میشه یه نفر گرانی کوانتومی رو برام توضیح بده!

[Neda007]

سلام بر فیزیک دانان عزیز
میشه یکیتون گرانی کوانتومی رو در سطح دیپلم توضیح بدین!
راستش رو بخواین وقتش رو ندارم تا دنبالش بگردم و کوتاه ترین راه برای رسیدن به اصل مطلب همینجاست!
امیدوارم من رو راهنمایی کنید که از کجا می تونم اطلاعاتی در مورد این مطلب با زبان ساده گیر بیارم.

[babelirani]

امیدوارم به دردتون بخوره


که به نام لوپ گراویتی یا هندسه کوانتمی و .. نیز نامیده می شود یک تئوری کوانتمی پیشنهادی برای فضا -زمان است که تلاش دارد نسبیت عمومی را با تئوری به نظر ناسازگار مکانیک کوانتومی ترکیب کند. این تئوری یکی از تئوری هایی است که کوانتم گراویتی کانونی نامیده میشود. ارائه این تئوری با loop quantization همزمان بود. به بیان دیگر این تئوری کوانتم گراویتیی است که در آن، فضاهایی که در آن پدیده های فیزیک اتفاق می افتد کوانتیزه است.

بنابراین LQG یک تئوری پیشنهادی درباره فضا زمان است که با ایده کوانتیزه بودن فضا زمان رشد میکند. این تئوری بسیاری از دیدگاه های نسبیت عمومی را حفظ می کند مثلآ : ثابتهای لورنتز , در حالی که همزمان کوانتیزه بودن فضا و زمان در مقیاس پلانک طبق روش کوانتم مکانیک را نیز به یدک می کشد. به این ترتیب نسبیت عام و مکانیک کوانتمی هر دو میتوانند به عنوان تقریب هایی از گرانش کوانتوم حلقه ای در دامنه عملکرد خود باشند. بنابراین، این تئوری میتواند یکی از تئوری های رقابتی باشد که تلاش میکند این دو مقوله را به یک تئوری برای همه چیز تبدیل کند. اگر چه فیزیک و ریاضی واقع در بدنه این تئوری هم ستیز هستند و معلوم نیست که ایا این تئوری واقعا دو تئوری نام برده را وحدت می بخشد یا خیر! و یا آیا این وحدت بیشتر از انتظار در تئوری القا شده است یا خیر.

این رایج ترین تئوری کوانتم گرانشی نیست و بسیاری از فیزیکدانان با این مسئله مشکلات زیادی دارند. یکی از مواردی که این تئوری را محدود میکند این است که این تئوری وجود ابعاد اضافی اجرام یا بار ذرات را پیش بینی نمی کند؛ مثل تئوری ریسمان حذف گره های اضافی باعث می شود این تئوزی به یک تئوری کوانتمی تبدیل شود و نه چیزی بیشتر از ان.

از دید دانشمندانی که به تئوری گرانش کوانتوم حلقه ای اعتقاد دارند، اینکه این تئوری در پیش بینی ویژگی های ذرات ناتوان است، یک مشکل بحساب نمی آید. تئوری های بسیار دیگری را در این باره می توانید در صفحه زیر ببینید

Talk:Loop quantum gravity

برای مشاهده محتوا ، لطفا وارد شوید یا ثبت نام کنید

Quantum gravity

برای مشاهده محتوا ، لطفا وارد شوید یا ثبت نام کنید

کوانتم گراویتی لوپ و بر تری طلبی های ان

لوپ کوانتم گراویتی به تنهایی کمتر از تئوری ریسمان برتری طلب بود و صرفا یک تئوری کوانتومی گرانشی بود.

از طرف دیگر به نظر می رسید که تئوری ریسمان نه تنها گرانش بلکه انواع مختلف ماده و انرژی که در فضا زمان واقع است را پیش بینی میکند. بسیاری از محققین تئوری ریسمان معتقدند که کوانتیزه کردن گرانش 3+1 بعد بدون خلق آن غیرممکن است. اما این اثبات نشده است. همچنین این که اجرام خلق شده در تئوری ریسمان دقیقا مشابه اجرام قابل دید هستند نیز هنوز اثبات نشده است.

موفقیتهای اصلی LQG عبارتند از:

1)نوعی کوانتیزه کردن در فضای سه بعدی است با فضای کوانتیزه شده و عملگر های حجمی

2) شامل محاسبات انتروپی یک سیاه چاله نیز می باشد.

3) این یک گرانش پایدار چند منظوره در تئوری ریسمان می باشد.

اگر چه این ادعا ها به صورت جهانی پذیرفته نیستند. از انجا که بسیاری از نتایج کسب شده در حیطه ریاضی فیزیک هستند , تفسیر فیزیکی انها هنوز قابل بحث و اندیشه هستند.

LQG چه برای پالایش گرانش یا هندسه پویا باشد چه نباشد, انتروپی برای نوعی چاله که ممکن است سیاه چاله نباشد اندازه گیری شده است.

باید به خاطر داشت که کوانتم گرانشی مختلفی مثل

causal dynamic triangulation

یا

spin foam

نیز بعضی مواقع بنام کوانتم گرانشی از انها یاد شده است.

ناسازگاری بین مکانیک کوانتمئ و نسبیت عمومی

تئوری کوانتمی میدان که بر روی زمینه خمیده مطالعه شده , نشان می دهد که بعضی از اصول تئوریهای کوانتمی میدان قابل اجرا نیستند. به ویژه خلا وقتی که وجود داشته باشد به مسیر دید مشاهده گر در فضا و زمان بستگی خواهد داشت.

از نظر تاریخی, دو دیدگاه در ناسازگاری اشکار تئوری کوانتمی با نسبیت عام الزاما مستقل وجود دارد. اول اینکه ترجمه هندسی نسبیت عام اساسی نیست ولی منتج است. دوم اینکه استقلال از زمینه اساسی است و مکانیک کوانتمی باید با ظاهر امری که زمان از قبل تعیین شده ای ندارد، یکی شود. کوانتم گرانشی تلاشی است برای فرمول بندی کردن یک تئوری کوانتمی مستقل از زمینه یا

. background-independent

یک تئوری کوانتمی مستقل از زمینه میباشد اما فقدان

Topological quantum field theory

درجه ازادی مورد نیاز برای گرانش 1+3 بعدی می باشد.

کوانتیزاسیون لووپ:

در قلب کوانتم گرانشی لووپ یک کوانتیزاسیون غیر اشفته در تئوری

هست که بعضی ممکن است آن را کوانتیزاسیون لووپ diffeomorphism-invariant gauge بنامند. این تئوری توسعه یافته است که نسبیت عمومی را در3+1 بعد کوانتیزه کند ,loop quantization این فرم بندی می تواند به طور اختیاری بعد سازی فضا زمان, فرمیونها , یک gauge group

وابر تقارن را همساز ( اصلاح)

کند که منجر به کوانتیزه شدن سینماتیک شود. کارهای بیشتری در زمینه دینامیک ,حدود کلاسیکی و ... باقی می ماند که باید روی

gauge theory

انجام شوند که همه اینها برای ارتباط با آن لازوم است.

در یک لووپ کوانتیزاسیون نتیجه کاربرد کوانتیزاسیون

nutshell

در یک جبر غیر کانونی یا

از مشاهده پذیر های کلاسیک

algebra non-canobical

میباشد. در عوض جبر تولیدی توسط مشاهده پذیرهای

gauge-invariant

و شار های قدرت میدان یا

spin network

استفاده می شود

field strength fluxes

تکنیک لووپ کوانتیزاسیون بویژه در ارتباط با تئوری کوانتمی میدان که در ان به مدل ارتقا می بخشند موفق می باشد .مطالعه بیشتر تئوری کوانتمی میدان تئوری

state-sum/spin-foam

در 1+3 بعد نامیده می شود ,چرا که نسبیت عام کلاسیک می تواند به صورت

BF theory

با قید ها فرمول بندی شود.و امید می رود که کوانتیزاسیون موجود گرانشی از تئوری

BF theory

بدست اید

.BF spin-foam models

ثابتهای لورنتس

برای توضیحات مفصل ببینید:

Lorentz covariance

یک کوانتیزاسیون از میدان لاگرانژی کلاسیکی

اLQG

که برابر با تئوری معمول

Lagrangian field theory

است که به معادله حرکت به نام نسبیت عام منجر می شود . میتوان درباره
Einstein-Cartan theory
که

ثابت لورنتس را محفوظ میدارد بحث کرد. ثابت لورنتس در

LQG

اینکه شکسته می شود درست مثل نسبیت عام است. یک ثابت کاسمو لوژی

LQG

میتواند در cosmological constant

LQG

با جابجایی گروه لورنتس با گروه کوانتم مربوطه حاصل شود.

ثابتهای ناهمسان و استقلال از پس زمینه

در باره ثابت بودن قوانین فیزیک (مثلا معادلات نسبیت عام) تحت انتقالات

General covariance

مختصات می باشد.این تقارن یکی از مشخصه های توصیفی از نسبیت عمومی است.

این تقارن را پایسته نگه میدارد به شرط اینکه حالات فیزیکی تحت مولد های ناهمسان ثابت بمانند .

LQG

توضیح این شرط برای ناهمسان های فضایی بخوبی قابل فهم است اگر چه فهم ناهمسان های وابسته به زمان کمی ظریف تر است چرا که به دینامیک و مسئله زمان یا در نسبیت عام مربوط است و یک چارچوب مقبول محاسباتی برای محاسبه این شرط, problem of time

لازم است .

چه ثابت لورنتس در محدوده انرژی پایین گنجانده شده باشد و چه نه, تئوری رسما مستقل از زمینه است

.LQG

مشکلات!

تا کنون هیچ تجربه ای که این دیدگاهها را بیان کند کشف نشده است .این مشکلی است که بسیاری از تئوری های گرانش کوانتمی

LQG

را به ستوه اورده است.

این مشکل حقیقتا وجود دارد چون در مقیاس های کوچک در ضعیف ترین نیروهای طبیعت وجود دارد.این مشکل را نمی توان حد اقل

LQG

کرد

چرا که این بزرگ ترین مشکلی است که تئوری های علمی می توانند داشته باشند. .تئوری بدون تجربه فقط یک ایمان یا باور است.

دومین مشکل این است که یک پارامتر ازاد بنام

Immirzi parameter

که لگاریتم یک
Transcendental number

است . این یک تحلیل منفی در محاسبه انتروپی سیاه چاله با استفاده از LQG است. از وقتی هاوکینگ و بکن اشتاین انتروپی سیاه چاله را محاسبه کردند این محاسبه مهمترین تست برای هر تئوری کوانتم گراویتی است. .مهمترین و آخرین تئوری کوانتم لووپ بخاطر محدودیت آن, مورد توجه و حمایت زیادی در گروههای فیزیکی قرار نگرفت. مشاهده نشان می دهد که بسیاری از دانشمندان باور دارند که می توان یک تئوری کوانتم گراویتی را در 4 بعد فرمول بندی کرد ولی برای چه؟ چرا باید این کار را کرد در حالی که از طریق تئوری فنر یا ام_ تئوری می توان بسیار به یک تئوری کامل که همه چیزی را که ما می دانیم محاسبه می کند و بسیاری را که ما نمی دانیم نیز پیشبینی می کند!!

لوپ تئوریسین ها با این نظر مخالفند. انها احساس می کنند که یک تئوری مناسب کوانتم گراویتی لازمه زیر بنایی یک تئوری برای هر چیز است .

این مشکل فلسفی میتواند مهمترین مسئله ای باشد که

LQG

در اینده با ان رو برو خواهد بود.

فقط زمان و تجربه خواهد گفت!