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¿Por qué la gravedad necesitan ser cuantifica?

La electrodébil y fuerte de las fuerzas parecen ser completamente distintos tipos de fuerzas de la gravedad. El último es geométrica, mientras que los primeros no son (tan lejos como soy consciente de que!). Así que ¿por qué deberían ser descritos de la misma manera? - ¿Por qué gravitones necesario?

Alternativamente, supongo que mi pregunta es ¿por qué una teoría de todo tiene que haber alguna forma de la gravedad cuántica. Hay una razón por la que una teoría de todo lo que se requiere que la gravedad se cuantifica? Es posible que el mundo cuántico y la gravedad para ser descrito por algunos teoría general que no requiere que la gravedad se cuantifica? O hay alguna razón por la que este no es el caso?

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Nick Puntos 583

Queridos Calvin, si cualquier parte del mundo es descrito por probabilística de las funciones de onda, entonces el mundo entero tiene que ser. Es fácil demostrar. Tomar una descomposición del núcleo, lo conecte a un martillo que mata a un gato que también hace que el Sol se explotan en 2 piezas.

El núcleo está convirtiendo en una superposición lineal de "podrido" y el "todavía no "podrido" de los estados. En consecuencia, debido a que el mecanismo, el Sol tiene que evolucionar hacia una superposición lineal de "explotó" y el "todavía no explotó". Estos dos estados tienen diferentes campos gravitacionales. Esto demuestra que en general, la evolución que se produce lineal superposiciones de estados con diferentes campos de gravitación, por lo que los campos gravitacionales y en cualquier otra de las propiedades físicas del mundo - tiene que ser descrito por los operadores lineales como cualquier otra propiedad física.

Si algunos de los bloques de construcción sólo puede ser predicho, probabilísticamente, es claro que todo lo demás que puedan ser afectados por estos bloques de construcción sólo puede ser predicho, probabilísticamente, demasiado. El mundo entero, incluyendo campos gravitacionales, interactúa con el mismo, por lo que claramente la existencia de las ondas gravitacionales tienen que ser en última instancia, descrito por la física cuántica, también.

Gravitones son física de partículas que son quanta de ondas gravitacionales. Tienen que existir porque

  • la existencia de ondas gravitacionales
  • la energía almacenada en una frecuencia $f$ clásica del estado es siempre un múltiplo de $E=hf$

El primer punto fue indirectamente, pero casi de manera concluyente, demostrado por la observación del púlsar binario que cambia su frecuencia en el camino correcto, ya que emite las ondas gravitacionales y pierde energía. Todo lo que está de acuerdo con la relatividad general muy bien. 1993 premio Nobel de física fue otorgado para la confirmación de la existencia de las ondas gravitacionales.

El segundo punto es una consecuencia trivial de Schrödinger, ecuación. Tome un clásico de ondas gravitacionales de frecuencia $f$ - por ejemplo, similar a lo que es emitida por el púlsar binario. Dividir el correspondiente estado cuántico de energía eigenstate componentes. Van como $$c_n\exp(E_n t/i\hbar)$$ Si todos los clásicos observables evaluados en este estado son periódicas con periodicidad $1/f$, es trivial ver que todas las diferencias de energía $E_m-E_n$ deben ser múltiplos de $E_0=hf$, por lo que la energía sólo puede ser añadido a la existencia de las ondas gravitacionales por quanta, los gravitones.

Uno puede también derivar los gravitones y sus polarizaciones de la aproximación lineal de la cuantificada de la relatividad general. Mientras que la relatividad general tiene problemas en un bucle de nivel - fuertemente los efectos cuánticos que afectan el espacio-tiempo - esta aproximación tiene que trabajar muy bien, es coherente, e implica la existencia de los gravitones, spin 2 partículas sin masa, también.

En la gravedad cuántica, gravitones virtuales son los mensajeros de la fuerza gravitacional de la misma manera que los fotones son los mensajeros de la fuerza electromagnética. Gravitones y los fotones tienen un giro diferente, pero de lo contrario, la analogía entre ellos es - y debe ser - mucho más que a la formulación de su pregunta está dispuesto a admitir. Son descritos como de campos cuánticos, la eficacia de la teoría cuántica de campos con diagramas de Feynmann etc. tiene que trabajar, con la misma interpretación, al menos en algunos aproximación.

Además, no es cierto que el incumplimiento de las fuerzas gravitacionales no puede ser geométrico. La teoría de Kaluza-Klein explica que el campo electromagnético como "giros" que incluyen una dimensión extra de espacio. Sea o no las dimensiones extra del espacio de esta sencilla forma, la teoría de cuerdas se generaliza el Kaluza-Klein lección y cada campo y especies de la partícula puede ser visto como un componente de una generalización de la geometría de campo debido a que la geometría está generalizado de tal manera que incluye todos los otros campos también. Algunas de la cadena escenarios están muy cerca de la teoría de Kaluza-Klein, algunos de ellos están lejos de él, pero todos ellos confirman que la gravedad proviene en última instancia de la misma física subyacente, como todo lo demás.

El término "teoría de cuerdas" puede sonar demasiado estrecho de miras en este contexto. Hay muchas maneras diferentes de cómo describir su física, incluyendo la teoría de gauge (sólo una vieja teoría cuántica de campos!) que vive en el holográfica límite del espacio de los Anuncios. Todos ellos coinciden en que gravitones tienen que existir y que sólo una partícula de especies entre los muchos que comparten un origen común. De manera que el término "teoría de cuerdas" en todas estas discusiones que realmente significa "todo lo que hemos aprendido acerca de la gravedad cuántica, que ha trabajado".

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