گرانش کوانتومی

گرانش کوانتومی، مبحثی در فیزیک نظری که قصد آن متحد کردن نظریه نسبیت عام با مکانیک کوانتومی است. از مشهورترین تئوری‌های گرانش کوانتومی، نظریه ریسمان است.[1]

فراتر از مدل استاندارد
شبیه‌سازی داده‌های آشکارساز ذرات برخورددهندهٔ هادرونی بزرگ که یک بوزون هیگز که از برخورد پروتون‌هایی به‌وجود آمده است که به فواره‌های هادرونی و الکترون‌ها واپاشی می‌شود.
مدل استاندارد
شواهد مسئله سلسله‌مراتب مادهٔ تاریک مسئله ثابت کیهانی مسئله سی‌پی قوی نوسان نوترینو
نظریه‌ها تکنی کالر نظریه کالوزا-کلین نظریه وحدت بزرگ نظریه همه‌چیز نظریه ریسمان نظریه خلاء ابرشاره
ابرتقارن مدل استاندارد ابرتقارنی مینیمال نظریه ابررشته ابرگرانش
گرانش کوانتومی نظریهٔ ریسمان گرانش کوانتومی حلقه مثلث‌بندی دینامیکی سببی گرانش کوانتومی استاندارد نظریه خلاء ابرشاره
آزمایش‌ها گران ساسو آی‌اِن‌اُ اِل‌اِچ‌سی اس‌ان‌اُ سوپر-کی تِواترون نووا

نظریه ریسمان
نظریه ابرریسمان
نظریه نظریه ریسمان نظریه ابرریسمان نظریه ریسمان بوزونی نظریه‌ام (ساده شده) ریسمان نوع یک ریسمان نوع دو نظریه اف Heterotic string نظریه میدان ریسمانی
مفاهیم ریسمان غشاء غشای دی خمینه کالابی-یائو اصل هولوگرافیک دوگانی تی دوگانی اس جبر کاک-مودی E8 Lie group
عناوین مرتبط نظریه میدان همدیس ابرتقارن ابرگرانش گرانش کوانتومی
دانشمندان مایکل داف گیتس مایکل گرین برایان گرین گراس کاکو مالداسنا مندلستم پولچینسکی پولیاکف راموند Scherk هنری شوارز سن ساسکیند تاونسند کامران وفا ونزیانو ویتن
واژه‌نامه واژه‌نامه نظریه ریسمان

بخشی از سری مقالات در مورد:
نسبیت عام
معادلات میدان اینشتین
آشنایی با نسبیت عام عصر طلایی نسبیت عام ریاضیات نسبیت عام آزمون‌های نسبیت عام
مفاهیم بنیادین اصل نسبیت نظریه نسبیت هموردایی عام معیت نسبیت همزمانی سینماتیک رویداد (نسبیت) چارچوب مرجع دستگاه مرجع لخت جرم (فیزیک) جرم (فیزیک) Rest frame Center-of-momentum frame انحنا ژئودزیک Geon اصل هم‌ارزی جرم در نسبیت عام هم‌ارزی جرم و انرژی اصل ناوردایی جرم نامتغیر Spacetime symmetries نسبیت خاص Doubly special relativity de Sitter invariant special relativity لائورنت نوتال سرعت نور مشتق زمانی زمان ویژه Proper length انقباض طول Action at a distance Principle of locality هندسه ریمانی شرایط انرژی
پدیده‌ها مغناطیس گرانشی مسئله دو جسم در نسبیت عام گرانش میدان گرانشی پتانسیل گرانشی همگرایی گرانشی امواج گرانشی انتقال به سرخ گرانشی انتقال به سرخ انتقال‌به‌آبی اتساع زمان اتساع زمان گرانشی تأخیر شاپیرو پتانسیل گرانشی Gravitational compression رمبش گرانشی کشش چارچوب اثر ژئودزیکی Apparent horizon افق رویداد تکینگی گرانشی تکینگی برهنه سیاه‌چاله سفیدچاله فضازمان پیکان زمان مخروط نوری خط جهانی فضای سه‌بعدی فضای چهاربعدی فضا زمان منیفلد (هندسه) منیفلد دیفرانسیل‌پذیر Riemannian manifold Configuration space فضای حالت (فیزیک) فضای فاز فضای هیلبرت فضای اقلیدسی فضای توپولوژی Topological defect نمودار مینکوفسکی فضای مینکوفسکی Lorentz scalar Closed timelike curve (CTC) کرم‌چاله Ellis wormhole
معادلات فرمالیسم‌ها معادلات گرانش خطی‌شده معادلات میدان اینشتین معادلات فریدمان ژئودزیک‌ها در نسبیت عام Mathisson–Papapetrou–Dixon معادله همیلتون-ژاکوبی-اینشتین Curvature invariant (general relativity) تبدیل لورنتس منیفلد شبه ریمانی Globally hyperbolic manifold Causality conditions ساختار علی فرمالیسم‌ها صورت‌گرایی ای‌دی‌ام صورت‌گرایی بی‌اس‌اس‌ان Newman–Penrose صورت‌گرایی پسانیوتنی پارامتری نظریه پیشرفته نظریه برانس دیکی فرضیه سانسور کیهانی نظریه کالوزا-کلین گرانش کوانتومی ابرگرانش
حل‌ها Relativistic disk متریک شوارتس‌شیلد (interior) متریک رایسنر-نوردشتروم متریک گودل متریک کر نیومن متریک (کر) متریک کازنر Lemaître–Tolman فضای تاب–نات مدل میلن متریک فریدمان-لومتر-رابرتسون-واکر فضازمان موج پی پی غبار ون استاکم Weyl–Lewis–Papapetrou Vacuum solution
قضایا Birkhoff's theorem Geroch's splitting theorem Goldberg–Sachs theorem Lovelock's theorem نظریه بدون مو قضایای تکینگی پنروز-هاوکینگ Positive energy theorem
دانشمندان آلبرت اینشتین هندریک لورنتز دیوید هیلبرت آنری پوانکاره کارل شوارتزشیلد ویلم دو سیتر هانس رایسنر گونار نوردشتروم هرمان ویل آرتور استنلی ادینگتون الکساندر فریدمان ادوارد آرتور میلن فریتس تسوئیکی ژرژ لومتر کورت گودل جان ویلر هاوارد پرسی رابرتسون جیمز ماکسول باردین آرتور جئوفری واکر روی کر سوبرامانیان چاندراسخار یورگن الرس راجر پنروز استیون هاوکینگ امل کومار ریچادوری جوزف تیلور راسل هالس ویلم ژاکوب ون استاکم آبراهام هاسکل تاب ازرا نیومن شینگ تونگ یائو کیپ تورن مشارکت‌کنندگان در نسبیت عام

جایگاه گرانش کوانتمی در میان مباحث دیگر فیزیک

نظریهٔ گرانش کوانتومی، همان نتایج تجربی مکانیک کوانتومی معمولی در شرایط گرانش ضعیف (پتانسیل گرانشی بسیار کمتر از c2) و همان نتایج نسبیت عام اینشتین در پدیده‌های بسیار بزرگتر از مولکول‌های منفرد (کنش بسیار بزرگتر از ثابت کاهش یافتهٔ پلانک) را دارد، اما علاوه بر این می‌تواند نتیجهٔ موقعیت‌هایی که هم اثرات کوانتومی و هم اثرات میدان گرانشی قوی، مهم هستند (در مقیاس پلانک، مگر اینکه حدس ابعاد اضافی بزرگ درست باشد.) را پیش‌بینی کند.

اگر نظریهٔ گرانش کوانتومی با دیگر اندرکنش‌های شناخته شده به یک اتحاد بزرگ برسد، آن‌گاه به یک تئوری همگانی یعنی نظریهٔ همه‌چیز ( Theory Of Everything) دست یافتیم. نظریه‌ای که بتواند تمامی قوانین و پدیده‌های موجود در جهان را توجیه کند.

انگیزه برای کوانتومی کردن گرانش، از موفقیت قابل توجه نظریهٔ کوانتومی در دیگر نیروهای بنیادی، و از دیگر شواهد تجربی که پیشنهاد می‌کند که گرانش می‌تواند اثرات کوانتومی نشان دهد، می‌آید.[2][3][4] اگرچه بعضی از نظریه‌های گرانش کوانتومی مانند نظریه ریسمان و دیگر نظریه‌های یگانگی میدان (یا نظریه همه چیز) برای یکی کردن گرانش با دیگر نیروهای بنیادی تلاش می‌کنند، دیگر نظریه‌ها مانند حلقه گرانش کوانتومی (لوپ) چنین تلاشی نمی‌کنند؛ آن‌ها به سادگی میدان گرانش را کوانتومی می‌کنند در حالی که آن را از دیگر نیروها ی بنیادی مجزا نگه‌می‌دارند.

فضا-زمان کوانتمی استخر و گرانش

فضا-زمان کوانتومی[5]پیشنهاد کرده‌است که مکانیک کوانتومی و نسبیت عام می‌توانند به عنوان یک تئوری کاملاً سازگار با یکدیگر باشند، زیرا اساساً فضا-زمان گسسته است و نه مستمر و پیوسته و فضا زمان از اصول مکانیک کوانتومی ناشی می‌شود و قابل استخراج است. فضا و زمان در واقع مقدار قابل انتظار اپراتورهای کوانتومی موقعیت مکانی و زمانی هستند در نمایش انرژی و تکانه است.

${\displaystyle ds^{2}=g_{\mu \nu }d\langle {\hat {x}}\rangle ^{\mu }d\langle {\hat {x}}\rangle ^{\nu }}$

که در آن ${\displaystyle \langle {\hat {x}}\rangle ^{\mu }}$مقدار قابل انتظار چهار اپراتور مکانی کوانتومی است. در مکانیک کوانتومی، اپراتور چهارگانه مربوط به چهار موقعیت قابل مشاهده است و مقدار مخصوص چهار اپراتور یک چهار-بردار نسبیتی جهت است. گرانش فقط خمیدگی مقدار قابل انتظار اپراتورهای کوانتومی موقعیت مکانی و زمانی هستند در نمایش انرژی و تکانه است.

افراد

• برایس دویت

جستارهای وابسته

• گرانش کوانتومی اقلیدسی

پانویس و منابع

1. برایس دویت (ساینتیفیک امریکن، دسامبر 1983). گرانش کوانتومی بایگانی‌شده در ۱۷ فوریه ۲۰۱۰ توسط Wayback Machine. مجله فیزیک، شماره 4، شماره پیاپی 32، زمستان 1369، صص 124-135؛ برگردان: احمد و سهیل خواجه نصیر طوسی
2. Nesvizhevsky, Nesvizhevsky; et al. (2002-01-17). "Quantum states of neutrons in the Earth's gravitational field". Nature. 415 (6869): 297–299. Bibcode:2002Natur.415..297N. doi:10.1038/415297a. Retrieved 2011-04-21.
3. Jenke, Geltenbort, Lemmel & Abele, Tobias; Geltenbort, Peter; Lemmel, Hartmut; Abele, Hartmut (2011-04-17). "Realization of a gravity-resonance-spectroscopy technique". Nature. 7 (6): 468–472. Bibcode:2011NatPh...7..468J. doi:10.1038/nphys1970. Retrieved 2011-04-21.
4. Palmer, Jason (2011-04-18). "Neutrons could test Newton's gravity and string theory". BBC News. Retrieved 2011-04-21.
5. "Estakhr's Quantum Spacetime, Quantum Gravity as Expected Spacetime or Expection value of Spacetime Operators". APS, Ahmadreza Estakhr. American Physical Society. Retrieved 2014-10-18.

• Claus Kiefer: Quantum gravity. Oxford Univ. Press, Oxford 2007, ISBN 0-19-921252-X
• Carlo Rovelli: Quantum gravity. Univ. Press, Cambridge 2005, ISBN 0-521-83733-2