کوانتم گراویتی لووپ (LQG)

(LQG)که به نام لوپ گراویتی ,هندسه کوانتمی و .. نیز نامیده می شود یک تئوری کوانتمی پیشنهادی فضا زمان است که تلاش دارد نسبیت عمومی را با تئوری به نظر ناسازگار کوانتم مکانیک ترکیب کند. این تئوری یکی از تئوری هایی است که کوانتم گراویتی کانونی نامیده میشود. این تئوری همزمان با loop quantizationبود. به بیان دیگر این تئوری کوانتم گراویتیی است که در ان فضاهایی که در ان فیزیک اتفاق می افتد کوانتیزه است .LQGیک تئوری پیشنهادی درباره فضا زمان است که با ایده کوانتیزه بودن فضا زمان رشد میکند. این تئوری بسیاری از دیدگاه های نسبیت عمومی را حفظ می کنند مثل : ثابتهای لورنتز , در حالی که همزمان کوانتیزه بودن فضا و زمان در مقیاس پلانک طبق روش کوانتم مکانیک را نیز به یدک می کشد. به این ترتیب نسبیت عام و مکانیک کوانتمی هر دو میتوانند به عنوان تقریب هایی ازLQGدر دامنه عملکرد خود باشند. بنابراین، این تئوری میتواند یکی از تئوری های رقابتی باشد که تلاش میکند این دو مقوله را به یک تئوری برای همه چیز تبدیل کند. اگر چه فیزیک و ریاضی واقع در بدنه این تئوری هم ستیز هستند و معلوم نیست که ایا این تئوری واقعا دو تئوری نام برده را وحدت می بخشد یا خیر! و یا ایا این وحدت بیشتر از انتظار در تئوری القا شده است یا خیراین رایج ترین تئوری کوانتم گرانشی نیست و بسیاری از فیزیکدانان با این مسئله مشکلات زیادی دارند. یکی از مواردی که این تئوری را محدود میکند این است که این تئوری وجود ابعاد اضافی اجرام یا بار ذرات ر را پیش بینی نمی کند؛ مثل تئوری فنرحذف گره های اضافی باعث می شود این تئوزی به یک تئوری کوانتمی تبدیل شود و نه چیزی بیشتر از ان.
از دید دانشمندانی که به LQGاعتقاد دارند که این تئوری در پیش بینی ویژگی های ذرات ناتوان است، یک مشکل بحساب نمی آید. تئوری های بسیار دیگری را در این باره می توانید در صفحه زیر ببینید
Talk:Loop quantum gravity یاQuantum gravity
کوانتم گراویتی لوپ و بر تری طلبی های ان لوپ کوانتم گراویتی به تنهایی کمتر از تئوری فنر برتری طلب بود و صرفا یک تئوری کوانتمی گرانشی بود.از طرف دیگر به نظرمی رسید که تئوری فنر نه تنها گرانش بلکه انواع مختلف ماده و انرژی که در فضا زمان واقع است را پیش بینی میکند. بسیاری از محققین تئوری فنر معتقدند که کوانتیزه کردن گرانش ۳+۱ بعد بدون خلق ان غیرممکن است. اما این اثبات نشده است. همچنین این که اجرام خلق شده در تئوری فنر دقیقا مشابه اجرام قابل دید هستند نیز هنوز اثبات نشده است. موفقیتهای اصلی
عبارتند از: LQG
۱) که این یک کوانتیزه کردن است. در فضای سه بعدی با فضای کوانتیزه شده و عملگر های حجمیnonperturbative
۲)که این شامل محاسبات انتروپی یک سیاه چاله می باشد
۳)که این یک گرانش پایدار چند منظوره در تئوری فنر می باشد.
اگر چه این ادعا ها به صورت جهانی پذیرفته نیستند. از انجا که بسیاری از نتایج کسب شده در حیطه ریاضی فیزیک هستند ,تفسیر فیزیکی انها هنوز قابل بحث و اندیشه هستند
LQGچه به عنوان پالایش گرانش یا هندسه پویا باشد چه نباشد, انتروپی برای نوعی چاله که ممکن است سیاه چاله نباشد اندازه گیری شده استباید به خاطر داشت که کوانتم گرانشی مختلفی مثل
causal dynamic triangulation یا spin foamنیز بعضی مواقع بنام کوانتم گرانشی از انها یاد شده است.ناسازگاری بین مکانیک کوانتمئ و نسبیت عمومی
تئوری کوانتمی میدان که بر روی زمینه خمیده مطالعه شده , نشان می دهد که بعضی از اصول تئوریهای کوانتمی میدان قابل اجرا نیستند. به ویژه خلا وقتی که وجود داشته باشد به مسیر دید مشاهده گر در فضا و زمان بستگی خواهد داشت.از نظر تاریخی, دو دیدگاه در ناسازگاری اشکار تئوری کوانتمی با نسبیت عام الزاما مستقل وجود دارد. اول اینکه ترجمه هندسی نسبیت عام اساسی نیست ولی منتج است. دوم اینکه استقلال از زمینه اساسی است و مکانیک کوانتمی باید با ظاهر امری که زمان از قبل تعیین شده ای ندارد، یکی شود. کوانتم گرانشی تلاشی است برای فرمول بندی کردن یک تئوری کوانتمی مستقل از زمینه یا. background-independentیک تئوری کوانتمی مستقل از زمینه میباشد اما فقدان Topological quantum field theory درجه ازادی مورد نیاز برای گرانش ۱+۳ بعدی می باشد.
کوانتیزاسیون لووپ:در قلب کوانتم گرانشی لووپ یک کوانتیزاسیون غیر اشفته در تئوری هست که بعضی ممکن است ان راکوانتیزاسیون لووپ diffeomorphism-invariant gaugeبنامند. این تئوری توسعه یافته است که نسبیت عمومی را در۳+۱ بعد کوانتیزه کند,loop quantizationاین فرم بندی می تواند به طور اختیاری بعد سازی فضا زمان, فرمیونها ,یک gauge groupوابر تقارن را همساز ( اصلاح) کند که ومنجر به کوانتیزه شدن سینماتیک شود. کارهای بیشتری در زمینه دینامیک ,حدود کلاسیکی و ... باقی می ماند که باید رویgauge theoryانجام شون دکه همه اینها برای ارتباط با لازوم است.در یک لووپ کوانتیزاسیون نتیجه کاربرد کوانتیزاسیون nutshellدر یک جبر غیر کانونی یا C*-algebraicاز مشاهده پذیر های کلاسیک
non-canonical algebra میباشد. در عوض جبر تولیدی توسط مشاهده پذیرهاgauge-invariantو شار های قدرت میدان یاspin networkاستفاده می شودfield strength fluxesتکنیک لووپ کوانتیزاسیون بویژه در ارتباط با تئوری کوانتمی میدان که در ان به مدل ارتقا می بخشند موفق می باشد .مطالعه بیشتر تئوری کوانتمی میدان تئوریstate-sum/spin-foamدر ۱+۳ بعد نامیده می شود ,چرا که نسبیت عام کلاسیک می تواند به صورتBF theoryبا قید ها فرمول بندی شود.و امید می رود که کوانتیزاسیون موجود گرانشی از تئوری
BF theoryبدست اید.BF spin-foam models
ثابتهای لورنتس
برای توضیحات مفصل ببینید:Lorentz covariance pageیک کوانتیزاسیون از میدان لاگرانژی کلاسیکی اLQGکه برابر با تئوری معمولLagrangian field theoryاست که به معادله حرکت به نام نسبیت عام منجر می شود . میتوان درباره Einstein-Cartan theoryکه ثابت لورنتس را محفوظ میدارد بحث کرد. ثابت لورنتس درLQG اینکه شکسته می شود درست مثل نسبیت عام است. یک ثابت کاسمو لوژیLQGمیتواند در cosmological constantLQGبا جابجایی گروه لورنتس با گروه کوانتم مربوطه حاصل شود.ثابتهای ناهمسان و استقلال از پس زمینه در باره ثابت بودن قوانین فیزیک (مثلا معادلات نسبیت عام) تحت انتقالاتGeneral covarianceمختصات می باشد.این تقارن یکی از مشخصه های توصیفی از نسبیت عمومی است.این تقارن را پایسته نگه میدارد به شرط اینکه حالات فیزیکی تحت مولد های ناهمسان ثابت بمانند.LQGتوضیح این شرط برای ناهمسان های فضایی بخوبی قابل فهم است اگر چه فهم ناهمسان های وابسته به زمان کمی ظریف تر است چرا که به دینامیک و مسئله زمان یا در نسبیت عام مربوط است و یک چارچوب مقبول محاسباتی برای محاسبه این شرط,problem of timeلازم است .چه ثابت لورنتس در محدوده انرژی پایین گنجانده شده باشد و چه نه, تئوری رسما مستقل از زمینه استLQGمشکلات!تا کنون هیچ تجربه ای که این دیدگاهها را بیان کند کشف نشده است .این مشکلی است که بسیاری از تئوری های گرانش کوانتمی LQGرا به ستوه اورده است.این مشکل حقیقتا وجود دارد چون در مقیاس های کوچک در ضعیف ترین نیروهای طبیعت وجود دارد.این مشکل را نمی توان حد اقلLQGکردچرا که این بزرگ ترین مشکلی است که تئوری های علمی می توانند داشته باشند. .تئوری بدون تجربه فقط یک ایمان یا باور است.دومین مشکل این است که یک پارامتر ازاد بنامImmirzi parameterکه لگاریتم یکTranscendental numberاست . این یک تحلیل منفی در محاسبه انتروپی سیاه چاله با استفاده از LQGاست. از وقتی هاوکینگ و بکن اشتاین انتروپی سیاه چاله را محاسبه کردند این محاسبه مهمترین تست برای هر تئوری کوانتم گراویتی است. .مهمترین و آخرین تئوری کوانتم لووپ بخاطر محدودیت آن, مورد توجه و حمایت زیادی در گروههای فیزیکی قرار نگرفت. مشاهده نشان می دهد که بسیاری از دانشمندان باور دارند که می توان یک تئوری کوانتم گراویتی را در ۴ بعد فرمول بندی کرد ولی برای چه؟ چرا باید این کار را کرد در حالی که از طریق تئوری فنر یا ام_ تئوری می توان بسیار به یک تئوری کامل که همه چیزی را که ما می دانیم محاسبه می کند و بسیاری را که ما نمی دانیم نیز پیشبینی می کند!!لوپ تئوریسین ها با این نظر مخالفند. انها احساس می کنند که یک تئوری مناسب کوانتم گراویتی لازمه زیر بنایی یک تئوری برای هر چیز است.این مشکل فلسفی میتواند مهمترین مسئله ای باشد که LQGدر اینده با ان رو برو خواهد بود. فقط زمان و تجربه خواهد گفت!

برگرفته از http://en.wikipedia.org/wiki/Loop_quantum_gravity
زهرا سلیمانیان
نقل از گروه فارسی سی. پی. اچ