Pomimo wszystkiego, co napisałem w mojej drugiej odpowiedzi, Xiao-Gang Wen podejmuje bardzo interesującą próbę wymyślenia wyłaniających się modeli grawitacji, zaczynając od modeli sieci kwantowych bez grawitacji i interakcji z najbliższym sąsiadem. Jego prace można znaleźć na gr-qc / 0606100 i arXiv: 0907.1203. Udało mu się wykazać, że kwazicząstki bez przerwy energetycznej i helikalności $ \ pm 2 $ mogą się wyłonić bez towarzyszenia helikalności $ \ pm 1 $ lub $ 0 $ kwazicząstek. To, czy ten model można uznać za model grawitacji, to inna sprawa.

Nie jestem ekspertem w dziedzinie grawitacji, ale to wiem.

Istnieje hipoteza, że ​​grawitacja jest własnością entropii. Artykuł firmy Verlinde jest dostępny pod adresem arXiv. To powiedziawszy, byłbym zaskoczony, gdyby to była prawda. Powód jest prosty. Jak zapewne wiesz, entropia jest wyłaniającą się właściwością ze statystycznego prawdopodobieństwa. Jeśli masz nie oddziałujące, wymiarowe cząstki w jednej połowie pudełka, a druga połowa jest pusta i oddzielona zaworem, to prawdopodobieństwo, a więc entropia, napędza transformację. Jeśli spojrzysz na to z energetycznego punktu widzenia, energia jest dokładnie taka sama przed i po transformacji. Działa to dobrze w przypadku dystrybucji statystycznej, ale kiedy musisz wyjaśnić, dlaczego rzeczy są do siebie przyciągane statystycznie, jest to znacznie trudniejsze. Z probabilistycznego punktu widzenia byłoby odwrotnie: im więcej stopni swobody mają twoje cząstki, tym większą mają entropię. Kępka ma mniej stopni swobody, a więc mniej entropii, co oznacza, że ​​w systemie zamkniętym istnienie grawitacji jest zaskakujące. To jest poza moimi spekulacjami i myślę, że się mylę. Artykuł wydaje się przyjemny do przeczytania, ale nie miałem okazji go przejrzeć.

Możesz zajrzeć do twierdzenia Weinberga-Wittena, które pokazuje, że jest to niemożliwe przy pewnych założeniach. Jeśli pierwotnym modelem, z którego ma wyłonić się grawitacja kwantowa, jest zwykła kowariantna kwantowa teoria pola Poincarégo nad płaską niedynamiczną przestrzenią Minkowskiego, to wykazali, że nie jest możliwe wyłonienie się bezmasowych helikopterów $ \ pm 2 $ cząstek. Ponieważ teoria grawitacji kwantowej powinna zawierać grawitony, wydaje się to wykluczać takie modele. Oczywiście założenia te są wątpliwe. Na przykład teoria, z której wyłania się grawitacja, może nie być kwantową teorią pola. Tak jest w przypadku teorii superstrun.

Inną możliwością może być to, że „fundamentalny” model nie jest kowariantem Lorentza. Jednak nadal potrzebujemy teorii niskiej efektywności energetycznej, aby była kowariantem w przybliżeniu Lorentza. W typowych analogowych modelach materii skondensowanej różne kwazicząstki łączą się z różnymi metrykami i nie ma uniwersalności sprzężeń grawitacyjnych ani prędkości światła. O ile wszystkie kwazicząstki nie pojawią się razem, nie widzę sposobu obejścia tego problemu.

Może być trochę trudno wymyślić twierdzenie o energii dodatniej w wyłaniającej się teorii grawitacji. Twierdzenie o energii dodatniej stwierdza, że ​​energia ADM asymptotycznie płaskiej czasoprzestrzeni zawsze musi być nieujemna. W teorii emergentnej energia ADM może równie łatwo być ujemna dla niektórych stanów. Aby to zobaczyć, należy najpierw zauważyć, że energia ADM może być zdefiniowana lokalnie jako granica, gdy przechodzimy do przestrzennej nieskończoności lokalnie zdefiniowanej całki na otaczającej powierzchni przestrzennej z jednym przestrzennym i jednym czasowym kodem. Jeśli przyjmiemy, że teoria „fundamentalna” jest lokalna, oznacza to, że wyłaniający się teraz strumień ADM również musi być zdefiniowany lokalnie w kategoriach bardziej fundamentalnych pól. Gdy otaczająca granica staje się coraz większa i większa, jej zewnętrzna krzywizna staje się coraz bliższa zeru. Jeśli mamy dodatni strumień ADM przechodzący przez płaszczyznę - zgodnie z definicją w odniesieniu do wyboru normalnej orientacji wektora - odbicie od płaszczyzny da nam inny stan, w którym ten strumień ADM jest teraz ujemny. Możemy więc z pewnością wyobrazić sobie dokonanie pewnego rodzaju przybliżonej refleksji na temat otaczającej podrozmaitości na podstawie lokalnej mozaiki, przynajmniej dla regionów na lub wokół otaczającej powierzchni. Następnie musimy znaleźć interpolację powstałego stanu daleko w głąb wnętrza, co oczywiście może wcale nie wyglądać jak odbicie. Ale jeśli fundamentalna teoria spełnia również lokalną niezależność, powinno to być możliwe. Ale końcowym rezultatem całej tej konstrukcji jest stan z ujemną wyłaniającą się energią ADM. Wiem, że ten argument jest bardzo zawstydzony i pozbawiony wigoru, ale brzmi wiarygodnie. Ale mogą istnieć pewne luki. Na przykład fundamentalna teoria może być lokalna, ale pojawiające się wzbudzenia na dużą skalę - a zatem pojawiająca się czasoprzestrzeń - mogą być zdelokalizowane w odniesieniu do leżącej u podstaw czasoprzestrzeni tła. Albo podstawowa teoria może być z natury nielokalna.

Czy powszechnie uważa się, że odpowiedź na pytanie o tytuł brzmi „tak”?

Jeśli uważasz, że poszukiwanie tego, co teoretycy wysokich energii nazywają „teorią wszystkiego”, jest cenne i wartościowe przedsięwzięcie, to prawdopodobnie również wierzysz, że grawitacja w obecnym rozumieniu (powiedzmy Ogólna teoria względności) „wyłania się” z jakiejś głębszej teorii (w sensie efektywnej teorii ) , która jednoczy ją ze wszystkimi innymi znanymi siłami podstawowymi .

Oczywiście nikt jeszcze nie wie na pewno, czym jest ta teoria, ale powiedziano mi, że pewne odmiany teorii strun są najbardziej realnymi kandydatami od 2010 roku. Możesz znaleźć pewne wskazówki o tym, jak grawitacja wyłania się z teorii strun w kilku pierwszych zdaniach tej odpowiedzi Erica Zaslowa.

Być może Eric Zaslow lub jakiś inny ekspert mógłby podać więcej szczegółów na poziomie, na przykład, mówiąc, w jaki sposób równania Einsteina wynikają z teorii strun (zadałbym to jako pytanie na tej stronie, z wyjątkiem tego, że wiem Mogę znaleźć odpowiedź w każdej książce o teorii strun, jeśli tylko zechcę się przyjrzeć). Powiedziano mi, że ma to coś wspólnego z równaniami grupowymi renormalizacji konformalnej teorii pola na arkuszu świata, ale obawiam się, że nie mogę tutaj dalej odtworzyć ani wyjaśnić tego argumentu.

W grudniu Carlo Rovelli podsumował ostatnie dwadzieścia lat programu badawczego grupy naukowców zajmujących się teorii pętli kwantowej grawitacji. Krótko mówiąc, LQG argumentuje, że grawitacja jest właściwością czasoprzestrzeni, a nie kwantową teorią pola, w której pośredniczy bozon, i że czasoprzestrzeń jest zasadniczo dyskretna z punktowymi lokalizacjami w czasoprzestrzeni połączonymi siecią połączeń z wzajemnie. W tym podejściu, opisanym trzema głównymi równaniami, wyłania się liczba wymiarów w samej czasoprzestrzeni i ani lokalność, ani liczba wymiarów czasoprzestrzeni nie są dobrze zdefiniowanymi pojęciami na najdrobniejszym poziomie. Znajdujesz się w punkcie A i połączonym z punktami B, C i D, powiązanymi równaniami, które powtarzane w nieskończoność są dobrze przybliżone ciągłą, czterowymiarową przestrzenią, która może spełniać właściwości GR w przybliżeniu klasycznym. Jak podsumowuje program badań:

„Istnieją istotne poszlaki, które wskazują, że granica dużej odległości w teorii jest poprawnie ogólną teorią względności, z analizy asymptotycznej i z obliczeń funkcji n-punktowych na duże odległości oraz w spienie spinowej kosmologii; istnieją otwarte kierunki badań, aby wzmocnić te dowody. Stopnie swobody są poprawne, a teoria jest ogólnie kowariantna: granica niskiej energii prawdopodobnie nie będzie czymś więcej niż ogólna teoria względności. Ale nie ma jeszcze solidnego dowodu ”.

Pytanie jest dość stare, ale w międzyczasie w literaturze pojawiły się nowe pomysły.

Ciekawą możliwością jest to, że grawitacja jest wyłaniającą się właściwością bardziej fundamentalnej teorii kwantów.W szczególności przestrzeń i czas wyłaniają się ze splątania pól kwantowych, a grawitację można wywnioskować z kwantowych ograniczeń informacyjnych.To bardzo fascynująca propozycja i jest wiele obliczeń potwierdzających ten pomysł.

Te teorie w znacznym stopniu wykorzystują korespondencję AdS / CFT, która jest rzeczywiście dwoistością między teorią grawitacji a teorią kwantową bez grawitacji.

Poradnik pedagogiczny