Czym jest pętlowa grawitacja, czym różni się od teorii strun?
Czym jest pętlowa grawitacja, czym różni się od teorii strun?
Dokładniejsze określenie wspomnianej w pytaniu teorii to „kwantowa pętlowa grawitacja”. Określenie „kwantowa” oznacza, że teoria ta jest kwantową wersją pewnej teorii klasycznej — w tym wypadku taką teorią klasyczną jest Ogólna Teoria Względności. Ogólna Teoria Względności utożsamia grawitację z geometrią czasoprzestrzeni. Ściślej rzecz biorąc, przez geometrię rozumiany jest po pierwsze sposób pomiaru różnych obiektów geometrycznych (np. figur) — który jest określony przez tzw. metrykę — a po drugie definicja równoległości wektorów — określona przez tzw. koneksję. W (klasycznej) Ogólnej Teorii Względności o metryce i koneksji (w największym przybliżeniu) można myśleć jak o pewnych funkcjach określonych w każdym punkcie czasoprzestrzeni, i mogących w każdym punkcie przyjmować dowolne wartości. Natomiast w (kwantowej) pętlowej grawitacji metryka i koneksja nie są zwykłymi „funkcjami”, lecz — jak się postuluje — spełniają one pewne reguły mechaniki kwantowej, np. nie mogą one przyjmować dowolnych wartości (mogą się zmieniać skokowo), i nie można równocześnie wyznaczyć metryki i koneksji z dowolną dokładnością (analogicznie jak w zasadzie nieoznaczoności Heisenberga). Krótkie wprowadzenie do pętlowej grawitacji znaleźć można tutaj. Teoria ta ma pewne zasadnicze problemy — np. trudno w niej, poza samą geometrią, uwzględnić materię (z jakiej jesteśmy zbudowani i jaka nas otacza), a także nie bardzo wiadomo jak z wersji kwantowej, w odpowiedniej granicy, uzyskać klasyczne równania Einsteina.
Z kolei o teorii strun pisaliśmy więcej tutaj. Jej założenia są zupełnie inne — postuluje ona, że istnieje jeden podstawowy obiekt/budulec, którym jest jednowymiarowa struna, i której różne drgania przejawiają się jako różne rodzaje cząstek elementarnych. Jej zaletą jest to, że w naturalny sposób wynikają z niej (klasyczne) równania Ogólnej Teorii Względności, oraz istnieją w niej takie drgania elementarnych strun, które odpowiadają grawitonowi, czyli hipotetycznej cząstce odpowiedzialnej za kwantową naturę grawitacji. Do problemów natomiast należy m.in. to, że dotychczas nie udało się wyprowadzić z teorii strun takiego składu materii jak opisuje Model Standardowy, a także trudno wywnioskować, co tak naprawdę na najmniejszych odległościach się dzieje (gdzie efekty kwantowej grawitacji mają znaczenie).
To co łączy teorię strun i pętlową grawitację to to, że ich efekty przejawiałyby się na tak małych odległościach — lub przy tak wielkich energiach — że jak na razie nie jesteśmy przeprowadzić doświadczeń, które pozwalałyby na zmierzenie takich efektów…
Krótkie porównanie obydwu tych teorii znaleźć można także tutaj.