Home » Articole » RO » Știință » Fizica » Forţe fundamentale » Gravitația » Este necesară o teorie a gravitației cuantice?

Este necesară o teorie a gravitației cuantice?

Considerațiile privind faptul că reducționismul a fost sau nu o doctrină de succes în fizică ar fi, desigur, în mare măsură irelevante pentru motivarea proiectului gravitației cuantice, dacă o astfel de teorie ar fi fost, în orice caz, necesară din motive experimentale sau logice. În ceea ce privește aceasta din urmă, Bryce DeWitt a argumentat la începutul anilor 1960 că, așa cum câmpul electromagnetic trebuie să fie cuantizat pentru a fi în concordanță cu mecanica cuantică, câmpul gravitațional ar trebui să fie cuantizat pentru același motiv de consistență. Argumentul lui DeWitt (1962), care a fost repetat de către alți fizicieni, se bazează pe două premise; 1) existența unor argumente logice pentru cuantizarea câmpului electromagnetic; și 2) cazul electromagnetic este suficient de analog cu cazul gravitațional. Potrivit lui DeWitt și a altora, prima presupunere ar trebui să decurgă dintr-o faimoasă analiză din 1933 în care Bohr și Rosenfeld au discutat despre măsurabilitatea câmpului electromagnetic cuantificat. În special, analiza Bohr-Rosenfeld susține că relațiile de incertitudine pentru o particulă încărcată care interacționează cu un câmp electromagnetic necesită ca acel câmp electromagnetic să fie de asemenea cuantificat.

Rosenfeld însuși, însă, a văzut lucrurile în mod diferit. Deși a fost primul care a încercat să construiască o teorie a gravitației cuantice (în 1930), el a exprimat mai târziu ezitări față de proiect – în special pentru că nu existau dovezi experimentale privind efectele cuantice ale gravitației. În ceea ce privește pe DeWitt, Rosenfeld (1963) a subliniat că analiza lui Bohr-Rosenfeld a arătat coerența cuantificării câmpului electromagnetic (adică faptul că este posibil să se trateze câmpul electromagnetic cu principii cuantice) și nu necesitatea acestuia. Mai mult, Rosenfeld a susținut că analogia dintre câmpul gravitațional și câmpul electromagnetic (a doua premiză a lui DeWitt) este problematică datorită apariției unei scări definite pentru spațiu și intervale de timp în teoria cuantică a gravitației. Astfel de scări de timp și lungime, denumite scale Planck, rezultă din combinarea constante G gravitațională al lui Newton, constantei lui Planck ℏ, și vitezei luminii c – lungimea lui Planck este √(Gℏ/c1,5) ≈ 10-33 cm și timpul Planck este de √(Gℏ/c5) ≈ 10-43 secunde. Rosenfeld observă că astfel de scale de lungime și de timp mici nu pot fi bine definite, deoarece considerațiile unui caz analogic din electrodinamica cuantică în care sunt implicate scalele (atunci când distribuția de sarcină și curent este cuantizată) sugerează o limită absolută a localizării spațiutimpului dat de raza protonului, 10-13 cm, care este de 20 de ordine de mărime mai mare decât scara de lungime Planck. În cele din urmă, Rosenfeld a subliniat că eventuala construire a unei teorii cuantice a gravitației nu poate schimba esențial rolul fundamental al teoriei clasice pentru înțelegerea teoriei cuantice. Comentând prima analiză Bohr-Rosenfeld, el a scris:

”Necesitatea ultimă de a cuantifica câmpul electromagnetic (sau orice alt câmp) nu poate fi fondată decât pe experiență, și toate considerațiile de măsurabilitate ale componentelor de teren pot face să ilustreze coerența modului în care formalismul matematic al unei teorii care încorporează asemenea cuantificare este legată de conceptele clasice pe care se bazează utilizarea sa în analizarea fenomenelor.”

Astfel, Rosenfeld a fost de acord cel mai mult cu viziunea lui Bohr asupra unității pisicii, care arăta că gravitația cuantică nu ar putea fi o teorie finală din care să rezulte fizica clasică (și fenomenele clasice).

Studii recente au arătat că situația privind necesitatea cuantificării câmpului gravitațional a rămas în esență neschimbată de la remarcile lui Rosenfeld. Astfel, Callender și Huggett (2001) și Wuthrich (2004), analizând și evaluând argumentele privind necesitatea de cuantizare, susțin că nu există motive convingătoare de a afirma că gravitația trebuie să fie cuantizată. Cu toate acestea, toți acești autori sunt de acord că o teorie a gravitației cuantice – înțeleasă în sens larg ca orice teorie care cuplează relativitatea generală și teoria cuantică – este totuși de dorit și că există situații în care este necesară o astfel de teorie.

Sursa: Henrik Zinkernagel, The Philosophy behind Quantum Gravity

De la Big Bang la singularități și găuri negre
De la Big Bang la singularități și găuri negre

Singularitățile la care se ajunge în relativitatea generală prin rezolvarea ecuațiilor lui Einstein au fost și încă mai sunt subiectul a numeroase dezbateri științifice: Există sau nu, singularități? Big Bang a fost o singularitate inițială? Dacă singularitățile există, care este … Citeşte mai mult

Nu a fost votat $2,99 Selectează opțiunile
Mecanica fenomenologică
Mecanica fenomenologică

O privire de ansamblu asupra mecanicii clasice, care intenționează să ofere o acoperire a principiilor și tehnicilor fundamentale, un domeniu vechi dar care se află la baza întregii fizicii, și care în ultimii ani a cunoscut o dezvoltare rapidă. Se … Citeşte mai mult

Nu a fost votat $4,99 Selectează opțiunile
Teoria generală a relativității
Teoria generală a relativității

Relativitatea generală este o teorie metrică a gravitației. La baza ei sunt ecuațiile lui Einstein, care descriu relația dintre geometria unei varietăți patrudimensionale, pseudo-Riemanniene, reprezentând spațiu-timpul și energia-impulsul conținut în acel spațiu-timp. Fenomenele care în mecanica clasică sunt atribuite acțiunii … Citeşte mai mult

Nu a fost votat $1,99 Selectează opțiunile

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile obligatorii sunt marcate cu *