Kvantna gravitacija (QG) je oblastteorijske fizike koja teži da opiše gravitaciju prema principimakvantne mehanike. Ona se bavi se okruženjima u kojima se ne mogu zanemariti nigravitacioni ni kvantni efekti,[1] kao što su u blizinicrnih rupa ili sličnih kompaktnih astrofizičkih objekata, kao što suneutronske zvezde,[2][3] kao i u ranim fazama svemira nekoliko trenutaka nakon Velikog praska.[4]
Tri od četirifundamentalne sile prirode opisane su u okvirukvantne mehanike ikvantne teorije polja:elektromagnetna interakcija,jaka sila islaba sila; ovo ostavljagravitaciju kao jedinu interakciju koja nije u potpunosti prilagođena. Sadašnje razumevanje gravitacije je zasnovano naopštoj teoriji relativnostiAlberta Ajnštajna, koja uključuje njegovu teoriju specijalne relativnosti i duboko modifikuje razumevanje pojmova kao što su vreme i prostor. Iako je opšta teorija relativnosti veoma cenjena zbog svoje elegancije i tačnosti, ona ima ograničenja:gravitacioni singulariteti unutarcrnih rupa, ad hoc postulacijatamne materije, kao itamna energija i njen odnos sakosmološkom konstantom su među trenutnim nerešenim misterijama u vezi sa gravitacija;[5] sve to signalizira kolaps opšte teorije relativnosti na različitim skalama i naglašava potrebu za teorijom gravitacije koja ide u kvantnu oblast. Na rastojanjima blizuPlankove dužine, poput onih blizu centra crne rupe, očekuje se da ćekvantne fluktuacije prostor-vremena igrati važnu ulogu.[6] Slom opšte teorije relativnosti na galaktičkim i kosmološkim razmerama takođe ukazuje na neophodnost snažnije teorije. Konačno, neslaganja između predviđene vrednosti zaenergiju vakuuma i uočenih vrednosti (koje, u zavisnosti od razmatranja, mogu biti od 60 ili 120 redova veličine)[7] naglašavaju neophodnost kvantne teorije gravitacije.
Oblast kvantne gravitacije se aktivno razvija, a teoretičari istražuju različite pristupe problemu kvantne gravitacije, od kojih su najpopularnijeM-teorija ikvantna gravitacija petlje.[8] Svi ovi pristupi imaju za cilj da opišu kvantno ponašanjegravitacionog polja, što ne uključuje nužnoobjedinjavanje svih fundamentalnih interakcija u jedinstveni matematički okvir. Međutim, mnogi pristupi kvantnoj gravitaciji, kao što jeteorija struna, pokušavaju da razviju okvir koji opisuje sve fundamentalne sile. Takva teorija se često nazivateorijom svega. Neki od pristupa, kao što je kvantna gravitacija u petlji, ne čine takav pokušaj; umesto toga, oni se trude da kvantizuju gravitaciono polje dok se ono drži odvojeno od drugih sila. Druge manje poznate, ali ne manje važne teorije uključujuuzročnu dinamičku triangulaciju,nekomutativnu geometriju iteoriju tvistora.[9]
Jedna od poteškoća u formulisanju kvantne teorije gravitacije je to što se smatra da se direktno posmatranje kvantnih gravitacionih efekata pojavljuje samo na skalama dužine blizuPlankove skale, oko 10−35 metara, na skali daleko manjoj i stoga dostupna samo sa daleko većim energijama, od onih koji su trenutno dostupne uakceleratorima čestica visoke energije. Stoga, fizičarima nedostaju eksperimentalni podaci koji bi mogli da naprave razliku između konkurentskih teorija koje su predložene.[n.b. 1][n.b. 2]
Pristupimisaonim eksperimentima su predloženi kao alat za testiranje kvantne teorije gravitacije.[10][11] U oblasti kvantne gravitacije postoji nekoliko otvorenih pitanja – na primer, nije poznato kako spin elementarnih čestica izaziva gravitaciju, a misaoni eksperimenti bi mogli da obezbede put za istraživanje mogućih rešenja za ova pitanja,[12] čak i u odsustvu laboratorijskih eksperimente ili fizičkih opservacija.
Početkom 21. veka, pojavili su se novi dizajni eksperimenata i tehnologije koje sugerišu da bi indirektni pristupi testiranju kvantne gravitacije mogli biti izvodljivi u narednih nekoliko decenija.[13][14][15][16] Ovo polje proučavanja naziva sefenomenološka kvantna gravitacija.
^Kvantni efekti u ranom univerzumu mogu imati vidljiv efekat na strukturu sadašnjeg univerzuma, na primer, ili bi gravitacija mogla igrati ulogu u ujedinjenju drugih sila. Cf. Valdov tekst koji je gore citiran.
^O kvantizaciji geometrije prostor-vremena pogledajte i članakPlankova dužina.
^Kiefer, Claus (2012).Quantum gravity. International series of monographs on physics (на језику: енглески) (3rd изд.). Oxford: Oxford University Press. стр. 1—4.ISBN978-0-19-958520-5.
