Was sind die verbleibenden Hindernisse für die Niedrigenergie-Quantengravitation?

In einer Rezension aus dem Jahr 2003 skizzierte Burgess , wie die QFT-Störmethode auf die Gravitation ausgeweitet wird, und beschrieb einige effektive Erweiterungen der Quantengravitation, die die allgemeine Relativitätstheorie in der niedrigsten Ordnung reproduzieren und Quantenkorrekturen liefern. Meine Frage ist, was die Entwicklungen im letzten Jahrzehnt waren und welche verbleibenden Probleme verhindern, dass eine solche effektive Quantengravitation zu den gleichen Bedingungen wie beispielsweise QCD in das Standardmodell aufgenommen wird?

Natürlich ist die Schwerkraft nicht renormalisierbar, aber nachdem die Weinberg - Renormalisierbarkeit als mathematische Annehmlichkeit und nicht als Muss angesehen wird, ist sie schön zu haben, aber ... Sowohl in renormalisierbaren als auch in nicht renormalisierbaren Theorien ist es der Cutoff, der die Divergenzen beseitigt und blockiert hohe Energiefreiheitsgrade, deren "wahre" Theorie unbekannt ist. Burgess schreibt, dass „ sich nicht renormierbare Theorien nicht grundlegend von renormierbaren unterscheiden. Sie unterscheiden sich einfach in ihrer Empfindlichkeit gegenüber mikroskopischeren Skalen, die integriert wurden “.

Ein Problem mit der älteren halbklassischen Gravitation war, dass, wenn man Quantenfelder an den klassischen metrischen Tensor der Allgemeinen Relativitätstheorie koppelt, es möglich wird, Quantenobservablen durch Änderungen im Tensor zu verfolgen, so dass das Unbestimmtheitsprinzip verletzt wird. Auch Naturschutzgesetze werden verletzt, siehe zB Rickles (S.20). Vermeidet die effektive Quantengravitation diese Probleme? Burgess erwähnt auch, dass sogar die führenden Quantenkorrekturen zu klein sein könnten, um sie zu erkennen. Ist das immer noch so und ist das das Hauptproblem?

EDIT: Low Energy Theorems of Quantum Gravity from Effective Field Theory (2015) von Donoghue und Holstein scheint relevant zu sein, es zieht eine direkte Analogie zu QCD: " In QCD existieren bei den niedrigsten Energien nur leichte Pionen, die dynamisch aktiv sind und die Wechselwirkungen dieser Pionen sind durch die ursprüngliche chirale Symmetrie der QCD eingeschränkt. Die daraus resultierende effektive Feldtheorie – die chirale Störungstheorie – hat viele Aspekte mit der allgemeinen Relativitätstheorie gemeinsam . Aber sie behandeln nur Gravitationsstreuung.

Der Sinn der Renormierung besteht nicht nur darin, Divergenzen zu beseitigen, sondern ein Modell zu erhalten, das durch eine endliche Anzahl physikalisch bedeutsamer Parameter beschrieben wird. Ein Modell, das heute eine Ente und morgen ein Krokodil in den Detektor malen kann, ist völlig nutzlos. Wenn Sie am Ende des Tages ein zwangsweise reguliertes Modell mit einem Cutoff erhalten, ist das nichts anderes als das Eingeständnis, dass Sie absolut keine Ahnung haben, was wirklich los ist, während Sie schnüffeln.
@CuriousOne Nichtsdestotrotz werden nicht renormalisierbare Theorien jetzt routinemäßig zugelassen, und selbst renormalisierbare Theorien weisen bekanntermaßen nicht renormalisierbare Reduktionen mit niedriger Energie auf, sodass sie nicht vermieden werden können. Wenn ich Cao und Burgess richtig verstehe, sind Einschränkungen effektiver Theorien, die sie physikalisch sinnvoll machen, weit umfassender als die Renormierbarkeit, und insbesondere in EQG sind die Begriffe der Störungserweiterungen mehr oder weniger eindeutig bestimmt, es ist keine Stringtheorie.
Und mit "zugegeben" meinen Sie experimentell bestätigt oder nur "zugegeben, weil sie mathematisch interessant aussehen, obwohl sie uns nichts sagen, was wir mit der Natur vergleichen können"? Wenn es letzteres ist, muss ich passen. Was Niedrigenergie betrifft... Niedrigenergiephysik wird normalerweise als Chemie, Biologie usw. bezeichnet. Absolut niemand erwartet, dass QFT die darwinistische Evolution von den Grundprinzipien her vorhersagt.
Fermis Theorie, dass CP schwache Wechselwirkungen verletzt, ist nicht renormierbar, sie wurde experimentell bestätigt. Und "Niedrigenergie-Effektivtheorie" ist, wie Sie wissen, ein Standardbegriff in der Physik. Hat das einen Sinn?
Nichts hindert Sie auch daran, Newtons 1/r-Potential mit einem Polynom höherer Ordnung anzupassen. Ja... es hat echte Probleme bei großen und kleinen Radien, aber wen interessiert das schon? Zumindest funktioniert es fast ... in der Mitte, wenn wir mit seinen 200 Koeffizienten genug spielen, um die Orbitaldaten des Sonnensystems für ein paar Monate anzupassen. Warte... haben sie so etwas in der Vergangenheit nicht gemacht? Heißt das nicht "Epizyklen" oder so?
Darf ich als neutraler Gutachter einspringen (ich habe Forschungsrechnungen mit renormierbaren Theorien und mit nicht renormierbaren Theorien durchgeführt und veröffentlicht). Wenn Sie nach einer endgültigen Antwort suchen, dann warten Sie auf eine renormierbare Theorie. Das hat für QED und QCD und das Standardmodell in geringerem Maße sehr gut funktioniert. Wenn Sie in der Zwischenzeit etwas zu tun suchen, studieren Sie effektive Theorien. Das ist so etwas wie eine "Halt die Klappe und rechne"-Antwort, aber es gibt Zeiten, in denen es notwendig und nicht völlig bedeutungslos ist.
@Lewis Miller Ich dachte, dass die Leute nicht glauben, dass die renormalisierbare Schwerkraft vielversprechend ist. Sowohl die Stringtheorie als auch LQG suchen nach einer "endgültigen" Theorie, die nicht in QFT-Form vorliegt. Aber bisher stehen sie vor vielen Problemen, es scheint, dass diese energiearme effektive Schwerkraft eine Brücke zur Lösung einiger von ihnen in einem einfacheren Kontext sein könnte.
@Conifold Ich werde nicht widersprechen.
siehe auch diese Diskussion: physicalforums.com/posts/5338754

Antworten (1)

Es gibt einen aktuellen Überblick über die kanonische Quantengravitation und ihre Konfrontation mit spannenden experimentellen Daten:

RP Woodard, Perturbative Quantengravitation wird erwachsen, Int. J. Modern Physics D 23 (2014), 1430020. http://arxiv.org/abs/1407.4748 .

Woodard schreibt in der Einleitung:

Alle Probleme, die Mitte des 20. Jahrhunderts für die Theorie der Streuung im flachen Raum gelöst werden mussten, werden erneut untersucht, insbesondere die Definition von Observablen, die infrarotendlich, renormierbar (zumindest im Sinne der Niedrigenergie-Effektivfeldtheorie) und sind in grober Übereinstimmung mit der Art und Weise, wie die Dinge gemessen werden. [...] Die Transformation wurde uns durch die überwältigenden Daten zur Unterstützung der inflationären Kosmologie aufgezwungen.

Tolle Umfrage! Die Schlussfolgerungen skizzieren die verbleibenden Herausforderungen, z. B. „ Einige Leute lehnen den Einfluss der inflationären Kosmologie auf die Quantengravitation ab, weil die Entdeckung ursprünglicher Gravitonen noch vorläufig ist und weil die Fundamentaltheorie noch kein überzeugendes Modell der ursprünglichen Inflation liefern muss … Die sechs Feinabstimmungsprobleme Ich habe in Abschnitt 3.1 erwähnt, dass mit unserem derzeitigen Denken etwas sehr falsch ist. Ich vermute, nur eine schmerzhafte Kollision mit Daten wird uns wieder in Ordnung bringen .
Was sind die verbleibenden Hindernisse für die Niedrigenergie-Quantengravitation?
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