כבידה קוונטית בלולאה - מה זה? זו שאלה זו שנבחן במאמר זה. מלכתחילה נגדיר את מאפייניה ואת המידע העובדתי שלה, ולאחר מכן נכיר את יריבתה - תורת המיתרים, אותה נשקול בצורה כללית להבנה ויחסי גומלין עם כוח המשיכה הקוונטי של הלולאה.
מבוא
אחת התיאוריות המתארות את הכבידה הקוונטית היא קבוצה של נתונים על כוח הכבידה בלולאה ברמה הקוונטית של ארגון היקום. תיאוריות אלו מבוססות על הרעיון של דיסקרטיות של זמן ומרחב כאחד בסולם פלאנק. מאפשר לממש את ההשערה של יקום פועם.
לי סמולין, ט. ג'ייקובסון, ק. רובלי וא. אשטקר הם המייסדים של תורת הכבידה הקוונטית הלולאית. תחילת היווצרותו נופלת בשנות ה-80. המאה העשרים. בהתאם להצהרות של תיאוריה זו, "משאבים" - זמן ומרחב - הם מערכות של שברים נפרדים. הם מתוארים כתאים בגודל של קוואנטה, המוחזקים יחד בצורה מיוחדת.עם זאת, בהגיענו לגדלים גדולים, אנו רואים החלקה של מרחב-זמן, והיא נראית לנו מתמשכת.
כוח הכבידה בלולאה וחלקיקי היקום
אחת ה"תכונות" הבולטות ביותר של תורת הכבידה הקוונטית הלולאית היא היכולת הטבעית שלה לפתור כמה בעיות בפיזיקה. זה מאפשר לך להסביר סוגיות רבות הקשורות למודל הסטנדרטי של פיזיקת החלקיקים.
בשנת 2005 פורסם מאמר מאת ס. בילסון-תומפסון, שהציע בו דגם עם צורה של ראשון הררי, שקיבל צורה של אובייקט סרט מורחב. האחרון נקרא סרט. הפוטנציאל המוערך מצביע על כך שהוא יכול להסביר את הסיבה לארגון העצמאי של כל רכיבי המשנה. אחרי הכל, התופעה הזו היא שגורמת למטען הצבע. דגם הפראון הקודם לעצמו ראה בחלקיקים נקודתיים את היסוד הבסיסי. מטען הצבע הונח. מודל זה מאפשר לתאר מטענים חשמליים כישות טופולוגית, שיכולה להיווצר במקרה של פיתול סרט.
המאמר השני של מחברים אלה, שפורסם ב-2006, הוא עבודה שבה לקחו חלק גם ל. סמולין ופ. מרקופולו. מדענים העלו את ההנחה שכל התיאוריות של כוח הכבידה של הלולאה הקוונטית, הכלולות במעמד של הלולאות, קובעות כי בהן חלל וזמן הם מצבים הנרגשים על ידי קוונטיזציה. מצבים אלה יכולים לשחק את התפקיד של preons, מה שמוביל להופעתו של המודל הסטנדרטי הידוע. זה, בתורו, גורםהופעת המאפיינים של התיאוריה.
ארבעת המדענים גם הציעו שתיאוריית הכבידה של הלולאה הקוונטית מסוגלת לשחזר את המודל הסטנדרטי. הוא מחבר בין ארבעת הכוחות הבסיסיים בצורה אוטומטית. בצורה זו, תחת המושג "בראד" (מרחב-זמן סיבי השזור), הכוונה כאן למושג פריונים. המוח הוא זה שמאפשר לשחזר את המודל הנכון מנציגי "הדור הראשון" של החלקיקים, המבוסס על פרמיונים (קווארקים ולפטונים) עם דרכים נכונות לרוב לשחזר את המטען והשוויון של הפרמיונים עצמם.
בילסון-תומפסון הציע כי ניתן לייצג פרמיונים מה"סדרה" הבסיסית של הדור השני והשלישי כאותם בראדים, אך עם מבנה מורכב יותר. פרמיונים מהדור הראשון מיוצגים כאן על ידי המוחות הפשוטים ביותר. עם זאת, חשוב לדעת כאן שרעיונות ספציפיים לגבי מורכבות המכשיר שלהם עדיין לא הועלו. מאמינים כי המטענים של צבע וסוגים חשמליים, כמו גם "מעמד" השוויון של חלקיקים בדור הראשון, נוצרים בדיוק באותו אופן כמו אצל אחרים. לאחר שחלקיקים אלו התגלו, נעשו ניסויים רבים כדי ליצור השפעות עליהם על ידי תנודות קוונטיות. התוצאות הסופיות של הניסויים הראו שחלקיקים אלו יציבים ואינם מתכלים.
מבנה הרצועה
מכיוון שאנו שוקלים מידע על תיאוריות כאן מבלי להשתמש בחישובים, אנו יכולים לומר שזוהי כבידה קוונטית בלולאה "עבורקומקומים." והיא לא יכולה בלי לתאר את מבני הקלטת.
ישויות שבהן החומר מיוצג על ידי אותו "חומר" כמו מרחב-זמן הן ייצוג תיאורי כללי של המודל שבילסון-תומפסון הציג בפנינו. ישויות אלה הן מבני הקלטת של המאפיין התיאורי הנתון. מודל זה מראה לנו כיצד מייצרים פרמיונים וכיצד נוצרים בוזונים. עם זאת, הוא אינו עונה על השאלה כיצד ניתן להשיג את בוזון היגס באמצעות מיתוג.
L. פריידל, J. Kovalsky-Glikman ו-A. Starodubtsev בשנת 2006 במאמר אחד הציעו שקווי ווילסון של שדות כבידה יכולים לתאר חלקיקים יסודיים. זה מרמז שהמאפיינים שיש לחלקיקים מסוגלים להתאים לפרמטרים האיכותיים של לולאות ווילסון. האחרונים, בתורם, הם האובייקט הבסיסי של כוח הכבידה הקוונטית בלולאה. מחקרים וחישובים אלה נחשבים גם כבסיס נוסף לתמיכה תיאורטית המתארת את המודלים של בילסון-תומפסון.
שימוש בפורמליזם של מודל קצף ספין, הקשור ישירות לתיאוריה שנלמדה ונותחה במאמר זה (T. P. K. G.), כמו גם בהתבסס על סדרת העקרונות הראשונית של תיאוריה זו של כוח הכבידה של הלולאה הקוונטית. אפשר לשחזר כמה חלקים מהדגם הסטנדרטי שלא ניתן היה להשיג קודם לכן. אלה היו חלקיקי פוטון, גם גלוונים וגרביטונים.
ישגם דגם הג'לון, שבו בראדים אינם נחשבים בשל היעדרם ככאלה. אבל המודל עצמו אינו נותן אפשרות מדויקת להכחיש את קיומם. היתרון שלו הוא שאנחנו יכולים לתאר את בוזון היגס כמעין מערכת מורכבת. זה מוסבר על ידי נוכחות של מבנים פנימיים מורכבים יותר בחלקיקים בעלי ערך מסה גדול. בהתחשב בפיתול של הברדים, אנו עשויים להניח שמבנה זה עשוי להיות קשור למנגנון היצירה ההמונית. לדוגמה, צורתו של מודל בילסון-תומפסון, המתאר את הפוטון כחלקיק בעל מסה אפסית, תואמת את מצב הבראד הלא מעוות.
הבנת הגישה של בילסון-תומפסון
בהרצאות על כוח המשיכה של הלולאה הקוונטית, כאשר מתארים את הגישה הטובה ביותר להבנת מודל בילסון-תומפסון, מוזכר שתיאור זה של מודל הפראון של חלקיקים אלמנטריים מאפשר לאפיין אלקטרונים כפונקציות בעלות אופי גל. הנקודה היא שניתן לתאר את המספר הכולל של מצבים קוונטיים שבהם יש קצפי ספין עם שלבים קוהרנטיים גם באמצעות מונחי פונקציית גל. נכון לעכשיו, מתבצעת עבודה פעילה שמטרתה לאחד את התיאוריה של חלקיקים אלמנטריים ו-T. P. K. G.
בין הספרים על כבידה קוונטית בלולאה, ניתן למצוא מידע רב, למשל, ביצירותיו של או.פיירין על הפרדוקסים של העולם הקוונטי. בין יתר העבודות, כדאי לשים לב למאמרים של לי סמולין.
בעיות
המאמר, בגרסה מתוקנת של בילסון-תומפסון, מודה בכךספקטרום מסת החלקיקים הוא בעיה בלתי פתורה שהמודל שלו לא יכול לתאר. כמו כן, היא לא פותרת בעיות הקשורות לספינים, ערבוב Cabibbo. זה דורש קישור לתיאוריה בסיסית יותר. גרסאות מאוחרות יותר של המאמר נוקטות בתיאור הדינמיקה של הבראדים באמצעות המעבר של פאכנר.
יש עימות תמידי בעולם הפיזיקה: תורת המיתרים מול תורת הכבידה הקוונטית הלולאית. אלו הן שתי עבודות יסוד שעליהן עבדו ועובדים מדענים מפורסמים רבים ברחבי העולם.
תורת המיתרים
אם מדברים על תורת הכבידה של הלולאה הקוונטית ותורת המיתרים, חשוב להבין שמדובר בשתי דרכים שונות לחלוטין להבנת מבנה החומר והאנרגיה ביקום.
תורת המיתרים היא "נתיב האבולוציה" של מדע הפיזיקה, המנסה לחקור את הדינמיקה של פעולות הדדיות לא בין חלקיקים נקודתיים, אלא מיתרים קוונטיים. החומר של התיאוריה משלב את רעיון המכניקה של עולם הקוואנטים ואת תורת היחסות. זה עשוי לעזור לאדם לבנות תיאוריה עתידית של כוח הכבידה הקוונטי. בדיוק בגלל צורתו של מושא המחקר, התיאוריה הזו מנסה לתאר את יסודות היקום בצורה אחרת.
בניגוד לתיאוריית הכבידה של הלולאה הקוונטית, תורת המיתרים והיסודות שלה מבוססים על נתונים היפותטיים, מה שמרמז שכל חלקיק יסודי וכל האינטראקציות שלו בעלות אופי בסיסי הם תוצאה של תנודות של מיתרים קוונטיים. ל"יסודות" אלה של היקום יש ממדים אולטרה-מיקרוסקופיים ובסולמות בסדר גודל של אורך פלאנק הם 10-35 m.
הנתונים של תיאוריה זו הם בעלי משמעות מתמטית בצורה מדויקת למדי, אך היא עדיין לא הצליחה למצוא אישור ממשי בתחום הניסויים. תורת המיתרים קשורה לרב-יקומים, שהם פרשנות של מידע במספר אינסופי של עולמות עם סוגים וצורות שונות של התפתחות של הכל לחלוטין.
Basis
כוח הכבידה הקוונטית בלולאה או תורת המיתרים? זו שאלה די חשובה, שהיא קשה, אבל צריך להבין אותה. זה חשוב במיוחד עבור פיזיקאים. כדי להבין טוב יותר את תורת המיתרים, חשוב לדעת כמה דברים.
תורת המיתרים יכולה לספק לנו תיאור של המעבר וכל התכונות של כל חלקיק יסודי, אבל זה אפשרי רק אם נוכל גם להקצין מחרוזות לתחום האנרגיה הנמוכה של הפיזיקה. במקרה כזה, כל החלקיקים הללו ילבשו צורה של הגבלות על ספקטרום העירור בעדשה חד-ממדית לא מקומית, שיש מספר אינסופי ממנה. הממד האופייני של המיתרים הוא ערך קטן במיוחד (כ-10-33 m). לאור זאת, אדם אינו מסוגל לצפות בהם במהלך ניסויים. אנלוגי לתופעה זו הוא רטט המיתר של כלי נגינה. הנתונים הספקטרליים ש"יוצרים" מחרוזת עשויים להיות אפשריים רק בתדירות מסוימת. ככל שהתדר עולה, כך גם האנרגיה (הנצברת מרעידות). אם נחיל את הנוסחה E=mc2 על הצהרה זו, נוכל ליצור תיאור של החומר המרכיב את היקום. התיאוריה מניחה כי ממדי מסת החלקיקים המתבטאים כמיתרים רוטטים נצפים בעולם האמיתי.
פיזיקת המיתרים משאירה פתוחה את שאלת ממדי המרחב-זמן. היעדר ממדים מרחביים נוספים בעולם המקרוסקופי מוסבר בשתי דרכים:
- הדחסות של מידות, המעוותות למידות שבהן יתאימו לסדר אורך פלאנק;
- הלוקליזציה של כל מספר החלקיקים היוצרים יקום רב-ממדי על גבי "גיליון העולם" ארבע-ממדי, המתואר כרב-יקום.
Quantization
מאמר זה דן במושג התיאוריה של כבידה קוונטית בלולאה עבור בובות. נושא זה קשה מאוד להבנה ברמה המתמטית. כאן אנו רואים ייצוג כללי המבוסס על גישה תיאורית. יתרה מכך, ביחס לשתי תיאוריות "מנוגדות".
כדי להבין טוב יותר את תורת המיתרים, חשוב גם לדעת על קיומה של גישת הקוונטיזציה הראשונית והמשנית.
כיוונטיזציה שנייה מבוססת על המושגים של שדה מיתר, כלומר הפונקציונלי למרחב של לולאות, הדומה לתורת השדות הקוונטיים. הפורמליזם של הגישה הראשונית, באמצעות טכניקות מתמטיות, יוצרים תיאור של תנועת מיתרי הבדיקה בשדותיהם החיצוניים. זה לא משפיע לרעה על האינטראקציה בין המיתרים, וכולל גם את התופעה של ריקבון ואיחוד מיתרים. הגישה העיקרית היא הקישור בין תיאוריות המיתרים לטענות של תורת השדות המקובלתמשטח העולם.
סופרסימטריה
ה"אלמנט" החשוב והמחויב ביותר, כמו גם ה"אלמנט" הריאליסטי בתורת המיתרים הוא סופרסימטריה. המערך הכללי של חלקיקים ואינטראקציות ביניהם, הנצפים באנרגיות נמוכות יחסית, מסוגל לשחזר את המרכיב המבני של המודל הסטנדרטי כמעט בכל צורה. מאפיינים רבים של המודל הסטנדרטי מקבלים הסברים אלגנטיים במונחים של תורת מיתרי העל, שהיא גם טיעון חשוב לתיאוריה. עם זאת, אין עדיין עקרונות שיכולים להסביר מגבלה כזו או אחרת של תיאוריות המיתרים. הנחות אלו אמורות לאפשר להשיג צורת עולם דומה למודל הסטנדרטי.
Properties
המאפיינים החשובים ביותר של תורת המיתרים הם:
- העקרונות הקובעים את מבנה היקום הם כוח המשיכה והמכניקה של העולם הקוונטי. הם מרכיבים שלא ניתן להפריד בעת יצירת תיאוריה כללית. תורת המיתרים מיישמת הנחה זו.
- מחקרים של מושגים רבים מפותחים של המאה העשרים, המאפשרים לנו להבין את המבנה היסודי של העולם, על כל עקרונות הפעולה וההסבר הרבים שלהם, משולבים ונובעים מתורת המיתרים.
- תורת המיתרים אין פרמטרים פנויים שיש להתאים כדי להבטיח הסכמה, כפי שנדרש במודל הסטנדרטי, למשל.
לסיכום
במונחים פשוטים, כוח המשיכה של הלולאה הקוונטית היא אחת הדרכים לתפוס את המציאות כךמנסה לתאר את המבנה הבסיסי של העולם ברמת החלקיקים היסודיים. הוא מאפשר לפתור בעיות פיזיקה רבות המשפיעות על ארגון החומר, וגם שייך לאחת התיאוריות המובילות בעולם. היריב העיקרי שלה הוא תורת המיתרים, שהיא די הגיונית, בהתחשב בהצהרות האמיתיות הרבות של האחרונה. שתי התיאוריות מוצאות את אישורן בתחומים שונים של חקר החלקיקים היסודיים, והניסיונות לשלב את "העולם הקוונטי" וכוח המשיכה נמשכים עד היום.
