什么是量子重力?

量子重力是试图将重力与其他物理基本力(已经统一在一起)统一起来的理论的总称。它通常假设一个理论实体,一个重力,它是一个介导重力的虚拟粒子社区健康知识讲座。这就是量子重力与某些其他统一领域理论的区别-尽管公平地说,一些通常被归类为量子重力的理论不一定需要重力。

什么'重力?

量子力学的标准模型(1970年至1973年间开发)假设物理的其他三种基本力量是由虚拟波森介导的。光子介导电磁力,W和Z波介导弱核力,gluons(如夸克)介导强核力。

因此,重力会介导重力。如果发现,重力预计是无质量的(因为它在长距离瞬间起作用)并且具有自旋2(因为重力是二级张量场)。

量子重力是否得到证实?

实验测试任何量子重力理论的主要问题是,在目前的实验室实验中,观察猜想所需的能级是无法实现的。

即使从理论上讲,量子重力也会遇到严重的问题。重力目前是通过广义相对论来解释的,广义相对论在宏观尺度上对宇宙的假设与量子力学在微观尺度上的假设截然不同。

尝试将它们组合起来通常会进入"重新归一化问题"其中所有力的总和不会抵消并导致无限值。在量子电动力学中,这偶尔会发生,但人们可以重新规范数学来消除这些问题锿。这种重新归一化不适用于重力的量子解释。

量子重力的假设通常是这样一种理论将被证明既简单又优雅,因此许多物理学家试图向后工作,预测他们认为可能解释当前物理学中观察到的对称性的理论,然后看看这些理论是否有效。

一些被归类为量子重力理论的统一场理论包括:

  • 弦理论/超环理论/M理论
  • 超重力
  • 环量子重力
  • 扭曲理论
  • 非变几何
  • 欧几里德量子重力
  • Wheeler-deWitt方程

当然,如果量子重力确实存在,它将既不简单也不优雅,在这种情况下,这些尝试正在用错误的假设来处理,并且可能是不准确的。只有时间和实验才能确定。

正如上述一些理论所预测的那样,对量子重力的理解不仅可以巩固理论,而且还可以引入对空间和时间的根本新的理解。

由Anne-Marie Helmenstine博士编辑。

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