معمولاً تصور می شود که جهان از ذرات بنیادی ساخته شده است: الکترون ، کوارک ، فوتون و امثال آن. اما فیزیک خیلی وقت پیش از این دید فراتر رفت. اکنون به جای ذرات ، فیزیکدانان درباره چیزهایی به نام "میدان های کوانتومی" به عنوان پیچ و تاب واقعی واقعیت صحبت می کنند.
این میدان ها در سراسر فضا-زمان جهان امتداد دارند. آنها انواع مختلفی دارند و مانند یک اقیانوس در حال نوسان هستند. همانطور که میدان ها موج می زنند و با یکدیگر برهم کنش می کنند ، ذرات از آنها بیرون می آیند و دوباره مانند قله های زودگذر موج در آنها ناپدید می شوند.وقتی میدان کوانتومی را در نقطه ای اندازه گیری می کنید ، نتیجه چند عدد مانند مختصات و دما نیست. در عوض ، این یک ماتریس است که مجموعه ای از اعداد است. و نه فقط هر ماتریسی - یک ماتریس بزرگ ، به نام اپراتور ، با بی نهایت ستون و ردیف. این نشان می دهد که چگونه یک میدان کوانتومی همه امکانات ذره ای را که از میدان بیرون می آید ، در بر می گیرد.در اینجا بی نهایت موقعیتهای زیادی وجود دارد که یک ذره می تواند داشته باشد ، و این به این واقعیت منجر می شود که ماتریسی که اندازه گیری موقعیت ، حرکت را توصیف می کند نیز باید بی نهایت ابعادی داشته باشد. "
و وقتی نظریه ها بی نهایت تولید می کنند ، ارتباط فیزیکی آنها را زیر سال می برد ، زیرا بی نهایت به عنوان یک مفهوم وجود دارد ، نه به عنوان چیزی که آزمایش ها می توانند اندازه گیری کنند. همچنین کار با نظریه ها کار ریاضی را سخت می کند.از طرف دیگر، نسبیت عام اینشتین میگوید که زمان یک پارامتر نسبی و دینامیک است که در واقع نتیجهی حاصل از برهمکنش فضا- زمان و مواد با یکدیگر میباشد. بر مبنای نظریهی نسبیت، هندسهی فضا-زمان میتواند توسط ِ اجرام بزرگتر منحرف شود. در واقع این نظریه بیان میکند که اجسامی که درون صفحهی فضا-زمان حرکت میکنند در صورتی ظاهر خواهند شد که توسط نیروی گرانشی اجرام بزرگتر از خود تحت تاثیر قرار گیرند.نسبیت عام میتواند خواص گرانشی اجسام بزرگ را در صورتیکه جرم کافی داشته باشند در حدی که خواص کوانتومی آنها قابل اغماض باشد، توصیف کند؛ و توسط مکانیک کوانتوم توضیح دقیق و شفافی در خصوص اتفاقاتی که در مقیاسهای کوچک رخ میدهد ارائه میشود البته به شرطی که ذرات به اندازهی کافی کوچک و ناچیز باشند که تاثیرات گرانشی آنها نزدیک به صفر باشد. حال سوال اصلی اینجاست: ما چگونه میتوانیم مواردی را توصیف کنیم که بسیار سنگین و در عین حال بسیار کوچک میباشند؟ منحنی هندسی فضا- زمان در جهان میتواند ساختار چشم ماهی، که تحت عنوان “فضای AdS (Anti-de Sitter) ” شناخته میشود، داشته باشد. در این ساختار با دور شدن از مرکز منحنی، افزایش فضا در زمانهای کوتاهتری رخ میدهد تا جایی که ابعاد فضا در جایی دور از مرکز در یک مرز افزایش مییابند. این مرز که با نام “بالک” شناخته میشود نسبت به لحظهی آغازش یک بُعد فضایی کمتر خواهد داشت. این منحنی در واقع ساختاری هولوگرافی از جهان با تمام مواد، انرژی و زمان متحرک درون آن، میباشد و این ساختار که همواره در حال حرکت است، در هر لحظه نسبت به فضایی که در آن قرار دارد خم شده و انحنا میگیرد و این موضوع دقیقا با آنچه در نظریه نسبیت بیان میشود مطابقت دارد.
جاذبه کوانتومی نام هر نظریه ای است که گرانش را در رژیم هایی توصیف می کند که در آنها نمی توان اثرات کوانتومی را نادیده گرفت. در حال حاضر ، چنین نظریه ای وجود ندارد که به طور جهانی مورد پذیرش و تأیید تجربه باشد. بنابراین اصطلاح "گرانش کوانتومی" بیشتر نشان دهنده یک مشکل باز است تا یک نظریه خاص.اثرات کوانتومی در نزدیکی سیاهچاله ها نقش دارند - اجسامی به قدری عظیم که حتی نور نمی تواند از جاذبه آنها در هنگام تابش از شعاع خاصی ، افق رویداد سیاهچاله فرار کند.این امیدواری گسترده وجود دارد که نظریه گرانش کوانتومی به ما این امکان را بدهد که مشکلات انرژی بسیار بالا و ابعاد بسیار کوچک فضا مانند رفتار سیاهچاله ها و منشاء جهان را درک کنیماگر نظریه ای در مورد گرانش کوانتومی وجود نداشته باشد ، جهان فقط هرج و مرج است. این فقط تصادفی است." "من حتی نمی توانم بگویم که هرج و مرج یا تصادفی خواهد بود زیرا آنها در واقع فرایندهای فیزیکی مشروع هستند."وقتی ذرات گرانشی نظری ، به نام گراویتون ، وارد صحنه شوند ، عادی سازی مجدد کار نمی کند. گراویتونها همچنین دارای انرژی مخصوص به خود هستند که باعث انحراف بیشتر فضا و گراویتونهای بیشتر می شود ، که باعث پیچ خوردگی بیشتر و گرانوتونهای بیشتر و غیره می شود و به طور کلی منجر به یک آشفتگی بزرگ ریاضی می شود."این بدان معناست که شما برای تعیین هر چیزی به تعداد بیشماری آزمایش نیاز دارید" و این یک نظریه واقع بینانه نیست.نظریه نسبیت عام می گوید که جهان یک پارچه صاف است و مکانیک کوانتومی می گوید این یک آشفته ناهموار از ذرات است. فیزیکدانان می گویند که نمی تواند هر دو باشد.یک نظریه ، که به گرانش کوانتومی حلقه معروف است ، با هدف حل تعارض بین ذرات و فضا-زمان با تجزیه فضا و زمان به قطعات کوچک-تفکیک نهایی که فراتر از آن هیچ زوم نمی تواند انجام شود.وحدت هر چهار فعل و انفعال اساسی: مدل استاندارد فیزیک ذرات ، برهمکنش های الکترومغناطیسی ، قوی و ضعیف را با موفقیت متحد کرده است. از آنجا که این نیروها توسط نظریه های کوانتومی توصیف می شوند ، منطقی است فرض کنیم که اتحاد با گرانش نیاز به نسخه کوانتیزه شده از دومی دارد.
سیاهچاله ها و ویژگی های منحصر به فرد آنها: سیاهچاله ها دارای ویژگی های منحصر به فرد در فضا-زمان هستند ، یعنی نقاطی که نسبیت عام وجود آنها را تایید می کند ، اما ماهیت آنها کاملاً مشخص نیست. یک نظریه کمی گرانش قرار است چیزی را در مورد آنچه دقیقاً در آنجا اتفاق می افتد به ما بگوید.
ماهیت انفجار بزرگ: وجود چیزی شبیه یک انفجار بزرگ مشهود است. با این حال ، مشخص نیست که دقیقاً در آنجا چه اتفاقی افتاده است. توصیف ثابتی از گرانش در سطح کوانتومی ممکن است به ما در مورد چگونگی درک منشاء جهان ما بیشتر آموزش دهد.
دوگانگی هولوگرافیک: مکاتبات AdS/CFT به ما می گوید که یک رابطه ذاتی بین نظریه های میدان کوانتومی خاص بدون گرانش و نظریه کوانتومی گرانش (به طور دقیق نظریه ریسمان) وجود دارد. این بدان معناست که گرانش کوانتومی حتی اگر قصد توصیف پدیده های گرانشی در دنیای واقعی خود را نداریم ، نقشی ایفا می کند. به این ترتیب ، درک کامل گرانش کوانتومی با درک بهتر نظریه های میدان کوانتومی "معمولی" مرتبط است.
لیست می تواند ادامه پیدا کند ،.I hope I help you understand the question. Roham Hesami
رهام حسامی ترم چهارم مهندسی هوافضا