انجمن نجوم لیرا
بخش اول - گرانش کوانتومی حلقوی

  فیزیکدان‌ها درباره چگونگی کوانتیزه کردن گرانش اتفاق نظر ندارند. پیشنهادهایشان نقص دارد. مشخص نیست آیا منسجم هستند و فیزیک درستی را پیش بینی می کنند یا خیر.

 

   بیشتر فیزیکدان‌ها از میان این پیشنهاد‌ها دو موضوع را دنبال می‌کنند. یکی نظریه ریسمان و دیگری گرانش کوانتومی حلقوی. صدها نفر این رویکردها را پیگیری می‌کنند. از آنجا که برخی افراد به صورت گاه گاه و یا در چندین موضوع فعالیت می‌کنند محاسبه دقیق تعداد آنها دشوار است. فیزیکدان‌ها برای بیان ایده هایشان درباره این دو رویکرد هر سه سال یکبار همایش برگزار می‌کند که بیش از ۲۰۰ نفر در آن حاضر می شوند.

 

اعتبار تصویر: apod.nasa

 

    همچنین باید گفت که در حال حاضر پدیده فیزیکی منحصر به فرد مشهود یا تجربی‌ای نمی‌شناسیم که برای توضیح آن به نظریه گرانش کوانتومی نیاز باشد؛ بنابراین این سوال پیش می‌آید که چرا خودمان را به زحمت بیندازیم؟!

 

دو دلیل وجود دارد:

   اولی، وحدت و ثبات فیزیک است. ما تمام برهم‌کنش‌های بنیادی دیگر یعنی الکترومغناطیسی، هسته‌ای قوی و هسته ضعیف را می‌شناسیم و برای توصیف درست ماهیت آن‌ها به مکانیک کوانتومی نیاز داریم. از آنجایی که این برهم کنش ها در مقیاس میکروسکوپی اهمیت دارند و می دانیم که پدیده ها در سطح میکروسکوپی، کوانتومی هستند، فقط گرانش است که در سطح کلان اهمیت دارد مانند اجسام آسمانی که در آنجا می توان از اثرات کوانتومی چشم‌پوشی کرد. همان‌طور که خواهیم دید، نسبیت عام، شرایط سیاه‌چاله ها و بیگ بنگ را پیش‌بینی می‌کند. که در آن اثرات کوانتومی مهم هستند اما دسترسی تجربه مستقیم آنها وجود ندارد.

 

   دلیل دوم برای صحبت درباره گرانش کوانتومی عدم آگاهی درباره چگونگی پیوند نظریه‌های کلاسیکی و کوانتومی است. مکانیک کوانتومی خواص غیر شهودی دارد. یکی از این خواص این است که کمیت‌های فیزیکی تنها زمانی مقدار به خود می‌گیرند که اندازه‌گیری شوند. این به آن معنا نیست که مقادیرشان را نادیده می گیریم، بلکه به این معناست که وجود ندارند؛ بنابراین چگونه می توان این نظریه را با نظریه کلاسیک پیوند داد که در آن کمیت های فیزیکی باید در تمام طول زمان مقدار داشته باشند؟

 

   شاید تصور کنید نبود هیچ آزمایش یا پدیده ای برای توضیح، بنیان نهادن نظریه گرانش کوانتومی را آسان نمی‌کند. گذشته از این، آزمایش هایی که نظریه های رقابتی را رد می‌کنند، مانعی به حساب نمی‌آیند. با این حال، انجام دادن این کار بسیار دشوار است؛ زیرا همان‌طور که خواهیم دید، نظریه نسبیت عام اینشتین، گرانش را نیرویی همانند برهم‌کنش‌های دیگر در نظر نمی‌گیرد، بلکه آن را به منزله تغییر شکل فضا-زمان توصیف می کند. این امر باعث می‌شود که گرانش بسیار متفاوت از سه برهم کنش دیگر باشد؛ بنابراین جای تعجب نیست که چالش های منحصر به فردی را در لحظه کوانتیزه اش به وجود آورد. آزمایش قبلی ما نشان می‌دهد که کوانتیزه کردن سه برهمکنش دیگر، لزوماً کمکی نمی‌کند.

 

Loop quantum gravity for everyone, 2020

حسینیان - مهسا سادات


برچسب‌ها: گرانش کوانتومی حلقوی


ادامه مطلب
نوشته شده در چهارشنبه ۱۲ آبان ۱۴۰۰ ساعت ۱:۳۶ ب.ظ توسط |