Wie auf der Wikipedia-Seite gesagt
Genauer gesagt kann der Raum als ein extrem feines Gewebe oder Netzwerk betrachtet werden, das aus endlichen Schleifen „gewebt“ ist. Diese Netzwerke aus Schleifen werden Spinnetzwerke genannt. Die Entwicklung eines Spinnetzwerks im Laufe der Zeit wird als Spinschaum bezeichnet. Die vorhergesagte Größe dieser Struktur ist die Planck-Länge, die ungefähr 10-35 Meter beträgt. Nach der Theorie hat die Entfernung auf Skalen kleiner als die Planck-Skala keine Bedeutung. Daher sagt LQG voraus, dass nicht nur die Materie, sondern auch der Raum selbst eine atomare Struktur hat.
Im Laufe der Jahre wurden viele Theorien aufgestellt, um zu beschreiben, woraus Materie besteht. Diese Bemühungen führten zum Standardmodell, das meines Wissens derzeit unser besseres Verständnis der Struktur der Materie darstellt.
Nun, so wie ich es verstehe, ist die Schleifenquantengravitation eine Theorie, die dasselbe für die Raumzeit tut. Es schlägt vor, dass die Raumzeit eine atomare Struktur hat. Ich glaube also, dass dies eine Theorie ist, die versucht, die Struktur der Raumzeit zu beschreiben, woraus die Raumzeit in gewissem Sinne besteht, wie es seit vielen Jahren für Materie getan wird.
Interessanterweise ist es das erste Mal, dass ich von einer Theorie lese, die dies versucht. Ist die Schleifenquantengravitation die einzige Theorie, die versucht zu beschreiben, woraus die Raumzeit besteht, oder mit anderen Worten, die Struktur der Raumzeit? Gibt es eine andere ernsthaft betrachtete Theorie, die sich ebenfalls mit der Struktur der Raumzeit beschäftigt?
Ich frage "ernsthaft erwogen", weil offensichtlich eine Möglichkeit besteht, dass einige Theorien bereits vorgeschlagen wurden, aber aus irgendeinem Grund (entweder theoretisch oder experimentell) nicht als in die richtige Richtung gehend angesehen wurden. Soweit ich weiß, wird Schleifenquantengravitation, obwohl sie immer noch ein Forschungsthema ist, irgendwie als eine gültige Methode zur Beschreibung der Quantengravitation angesehen.
Ich denke, der allgemeine Standpunkt ist, dass jede Theorie der Quantengravitation die Geometrie der Raumzeit bei niedriger Energie aus grundlegenderen Freiheitsgraden hervorbringen muss. Ein Argument für diese Entstehung ist die Bekenstein-Hawking-Entropieformel für ein Schwarzes Loch, die besagt, dass die Entropie gleich einem Viertel der Fläche in Planck-Einheiten ist. Insbesondere ist die Entropie endlich , was darauf hindeutet, dass die glatte Geometrie des Schwarzen Lochs in der UV-Theorie aus einer großen, aber endlichen Anzahl von Freiheitsgraden aufgebaut ist. Dies steht im Gegensatz zu renormierbaren Quantenfeldtheorien, die auf kurze Distanz unendlich viele Freiheitsgrade haben.
Obwohl ich kein Experte für Loop-Quantengravitation bin, scheinen die in dieser Theorie vorkommenden Spin-Schaum-Modelle diese endliche Anzahl von UV-Freiheitsgraden auf sehr konkrete Weise zu realisieren. Ein großes offenes Problem auf diesem Gebiet besteht darin, tatsächlich zu demonstrieren, dass diese Spinnschäume sich einer glatten Geometrie bei einer geeigneten niedrigen Energiegrenze annähern können.
Die Stringtheorie und insbesondere die AdS/CFT-Korrespondenz liefert ein weiteres sehr nützliches Beispiel für eine Quantengravitationstheorie und gibt auch einige Erklärungen zu den grundlegenden Bausteinen der Raumzeit. In diesem Fall soll die an der Grenze des Anti-de-Sitter-Raums lebende konforme Feldtheorie alle Freiheitsgrade enthalten, die die Raumzeitgeometrie beschreiben. Die Dualität weist eine sehr interessante UV/IR-Korrespondenz auf, was bedeutet, dass Freiheitsgrade über kurze Distanzen in der Gravitationstheorie Freiheitsgraden über lange Distanzen in der CFT entsprechen. Vermutlich beschreiben also die endlich vielen Langstrecken-Freiheitsgrade der CFT, was mit der Raumzeit-Geometrie bei sehr kurzen Entfernungen passiert. Beachten Sie, dass die CFT in diesem Fall eine Feldtheorie ist, also wirklich unendlich viele Freiheitsgrade auf kurze Distanz hat. Aber auch hier sagt uns die UV/IR-Korrespondenz, dass diese mit der unendlichen Größe des Massen-Werbeplatzes zusammenhängen. Zu verstehen, wie die CFT die Kurzdistanz-Granularität der Raumzeit beschreibt, ist ein offenes und aktives Forschungsgebiet.
Lassen Sie mich zunächst Ihre Frage zum Nennwert ansprechen. Die Haupttheorie, die sich mit der Struktur der Raumzeit befasst, ist die allgemeine Relativitätstheorie. Nun ist bekannt, dass diese Theorie für extrem kleine Entfernungen die Struktur nicht mehr genau beschreiben kann. Das Standardverfahren der Quantisierung (Störung + Renormierung) schlug fehl.
Hier (Loop Quantum Gravity) kommt LQG als ein kanonischer nicht-pertubativer Ansatz zur Quantisierung der allgemeinen Relativitätstheorie ins Spiel.
Überraschenderweise scheint ein Ansatz von einer anderen Seite, als „Erweiterung“ der Ideen pertubativer Quantenfeldtheorien, genannt Stringtheorie, auf dieses Problem anwendbar zu sein. Die Vorhersage der String-Theorie zum Raum-Zeit-Gefüge sind im Wesentlichen 11-Dimensionalität, Brane-Welten und Multiversum-Theorie.
Ich kann ein Beispiel für eine andere "vielversprechende" Theorie geben, die versucht, die Raumzeit durch "Atome" der Raumzeit zu erklären.
Die niederländische (wie ich) Wissenschaftlerin Renate Loll, die an der Universität Utrecht arbeitet, ist eine der Hauptentwicklerinnen der kausalen dynamischen Triangulation . Wie LQG ist es eine hintergrundunabhängige Theorie:
Kausale dynamische Triangulation (abgekürzt als CDT), die von Renate Loll, Jan Ambjørn und Jerzy Jurkiewicz theoretisiert und von Fotini Markopoulou und Lee Smolin populär gemacht wurde, ist ein Ansatz zur Quantengravitation, der wie die Loop-Quantengravitation hintergrundunabhängig ist. Dies bedeutet, dass es keine bereits existierende Arena (dimensionalen Raum) annimmt, sondern versucht zu zeigen, wie sich das Raumzeit-Gewebe selbst entwickelt.
Diese Theorie hat, wie alle Theorien, die an der Vereinigung von GR und QFT beteiligt sind, auch ihre Nachteile. Andernfalls wäre dies die Theorie der Quantengravitation, und bis jetzt gibt es keine solche Theorie. Die Atome des Raums in CDT werden Pentachorons genannt .
Die Antwort auf Ihre Frage lautet also:
Nein, QLG ist nicht die einzige Theorie zur Struktur der Raumzeit.
Ich möchte nur die obige @lalala-Antwort ergänzen und sagen, dass die Stringtheorie afaik nicht hintergrundunabhängig ist, während die Schleifenquantengravitation dies ist.
Ich sollte hinzufügen, dass mir beide Ideen, in (sehr) groben Umrissen, vertraut sind, dass ich jedoch weit davon entfernt bin, zu wissen, ob dies eine Bedeutung hat oder nicht, wie einige Quellen wie Lee Smolin, der, wie Sie wahrscheinlich wissen, bekannt ist in seiner Arbeit über LQG heißt es, dass dies der Fall ist, während der Autor dieses unabhängigen Wikipedia- Hintergrundartikels dies nicht als ernsthaftes Problem ansieht.
Ich bin in der glücklichen Lage, nicht genug über beide Ideen zu wissen, um mir darüber Gedanken zu machen :).
Benutzer126422
QMechaniker
Gold