물리학 자들이 양자 역학과 중력의 이론이 함께 맞지 않는다는 것을 깨달은 이후 80 년이 지났고,이 두 가지를 결합하는 방법에 대한 퍼즐은 해결되지 않은 채 남아 있습니다. 지난 수십 년 동안 연구원들은 실무자와 호환되지 않는 것으로 간주되는 두 가지 별도의 프로그램 (문자열 이론과 루프 양자 중력)에서 문제를 추구했습니다. 그러나 이제 일부 과학자들은 힘을 합쳐서 앞으로 나아갈 길이라고 주장합니다.
양자 이론과 중력을 통합하려는 시도 중에서, 현론은 가장 많은 관심을 끌었습니다. 전제는 간단합니다. 모든 것이 작은 줄로 만들어집니다. 줄은 스스로 닫히거나 끝이 느슨 할 수 있습니다. 진동, 스트레칭, 가입 또는 갈라질 수 있습니다. 그리고이 매니 폴드 외관에는 우리가 관찰 한 모든 현상에 대한 설명이 있습니다.
대조적으로, 루프 양자 중력은 시공간 자체의 양자 특성보다 시공간에 거주하는 문제에 대해 덜 관심이있다. 루프 양자 중력 또는 LQG에서 시공간은 네트워크입니다. 아인슈타인의 중력 이론의 부드러운 배경은 양자 특성이 할당되는 노드와 링크로 대체됩니다. 이런 식으로 공간은 개별 덩어리로 만들어집니다. LQG는 대부분이 청크에 대한 연구입니다.
이 접근법은 오랫동안 문자열 이론과 호환되지 않는 것으로 생각되었습니다. 실제로, 개념적 차이는 명백하고 심오합니다. 우선, LQG 연구 비트는 시공간의 비트 인 반면, 문자열 이론은 시공간 내에서 물체의 행동을 조사합니다. 특정 기술 문제는 분야를 분리합니다. 문자열 이론은 시공간이 10 차원을 가야합니다. LQG는 더 높은 차원에서는 작동하지 않습니다. 문자열 이론은 또한 알려진 모든 입자가 아직 파트너를 배치 한 초대칭의 존재를 암시합니다. 초대칭은 LQG의 특징이 아닙니다.
이러한 차이점과 다른 차이점은 이론적 물리 공동체를 분리 된 캠프로 나누었습니다. Luisiana State University의 물리학 자이자 LQG 교과서의 공동 저자 인 Jorge Pullin은“회의가 분리되었습니다. “루피 사람들은 루피 컨퍼런스에갑니다. 끈끈한 사람들은 끈적 끈적한 회의에갑니다. 그들은 더 이상‘물리학’컨퍼런스에 가지 않습니다. 이런 식으로 발전 한 것은 불행한 일이라고 생각합니다.”
Quanta 잡지의 Emily Fuhrman, Natalie Wolchover의 텍스트와 Olena Shmahalo의 예술 방향
그러나 많은 요인들이 캠프를 더 가깝게 밀고있을 수 있습니다. 새로운 이론적 발견은 LQG와 문자열 이론 사이의 잠재적 유사성을 보여 주었다. 젊은 세대의 문자열 이론가들은“모든 것의 이론”을 만드는 방법을 이해하는 데 유용 할 수있는 방법과 도구에 대한 문자열 이론을 살펴보기 시작했습니다. 그리고 블랙홀과 정보 손실과 관련된 여전히 졸업 역설은 모든 사람에게 새로운 겸손을 부여했습니다.
더욱이, 문자열 이론 또는 LQG에 대한 실험적 증거가 없으면,이 둘이 실제로 같은 동전의 반대 측면이라는 수학적 증거는 물리학 자들이 모든의 올바른 이론으로 진전되고 있다는 주장을 강화할 것이다. LQG와 현악 이론을 결합하면 실제로 도시에서 유일한 게임이 될 것입니다.
예상치 못한 링크
LQG의 자체 내부 문제를 해결하기위한 노력으로 현악 이론과의 첫 번째 놀라운 연관성이 이루어졌습니다. LQG를 연구하는 물리학 자들은 시공간 덩어리 네트워크에서 확대하는 방법에 대한 명확한 이해가 부족하고 아인슈타인의 일반적인 상대성 이론과 함께 우리의 중력 이론으로도 베일에 대한 시공간에 대한 대규모 설명에 도달합니다. 더 걱정 스럽지만, 그들의 이론은 중력을 무시할 수있는 특별한 경우를 조정할 수 없습니다. 아인슈타인의 특수 상대성 이론에서 관찰자가 얼마나 빨리 이동하고 있는지에 따라 물체가 수축되는 것처럼 보일 것입니다. 이 수축은 또한 시공간 청크의 크기에 영향을 미치며, 이는 다른 속도를 가진 관찰자에 의해 다르게 인식됩니다. 불일치는 아인슈타인 이론의 중심 교리와 관련하여 문제로 이어집니다. 관찰자의 속도에 관계없이 물리 법칙은 동일해야합니다.
Pullin은“특별한 상대성으로 어려움을 겪지 않고 개별 구조물을 도입하는 것은 어렵다”고 말했다. 우루과이 몬테비데오에있는 공화국의 물리학자인 공동 작업자 인 로돌포 감비니 (Rodolfo Gambini)와 함께 2014 년에 쓴 간단한 논문에서 풀린은 LQG를 특수 상대성 이론과 호환 할 수있게하는 상호 작용이 필요하다고 주장했다.
.이 두 가지 접근법은 1990 년대 후반 뉴저지 주 프린스턴의 고급 연구 연구소의 물리학자인 Juan Maldacena가 1990 년대 후반에 중요한 발견 이후 공통점을 잡아 당길 것으로 보인다. Maldacena는 소위 안티 데트 시터 (ADS) 시절 (CFT)에서 중력 이론을 일치시켰다. 이 ADS/CFT 식별을 사용함으로써 중력 이론은 더 나은 이해가있는 필드 이론으로 설명 할 수 있습니다.
이원성의 정식 버전은 추측이지만, 현악 이론이 중요한 역할을하는 제한적인 사례가 있습니다.이 제한적인 경우에는 문자열이 중요하지 않기 때문에 양자 중력의 모든 이론에 의해 공유되어야합니다. Pullin은 이것을 접촉점으로 본다.
비디오 : 이 아티스트의 개념에서, 루프 양자 중력의 시공간 기본 네트워크는 일련의 컬러 얼굴로 표시됩니다. 이 비디오는 가능한 가장 작은 영역 인 플랑크 규모의 시공간 행동을 보여줍니다. 우리가 확대되면 양자 세부 사항이 사라지고 시공간은 고전적인 물리학의 부드럽고 연속적인 지오메트리와 비슷합니다.
T. Thiemann/Albert Einstein Institute/Milde Marketing/Exozet
프린스턴 대학교의 이론 물리학자인 허먼 버린 데 (Herman Verlinde)는 끈 이론에서 자주 일하는 LQG의 방법이 이원성의 중력 측면을 밝히는 데 도움이 될 수 있다는 것이 그럴듯하다는 것을 알게되었습니다. 최근 논문에서 Verlinde는 2 차원의 공간과 시간 중 하나 또는 물리학자가 말한“2+1”의 단순화 된 모델에서 ADS/CFT를 보았습니다. 그는 광고 공간이 LQG에 사용 된 것과 같은 네트워크에서 설명 할 수 있음을 발견했습니다. 건축은 현재 2+1에서만 작동하지만 중력에 대해 생각하는 새로운 방법을 제공합니다. Verlinde는 모델을 더 높은 차원으로 일반화하기를 희망합니다. “루프 양자 중력은 너무 좁게 보였다. 내 접근 방식은 포용적인 것입니다. 훨씬 더 지적으로 전진하고 있습니다.”라고 그는 말했다.
그러나 LQG 방법을 문자열 이론과 성공적으로 결합하여 안티 데터 공간에서 진전을 이루는 것도 여전히 남아 있습니다. 그 조합은 얼마나 유용합니까? 안티 데트 시터 우주 시간은 부정적인 우주 상수를 가지고 있습니다 (우주의 대규모 기하학을 설명하는 숫자). 우리 우주에는 긍정적 인 우주가 있습니다. 우리는 광고 공간 인 수학적 구조에 거주하지 않습니다.
Verlinde는 실용적입니다. "한 가지 아이디어는 [긍정적 인 우주 론적 상수의 경우] 완전히 새로운 이론이 필요하다는 것"이라고 그는 말했다. “그러면 문제는 그 이론이 어떻게 다른지 다른 것입니다. 광고는 현재 우리가 찾고있는 구조에 대한 최고의 힌트이며, 긍정적 인 우주론 상수를 얻기 위해 트위스트를 찾아야합니다.” 그는 다음과 같은 시간이 지났다고 생각합니다.“[광고]는 우리 세상을 묘사하지는 않지만 어디로 가야할지 안내 할 수있는 몇 가지 교훈을 가르쳐 줄 것입니다.”
.블랙홀에서 함께 모이는
Verlinde와 Pullin은 현악 이론과 루프 양자 중력 공동체가 함께 모일 수있는 또 다른 기회를 가리 킵니다. 블랙홀에 빠지는 신비한 정보의 운명. 2012 년 산타 바바라 (Santa Barbara) 캘리포니아 대학교 (University of California)에 본사를 둔 4 명의 연구원은 우세 이론에서 내부 모순을 강조했다. 그들은 블랙홀이 정보를 탈출하도록 요구하면 블랙홀의 지평선 주변의 빈 공간의 섬세한 구조를 파괴하여 매우 활기 넘치는 장벽 인 블랙홀“방화벽”을 만들어 냈다고 주장했다. 그러나이 방화벽은 일반 상대성의 기초가되는 동등성 원칙과 양립 할 수 없으며, 관찰자들은 수평선을 넘어 섰는지를 알 수 없다고 주장합니다. 비 호환성으로 인해 블랙홀 정보를 이해하고 이제 노트북을 다시 방문해야한다고 생각한 문자열 이론가.
그러나 이것은 끈 이론가들에게만 수수께끼가 아닙니다. Verlinde는“블랙홀 방화벽에 대한이 모든 논의는 주로 문자열 이론 커뮤니티 내에서 이루어졌습니다.”라고 Verlinde는 말했습니다. "양자 정보와 얽힘에 대한 이러한 질문과 [수학적] 힐버트 공간을 구성하는 방법 - 이것이 루프 양자 중력에있는 사람들이 오랫동안 노력해 왔던 것입니다."
한편, 많은 현악 커뮤니티가하지 않은 개발에서 한때 초대칭과 추가 차원에 의해 제기 된 장벽도 떨어졌습니다. 독일 Erlangen에있는 Friedrich-Alexander University의 Thomas Thiemann 주변의 그룹은 LQG를 더 높은 차원으로 확장했으며 Supersymmetry를 포함 시켰으며, 둘 다 이전에는 현이 이론의 영토였습니다.
.최근에는 바르샤바 대학교에있는 Thiemann 's의 전 학생 인 Norbert Bodendorfer는 LQG의 루프 양자화 방법을 안티 데터 공간에 적용했습니다. 그는 LQG가 문자열 이론가들이 중력 계산을 수행하는 방법을 모르는 상황에서 ADS/CFT 이중성에 유용 할 수 있다고 주장한다. Bodendorfer는 현악 이론과 LQG 사이의 이전의 틈이 사라지고 있다고 생각합니다. "때때로 나는 끈 이론가들이 LQG에 대해 거의 알지 못하고 그것에 대해 이야기하고 싶지 않았다는 인상을 받았다"고 그는 말했다. “그러나 문자열 이론에서 젊은 사람들은 매우 개방적입니다. 그들은 인터페이스에서 무슨 일이 일어나고 있는지에 관심이 있습니다. "
Verlinde는“가장 큰 차이점은 우리가 질문을 정의하는 방법에있어서 가장 큰 차이점입니다. "불행히도 과학보다 사회 학적입니다." 그는 두 가지 접근법이 갈등이라고 생각하지 않습니다.“저는 항상 [문자열 이론과 루프 양자 중력]을 동일한 설명의 일부로보고있었습니다. LQG는 방법이며 이론이 아닙니다. 양자 역학과 기하학을 생각하는 방법입니다. 이 이론가들이 사용할 수 있고 실제로 사용하는 방법입니다. 이것들은 호환되지 않습니다.”
모든 사람이 그렇게 확신하는 것은 아닙니다. 브리티시 컬럼비아 대학교 (University of British Columbia)의 문자열 이론가 인 모세 로잘리 (Moshe Rozali)는 LQG에 회의적입니다. "접근 방식이 처음부터 특수 상대성 이론의 대칭을 존중하지 않으면 기본적으로 중간 단계 중 하나에서 기적이 필요합니다." 그럼에도 불구하고 로잘리는 LQG로 개발 된 일부 수학적 도구가 유용 할 수 있다고 말했다. "나는 현악 이론과 LQG가 중간지면으로 수렴 할 가능성이 없다고 생각한다"고 그는 말했다. “그러나이 방법은 사람들이 일반적으로 신경 쓰는 것이며, 이것들은 충분히 비슷합니다. 수학적 방법은 약간의 겹칠 수 있습니다.”
LQG 측의 모든 사람이 두 사람이 합병 할 것이라고 기대하는 것은 아닙니다. 마르세유 대학교의 물리학 자이자 LQG의 창립 아버지 인 Carlo Rovelli는 그의 분야가 승천한다고 믿는다. "현 행성은 10 년 전보다 무해히 거만하다. “두 이론이 일반적인 해결책의 일부일 수는 있지만… 문자열 이론은 80 년대에 약속 한 것을 전달하지 못한 것으로 보이며, 과학의 역사를 점령하는 많은‘좋은 아이디어이지만 자연적인 것 같지 않은 것 같아요’중 하나입니다. 나는 사람들이 어떻게 여전히 희망을 가질 수 있는지 이해하지 못한다.”
Pullin에게 승리를 선언하는 것은“LQG 사람들이 현재‘우리는 도시에서 유일한 게임입니다.’라고 말하는 것입니다. 저는 이런 논쟁 방식을 구독하지 않습니다. 나는 두 이론이 크게 불완전하다고 생각합니다.”
