشترک خود با هم متحد می شوند و سپس از هم جدا می شوند، مانند زمانی که کریستال ها در امتداد صفحه دیگری تقسیم می شوند. چنین مراحلی در شبکه اسپین نه تنها با تغییرات بزرگ در هندسه فضا، بلکه با نوسانات کوانتومی پیوسته در مقیاس پلانک رخ می دهد.
راه دیگر برای نمایش مراحل اضافه کردن بعد دیگری به نمودار است - زمان. نتیجه اسپین فوم (c) است. خطوط شبکه اسپین به صفحه تبدیل می شوند و گره ها به خطوط تبدیل می شوند. یک تکه اسپین فوم در یک نقطه خاص از زمان نشان دهنده یک شبکه چرخشی است. پس از انجام یک سری از این برش ها، فریم هایی از یک فیلم را به دست خواهیم آورد که در مورد توسعه شبکه اسپین در طول زمان صحبت می کند (d). اما توجه داشته باشید که تکامل، که در نگاه اول صاف و پیوسته به نظر می رسد، در واقع به صورت جهشی رخ می دهد. تمام شبکه‌های اسپین حاوی یک خط نارنجی (سه فریم اول) دقیقاً همان هندسه فضا را نشان می‌دهند. مشخص شده با. این چیزی است که موقعیت نسبی و اندازه کوانتوم های حجم و مساحت را تعیین می کند. بنابراین، در شکل d، در طول سه فریم اول، هندسه ثابت می ماند - 3 کوانتای حجمی و 6 کوانتای مساحتی. سپس فضا به طور ناگهانی تغییر می کند: همانطور که در فریم آخر نشان داده شده است، 1 کوانتوم حجمی و کوانتوم 3 ناحیه باقی می مانند. بنابراین، زمان تعیین شده توسط اسپین فوم به طور مداوم تغییر نمی کند، بلکه در یک دنباله از مراحل گسسته ناگهانی تغییر می کند.
و اگرچه برای وضوح چنین سکانس هایی به عنوان قاب فیلم نشان داده می شوند، درست تر است که تکامل هندسه را به عنوان ضربه گسسته یک ساعت در نظر بگیریم. با یک "تیک" یک کوانتوم نارنجی از مساحت وجود دارد. دفعه بعد، ناپدید شده است: در واقع، ناپدید شدن آن چیزی است که "تیک" را تعریف می کند. فاصله بین "تیک"های متوالی تقریباً برابر با زمان پلانک است (10 -43 ثانیه)، اما زمانی بین آنها وجود ندارد. نمی تواند "در بین" وجود داشته باشد، همانطور که بین دو مولکول H 2 O همسایه آب وجود ندارد.

هنگامی که یک انفجار پرتو گاما در فاصله میلیاردها سال نوری از ما رخ می دهد، انفجار آنی مقدار عظیمی از پرتوهای گاما تولید می کند. مطابق با تئوری گرانش کوانتومی حلقه، یک فوتون که در امتداد یک شبکه اسپین حرکت می کند، در هر لحظه از زمان چندین خط را اشغال می کند، به عنوان مثال. مقداری فضا (در واقعیت، خطوط زیادی در هر کوانتوم نور وجود دارد، و نه پنج، همانطور که در شکل نشان داده شده است). طبیعت گسسته فضا باعث می شود پرتوهای گاما انرژی بیشتری داشته باشند و کمی سریعتر حرکت کنند. این تفاوت ناچیز است، اما در طول سفرهای فضایی این اثر در طول میلیاردها سال جمع می شود. اگر پرتوهای گاما از انرژی های مختلف تولید شده در طول انفجار در زمان های مختلف به زمین برسد، این شاهدی بر نظریه گرانش کوانتومی حلقه ای است. تجهیزات برای تشخیص پرتوهای گامای پراکندگی

فضاها به روشی خاص به یکدیگر متصل می شوند، به طوری که در مقیاس های کوچک زمانی و طولی، ساختاری متنوع و گسسته از فضا ایجاد می کنند و در مقیاس های بزرگ به آرامی به فضا-زمان صاف پیوسته تبدیل می شوند.

گرانش حلقه و فیزیک ذرات

یکی از مزایای نظریه گرانش کوانتومی حلقه، طبیعی بودن آن است که با آن مدل استاندارد فیزیک ذرات را توضیح می دهد.

بنابراین، Bilson-Thompson و همکارانش پیشنهاد کردند که نظریه گرانش کوانتومی حلقه می تواند مدل استاندارد را با متحد کردن خودکار هر چهار نیروی اساسی بازتولید کند. در همان زمان، با کمک پریون‌هایی که به شکل براد (بافته‌های فضا-زمان فیبری) ارائه می‌شوند، می‌توان یک مدل موفق از نسل اول فرمیون‌های بنیادی (کوارک‌ها و لپتون‌ها) با یک یا بیشتر ساخت. بازتولید کمتر هزینه ها و برابری های آنها.

مقاله اصلی Bilson-Thompson پیشنهاد می‌کند که فرمیون‌های بنیادی نسل دوم و سوم را می‌توان به‌عنوان برادهای پیچیده‌تر، و فرمیون‌های نسل اول را به‌عنوان ساده‌ترین برادهای ممکن نشان داد، اگرچه هیچ نمایش خاصی از برادهای پیچیده ارائه نشد. اعتقاد بر این است که بارهای الکتریکی و رنگی و همچنین برابری ذرات متعلق به نسل های با رتبه بالاتر باید دقیقاً به همان روشی که برای ذرات نسل اول بدست آید. استفاده از روش‌های محاسباتی کوانتومی این امکان را به وجود آورده است که نشان دهد ذرات از این نوع پایدار هستند و تحت تأثیر نوسانات کوانتومی تجزیه نمی‌شوند.

ال فریدل ( L. Freidelجی کوالسکی-گلیکمن ( جی کوالسکی-گلیکمن) و A. Starodubtsev در مقاله 2006 خود پیشنهاد کردند که ذرات بنیادی را می توان با استفاده از خطوط ویلسون میدان گرانشی نشان داد، به این معنی که خواص ذرات (جرم، انرژی و اسپین آنها) می تواند با ویژگی های حلقه های ویلسون - اشیاء اصلی مطابقت داشته باشد. نظریه گرانش کوانتومی حلقه این کار را می توان به عنوان پشتوانه نظری بیشتر برای مدل پریون بیلسون تامپسون در نظر گرفت.

با استفاده از مدل فرمالیسم فوم چرخشیکه ارتباط مستقیمی با نظریه گرانش کوانتومی حلقه دارد و تنها بر اساس اصول اولیه دومی، امکان بازتولید برخی ذرات دیگر مدل استاندارد مانند فوتون ها، گلوئون ها و گراویتون ها - بدون توجه به برادسون وجود دارد. -طرح تامپسون برای فرمیون ها. با این حال، از سال 2006، هنوز امکان ساخت مدل های هلون با استفاده از این فرمالیسم وجود نداشته است. مدل هلون شامل برادهایی نیست که بتوان از آن برای ساخت بوزون هیگز استفاده کرد، اما در اصل این مدل امکان وجود این بوزون را در قالب نوعی سیستم ترکیبی رد نمی کند. Bilson-Thompson خاطرنشان می کند که از آنجایی که ذرات با جرم بزرگتر معمولاً ساختار داخلی پیچیده تری دارند (از جمله پیچش برادها)، این ساختار ممکن است با مکانیسم تشکیل جرم مرتبط باشد. به عنوان مثال، در مدل بیلسون تامپسون، ساختار یک فوتون با جرم صفر مطابق با برادهای پیچ خورده است. درست است، هنوز مشخص نیست که آیا مدل فوتون به دست آمده در فرمالیسم اسپین فوم با فوتون بیلسون تامپسون مطابقت دارد یا خیر، که در مدل او از سه روبان پیچ خورده تشکیل شده است (این امکان وجود دارد که چندین نسخه از مدل فوتون را بتوان در فوم اسپینی ساخت. فرمالیسم).

در اکتبر 2006، بیلسون تامپسون مقاله خود را اصلاح کرد و خاطرنشان کرد که اگرچه مدل او از مدل‌های پریون الهام گرفته شده است، اما به معنای دقیق کلمه پریون نیست، بنابراین نمودارهای توپولوژیکی مدل پریون او به احتمال زیاد می‌توانند در سایر نظریه‌های بنیادی استفاده شوند. ، مانند، برای مثال، نظریه M. محدودیت های نظری اعمال شده بر مدل های پریون برای مدل او قابل اجرا نیست، زیرا در آن خواص ذرات بنیادی نه از خواص ذرات فرعی، بلکه از اتصالات این ذرات فرعی با یکدیگر (براد) ناشی می شود. به عنوان مثال، یک احتمال، «قرار دادن» پریون ها در نظریه M یا در نظریه گرانش کوانتومی حلقه است.

سابین هوسنفلدر پیشنهاد کرد که دو نامزد جایگزین برای "نظریه همه چیز" - نظریه ریسمان و گرانش کوانتومی حلقه - به عنوان روی یک سکه در نظر گرفته شود. برای اطمینان از اینکه گرانش کوانتومی حلقه با نظریه نسبیت خاص در تضاد نیست، لازم است که برهمکنش هایی را معرفی کنیم که مشابه آنهایی هستند که در نظریه ریسمان در نظر گرفته شده است. .

مسائل تئوری

در نسخه اصلاح شده مقاله خود، بیلسون تامپسون اعتراف می کند که مشکلات حل نشده در مدل او همچنان طیف جرم ذرات، اسپین ها، اختلاط Cabibbo و نیاز به پیوند دادن مدل خود به نظریه های اساسی تر است.

نسخه بعدی مقاله پویایی برادها را با استفاده از انتقال پوچنر توصیف می کند. پاچنر حرکت می کند).

همچنین ببینید

منابع

, "عناصر علم بزرگ"

نظری در مورد مقاله "گرانش کوانتومی حلقه" بنویسید

ادبیات

لی اسمولین، سه راه به سوی گرانش کوانتومی، کتابهای پایه، 2001.
جان بائز کوانتوم مساحت؟، طبیعت، ج 421، صص. 702-703; فوریه 2003.
لی اسمولین، arxiv.org/hep-th/0303185.
به گرانش کوانتومی خوش آمدید. بخش ویژه، دنیای فیزیک، سال 16، شماره 11، صص. 27–50; نوامبر 2003.
اولگ فیگین.. - م.: اکسمو، 2012. - 288 ص. - (اسرار عالم ). - 3000 نسخه. - شابک 9785699530168 .

یادداشت

نظریه های گرانش

نظریه های استاندارد گرانش	نظریه های جایگزین گرانش	نظریه های کوانتومی گرانش	نظریه های میدان یکپارچه
فیزیک کلاسیک نظریه نسبیت عام - فرمول بندی ریاضی نظریه نسبیت عام - فرمول نسبیت عام همیلتون اصول ژئومترودینامیک ( انگلیسی)	کلاسیک نسبی گرا	حلقه گرانش کوانتومی گرانش نیمه کلاسیک ( انگلیسی) مثلث دینامیکی علی ( انگلیسی) معادله ویلر-دیویت ( انگلیسی) جاذبه القایی ( انگلیسی) هندسه غیر تعویضی ( انگلیسی)	چند بعدی نسبیت عام در فضای چند بعدی رشته های نظریه ریسمان دیگران

گزیده ای که گرانش کوانتومی حلقه را توصیف می کند

در کوه های طاس، املاک شاهزاده نیکولای آندریویچ بولکونسکی، ورود شاهزاده آندری جوان و شاهزاده خانم هر روز انتظار می رفت. اما انتظار، نظم منظمی را که زندگی در خانه شاهزاده پیر جریان داشت، برهم نزند. سرلشکر شاهزاده نیکلای آندریویچ، ملقب به le roi de Prusse، [پادشاه پروس] از زمانی که به دهکده تحت فرمان پل تبعید شد، به طور مداوم در کوه های طاس خود با دخترش، شاهزاده خانم ماریا، زندگی می کرد. با همراهش، m lle Bourienne. [مادموازل بوریان.] و در طول سلطنت جدید، اگرچه به او اجازه ورود به پایتخت ها داده شد، او همچنین بدون وقفه به زندگی در حومه شهر ادامه داد و گفت که اگر کسی به او نیاز داشته باشد، یک و نیم صد مایل دورتر سفر خواهد کرد. مسکو به کوه های طاس، اما چه او هیچ کس یا چیزی مورد نیاز است. او می‌گفت که رذیلت‌های انسان دو سرچشمه دارد: بطالت و خرافه، و تنها دو فضیلت دارد: فعالیت و هوش. او خود در تربیت دخترش نقش داشت و برای پرورش هر دو فضیلت اصلی در او، تا بیست سالگی به او درس جبر و هندسه داد و تمام زندگی او را در مطالعات مستمر تقسیم کرد. خود او دائماً مشغول نوشتن خاطراتش بود، یا محاسبه ریاضیات بالاتر، یا چرخاندن جعبه های انفیه بر روی دستگاه، یا کار در باغ و مشاهده ساختمان هایی که در املاک او متوقف نمی شدند. از آنجایی که شرط اصلی فعالیت نظم است، نظم در شیوه زندگی او به نهایت دقت رسیده است. سفرهای او به میز در همان شرایط تغییرناپذیر و نه تنها در همان ساعت، بلکه در همان دقیقه انجام شد. شاهزاده با اطرافیانش، از دخترش گرفته تا خدمتکارانش، تندخو و همواره خواستار بود و به همین دلیل، بدون اینکه ظالم باشد، ترس و احترامی را برای خود برانگیخت که ظالم ترین فرد به راحتی نمی توانست به آن دست یابد. علیرغم اینکه او بازنشسته بود و اکنون در امور دولتی اهمیتی نداشت، هر رئیس استانی که ملک شاهزاده بود، وظیفه خود می دانست که به نزد او بیایند و مانند یک معمار، باغبان یا شاهزاده خانم ماریا، منتظر شاهزاده بودند. ساعت تعیین شده از حضور شاهزاده در اتاق پیشخدمت بالا. و همه در این پیشخدمت همان احساس احترام و حتی ترس را تجربه کردند، در حالی که درب بسیار بلند دفتر باز شد و چهره کوتاه پیرمردی با کلاه گیس پودری ظاهر شد، با دستان کوچک خشک و ابروهای افتاده خاکستری، که گاهی اوقات همانطور که اخم می کرد، درخشش افراد باهوش و قطعاً چشمان جوان و درخشان را پنهان می کرد.
در روز ورود تازه دامادها، صبح، طبق معمول، پرنسس ماریا برای احوالپرسی صبحگاهی در ساعت مقرر وارد اتاق پیشخدمت شد و با ترس به صلیب رفت و دعای درونی خواند. هر روز داخل می شد و هر روز دعا می کرد که این قرار روزانه به خیر بگذرد.
خدمتکار پیر پودری که در اتاق گارسون نشسته بود، با حرکتی آرام از جایش بلند شد و با زمزمه ای گفت: "خواهش می کنم."
صدای یکدست دستگاه از پشت در به گوش می رسید. شاهزاده خانم با ترس دری را که به راحتی و نرمی باز می شد را کشید و در ورودی ایستاد. شاهزاده مشغول کار در دستگاه بود و با نگاهی به عقب به کار خود ادامه داد.
دفتر بزرگ مملو از چیزهایی بود که آشکارا در حال استفاده مداوم بودند. یک میز بزرگ که روی آن کتاب‌ها و نقشه‌ها گذاشته شده بود، کابینت‌های شیشه‌ای بلند کتابخانه با کلید درها، یک میز تحریر بلند که روی آن دفترچه‌ای باز گذاشته شده بود، یک ماشین تراش با ابزار چیده شده و تراشه‌های پراکنده در اطراف - همه چیز ثابت، متنوع و متفاوت بود. فعالیت های منظم از حرکات پای کوچک او که در چکمه ای تاتاری نقره دوزی شده بود، و از تناسب محکم دست پژمرده و لاغرش، می شد نیروی سرسخت و پایدار پیری تازه را در شاهزاده دید. پس از ایجاد چندین دایره، پایش را از روی پدال دستگاه برداشت، اسکنه را پاک کرد، آن را در یک جیب چرمی که به دستگاه متصل بود انداخت و با رفتن به سمت میز، دخترش را صدا کرد. او هرگز فرزندانش را برکت نمی داد و فقط گونه ته ریش و نتراشیده خود را به او تقدیم کرد و به شدت و در عین حال با دقت به او نگاه کرد:
-سلامتی؟...خب بشین!
دفتر هندسه ای را که نوشته بود در دستش گرفت و با پا صندلیش را جلو برد.
- برای فردا! - گفت سریع صفحه را پیدا کرد و با میخ سفت از پاراگراف به پاراگراف علامت گذاری کرد.
شاهزاده خانم روی میز روی دفترچه اش خم شد.
پیرمرد ناگهان گفت: "صبر کن، نامه برای توست."
صورت شاهزاده خانم با دیدن نامه با لکه های قرمز پوشیده شد. با عجله آن را گرفت و به طرف او خم شد.
- از الویز؟ - از شاهزاده پرسید و با لبخندی سرد دندان های هنوز قوی و زرد رنگ خود را نشان داد.
شاهزاده خانم با ترسو نگاه کرد و با ترس لبخند زد: "بله، از جولی."
شاهزاده به سختی گفت: "دو نامه دیگر را از دست خواهم داد و سومی را خواهم خواند." سومی رو میخونم
شاهزاده خانم در حالی که بیشتر سرخ شد و نامه را به او داد پاسخ داد: "حداقل این را بخوانید، مون پر، [پدر،]."
شاهزاده به طور خلاصه فریاد زد: «سوم، گفتم، سوم»، نامه را کنار زد و در حالی که آرنج هایش را به میز تکیه داده بود، دفترچه ای با نقاشی های هندسی بیرون آورد.
پیرمرد شروع کرد: "خب خانم،" نزدیک دخترش روی دفترچه خم شد و یک دستش را روی پشتی صندلی که شاهزاده خانم روی آن نشسته بود گذاشت، به طوری که شاهزاده خانم احساس کرد که از هر طرف توسط آن تنباکو و سالخورده احاطه شده است. بوی تند پدرش که خیلی وقت بود می شناخت. - خب خانم، این مثلث ها شبیه هم هستند. آیا می خواهید ببینید، زاویه abc...
شاهزاده خانم با ترس به چشمان درخشان پدرش که نزدیک او بود نگاه کرد. لکه‌های قرمز روی صورتش می‌درخشید، و معلوم بود که چیزی نمی‌فهمد و آن‌قدر می‌ترسید که ترس او را از درک تمام تعابیر بیشتر پدرش، هر چقدر هم که واضح باشند، باز دارد. مقصر چه معلم بود و چه شاگرد، هر روز همین اتفاق تکرار می‌شد: چشمان شاهزاده خانم تار می‌شد، چیزی نمی‌دید، چیزی نمی‌شنید، فقط صورت خشک پدر سخت‌گیرش را نزدیک خود احساس می‌کرد، او را حس می‌کرد. نفس و بو و فقط به این فکر کرد که چگونه می تواند به سرعت دفتر را ترک کند و مشکل را در فضای باز خودش بفهمد.
پیرمرد اعصاب خود را از دست داد: صندلی را که روی آن نشسته بود با صدای بلند هل می داد، سعی می کرد هیجان زده نشود و تقریباً هر بار هیجان زده می شد، فحش می داد و گاه دفترش را پرت می کرد.
شاهزاده خانم در جوابش اشتباه کرد.
- خوب، چه احمقی! - شاهزاده فریاد زد، دفترچه یادداشت را کنار زد و به سرعت دور شد، اما بلافاصله برخاست، راه افتاد، با دستانش موهای شاهزاده خانم را لمس کرد و دوباره نشست.
نزدیکتر شد و به تعبیرش ادامه داد.
وقتی شاهزاده خانم که دفترچه را با دروس تعیین شده برداشته و بسته بود و در حال آماده شدن برای رفتن بود، گفت: "ممکن است، شاهزاده خانم، غیرممکن است، "ریاضی چیز خوبی است، خانم من." و من نمی خواهم شما مانند خانم های احمق ما باشید. تحمل خواهد کرد و عاشق خواهد شد. با دستش به گونه اش زد. - مزخرفات از سرت می پرند.
می خواست برود بیرون، با اشاره جلویش را گرفت و از روی میز بلند یک کتاب برش نخورده جدید بیرون آورد.
- در اینجا یک کلید دیگر از Sacrament است که Eloise شما برای شما ارسال می کند. دینی. و من در ایمان کسی دخالت نمی کنم ... من آن را نگاه کردم. آن را بگیرید. خب برو برو!
دستی به شانه اش زد و در را پشت سرش قفل کرد.
پرنسس ماریا با حالتی غمگین و ترسناک که به ندرت او را ترک می کرد و چهره بیمارگونه و زشت او را زشت تر می کرد به اتاق خود بازگشت و پشت میزش نشست که با پرتره های مینیاتوری و پر از دفترچه و کتاب پر شده بود. شاهزاده خانم همانقدر بی نظم بود که پدرش نجیب بود. دفتر هندسه اش را زمین گذاشت و با بی حوصلگی نامه را باز کرد. نامه از طرف صمیمی ترین دوست شاهزاده خانم از دوران کودکی بود. این دوست همان جولی کاراژینا بود که در روز نامگذاری روستوف بود:
جولی نوشت:
"Chere et greate amie, quelle chose horrible et effrayante que l"nunsence J"ai beau me dire que la moitie de mon exist et de mon bonheur est en vous, que malgre la distance qui nous pars, nos coeurs sont unis de! liens indissolubles; le mien se revolte contre la destinee, et je ne puis, malgre les plaisirs et les distractions qui m"entourent, vaincre une suree tristesse cachee que je ressens au fond du coeur depuis notre separation. dans votre grand cabinet sur le canape bleu, le canape a trusts, comme il y a trois mois, puiser de nouvelles force morales dans votre regard si doux, si calme et si penetrant, regard que j"aimais tant ? je crois voir devant moi، quand je vous ecris."
[دوست عزیز و بی ارزش، جدایی چه وحشتناک و وحشتناک است! هر چقدر به خودم می گویم که نیمی از وجود و خوشبختی من در تو نهفته است، که علیرغم دوری که ما را از هم جدا می کند، قلب هایمان با پیوندهای ناگسستنی به هم پیوند خورده است، قلبم به سرنوشت عصیان می کند و با وجود لذت ها و حواس پرتی ها مرا احاطه کن، نمی توانم غم پنهانی را که از زمان جدایی مان در اعماق قلبم تجربه کرده ام، سرکوب کنم. چرا مثل تابستان گذشته در دفتر بزرگ شما، روی مبل آبی، روی مبل "اعترافات" با هم نیستیم؟ چرا مثل سه ماه پیش نمی توانم از نگاه تو که خیلی دوستش داشتم و در لحظه ای که برایت می نویسم می بینم، نیروی اخلاقی تازه ای بگیرم؟]
پرنسس ماریا پس از خواندن تا اینجا آهی کشید و به میز آرایش که سمت راست او ایستاده بود نگاه کرد. آینه بدنی زشت و ضعیف و چهره ای لاغر را منعکس می کرد. چشمانی که همیشه غمگین بودند، اکنون به خصوص ناامیدانه به خود در آینه نگاه می کردند. شاهزاده خانم فکر کرد: «او مرا چاپلوسی می‌کند»، روی برگرداند و به خواندن ادامه داد. جولی، اما، دوستش را چاپلوسی نکرد: در واقع، چشمان شاهزاده خانم، بزرگ، عمیق و درخشان (انگار گاهی اوقات پرتوهای نور گرم از آنها بیرون می آمدند) آنقدر زیبا بودند که اغلب، با وجود زشتی کل او. چهره، این چشم ها جذاب تر از زیبایی شد. اما شاهزاده خانم هرگز حالت خوبی را در چشمانش ندیده بود، حالتی که در آن لحظاتی که او به خودش فکر نمی کرد به خود می گرفت. مانند همه مردم، به محض اینکه در آینه نگاه کرد، چهره او حالت تنش‌آمیز، غیرطبیعی و بدی به خود گرفت. او به خواندن ادامه داد: 211

از من خواسته شد تا یادداشتی در مورد گرانش کوانتومی حلقه ای با چند چیز بنویسم. و یکی از آنها در این موضوع است، که شخصی "نادان" به سختی می تواند آنچه را که مورد بحث قرار می گیرد درک کند. این برای ویکی پدیا بسیار عالی و کاملاً بی فایده است:

ساندنس بیلسون تامپسون در مقاله خود در سال 2005 مدلی را پیشنهاد کرد (ظاهراً بر اساس نظریه کلی تر قیطان M. Khovanov) که در آن ریشون های هراری به اشیاء روبان مانند درازی به نام روبان تبدیل می شدند. به طور بالقوه، این می تواند دلایل خودسازماندهی اجزای فرعی ذرات بنیادی را توضیح دهد، که منجر به ظهور بار رنگی می شود، در حالی که در مدل پریون قبلی (ریشون) عناصر اصلی ذرات نقطه ای بودند و بار رنگ فرض شده بود. Bilson-Thompson روبان های کشیده خود را "gelons" و مدل خود را gelon می نامد. این مدل منجر به تفسیر بار الکتریکی به عنوان یک موجود توپولوژیکی می شود که هنگام پیچاندن نوارها به وجود می آید.

برای یک فرد عادی روشن نیست، اما موضوع اینجاست.

اولین نظریه شناخته شده گرانش توسط ارسطو ایجاد شد. او معتقد بود که اجسام با سرعت‌های متفاوتی می‌افتند که مستقیماً متناسب با جرم و نسبت معکوس با چگالی محیط است. این تقریباً در حضور اصطکاک صادق است. با این حال، این نظریه هنوز در آن زمان معنای عملی زیادی نداشت.

نظریه علمی گرانش توسط نیوتن ایجاد شد، همه آن را در مدرسه مطالعه کردند، بنابراین من به شما یادآوری نمی کنم. نیوتن قانونی را تشریح کرد که بر اساس آن اجسام یکدیگر را جذب می کنند. اما در قرن بیستم، فیزیکدانان از استنتاج قوانین به جستجوی علل روی آوردند. سوالی که مهم شد «چگونه» نبود، بلکه «چرا» بود. و کسی جز اینشتین نظریه گرانش را بر اساس هندسه ریمانی ارائه نکرد: گرانش با انحنای فضا-زمان چهار بعدی تعیین می شود. معلوم شد که فیزیک با هندسه نسبتاً انتزاعی مدل‌سازی شده است. این نظریه ظریف است و از نظر تجربی تأیید شده است.

با این حال، فیزیکدانان به همین جا بسنده نکردند. واقعیت این است که در دهه 20-30 مکانیک کوانتومی توسعه یافت که به سرعت به نظریه میدان کوانتومی تبدیل شد. نکته این است که کمیت های فیزیکی دیگر پیوسته نیستند، بلکه مقادیر گسسته و گام به گام به خود می گیرند. مثلا انرژی. در نظریه میدان کوانتومی، کوانتوم ها، برخی «قطعات» تقسیم ناپذیر، به «حامل» برهمکنش های بنیادی تبدیل شدند. ساده ترین چیز فوتون ها در الکترودینامیک (یا فوتون های نور، برای مثال) است. یا گلوئون - در تعامل قوی کوارک ها. اما ماهیت مشابه است. علاوه بر این، تئوری ها به گونه ای ساخته شدند که در سطح خرد امکان "کار" در سطح کوانتومی وجود داشت، اما با انتقال مداوم به سطح کلان، تمام ویژگی های معمولی میدان به دست آمد. در فیزیک 4 نوع میدان بنیادی (برهمکنش) شناخته شده است و سه نوع آن کوانتیزه شده است. اما جاذبه نه. علاوه بر این، مشکلات کمی کردن میدان گرانشی به قدری اساسی بود که فیزیکدانان شروع به جستجوی راه‌های دیگری برای «پیوند دادن» همه میدان‌های بنیادی (چرا؟ برای توضیح چگونگی کارکرد جهان) و نظریه‌های ریسمان و سایر نظریه‌ها کردند. همه چیز بر اساس فضاها و تقارن های عجیب و غریب ظاهر شد.

همه این نظریه ها دارای یک ویژگی بودند که بسیار مورد علاقه ریاضیدانان بود - هندسه فضا پیوسته و صاف در نظر گرفته می شد. در واقع، در هندسه ریمانی که توسط انیشتین استفاده شده است، اینگونه است. در اواسط دهه 80، لی اسمولین و همکارانش به خطر افتادند که صافی و تداوم را کنار بگذارند و برای اولین بار موفق شدند یک مدل کوانتومی ثابت از گرانش بسازند، مشروط بر اینکه فضا نیز کوانتیزه شود! یعنی از "سلول" هایی به طول پلانک (ده منهای 33 سانتی متر) تشکیل شده است که به روشی عجیب به هم متصل شده اند. برای سهولت ارائه، به جای سلول‌ها، آنها شروع به در نظر گرفتن گره‌ها کردند و اتصالات آن‌ها همان چیزی است که آنها شروع به نامیدن کردند. شبکه اسپین. این به شما امکان می دهد هر هندسه ای را مشخص کنید، مهم نیست چقدر منحنی است. به طور غیر منتظره، یک رشته ریاضی به ظاهر انتزاعی - توپولوژی - ناگهان در اینجا مورد تقاضا قرار گرفت، زیرا این اوست که این نوع اشیاء را مطالعه می کند.

اما شبکه اسپین تنها یک "عکس فوری" آنی از وضعیت است. در واقع، در هر لحظه از زمان، اتفاقی در جهان رخ می دهد و این در دگرگونی شبکه بیان می شود. شبکه به اضافه زمان نامیده می شود فوم چرخشی، زیرا شبکه به طور مداوم در طول زمان "جوش" است و تحولات بی پایانی را تجربه می کند. زمان "معلوم شد" نیز گسسته است، با فاصله بین "تیک" ده منهای 43 سانتی متر.

مانند هر نظریه خوب (و به هر حال، این با نظریه ریسمان متفاوت است)، نظریه کوانتومی گرانش اجازه آزمایش هایی را می دهد که می توانند آن را تأیید یا رد کنند. در حال حاضر تجهیزات مدرن اجازه انجام چنین آزمایشاتی را نمی دهند - اثراتی که "دانه" فضا می دهد بسیار ناچیز است - اما فناوری و تخیل دانشمندان ثابت نمی ماند. در هر صورت چنین آزمایشاتی غیرممکن به نظر نمی رسد.

همچنین اخیراً ثابت شده است که گرانش کوانتومی حلقه "در حد" به مدل انیشتین منتهی می شود (اما در غیر این صورت منطقی نخواهد بود). جالب است که برخلاف نظریه انیشتین، در نظریه "ما" جهان قبل از انفجار بزرگ وجود دارد.

اکنون زمان بازگشت به آنچه ویکی پدیا در مورد آن می نویسد است. در واقع در مورد چیزهای مهم. این واقعیت را که نظریه گرانش کوانتومی حلقه به ما امکان می دهد استنباط کنیم

شاید خواندن آن مفید باشد: