Wie genau macht die Stringtheorie die Allgemeine Relativitätstheorie und die Quantenmechanik kompatibel?

Die Stringtheorie sagt nicht, dass GR oder Quantenfeldtheorie auf diesen Skalen gelten. Es postuliert Fäden und gelangt zur Planck-Skala und sagt voraus, wie es aussehen könnte, schäumende oder fadenförmige Dinge, die entstehen und sich verändern und so weiter. Bei niedrigeren Energien stimmt es mit der Quantenfeldtheorie und GR überein. GR ist also eine Niederenergiebeschreibung und kümmert sich nicht um die Planck-Skala. Die Stringtheorie hat auch ein Modell für das Graviton als eine Art Saitenschwingung oder -drehung.

Leider gibt es in der Stringtheorie nur wenige exakt lösbare Modelle, und so sind viele Berechnungen Annäherungen und Störungen. Außerdem gibt es mehrere Versionen mit einer sehr großen Anzahl von Parametern, sodass niemand weiß, welche es genau vorhersagt. Außerdem sind einige der vernünftigsten Modelle supersymmetrisch, aber supersymmetrische Teilchen wurden immer noch nicht entdeckt, und es gibt einige Bedenken, dass dies bedeuten könnte, dass die leichtesten Teilchen, die existieren sollten, bereits entdeckt worden sein sollten. Dies gilt für die Supersymmetrie auch ohne Stringtheorie, obwohl die Stringtheorie Versionen haben kann, in denen diese Nichterkennung noch in Ordnung ist. All diese Unsicherheiten und ungelösten Probleme in der Stringtheorie erschweren es einigen Leuten, sie als Theorie zu verstehen. Still,

Die Stringtheorie gibt eine mathematische Struktur, die dem ähnelt, als was wir uns die Quantengravitation wünschen. Die geschlossene Saite hat Spin 2-Felder, die zum Beispiel ein Graviton sind. Das jüngste große Ergebnis ist die AdS/CFT-Korrespondenz. Dies besagt, dass das Innere einer Anti-de-Sitter-Raumzeit eine Gravitation hat, die einem konformen Feld auf einer Dimension tiefer an der Grenze entspricht. Für die Anti-de-Sitter-Raumzeit$AdS_5~\sim~SO(4,2)/SO(4,1)$die Grenze hat$CFT_4$. Damit sind lokale Observables in der$AdS_5$Innenraum sind schwer nach Variablen an der Grenze zu beschreiben. Das bedeutet, je lokaler ein Observable in der ist$AdS_5$Innen, desto nichtlokaler ist die entsprechende Observable auf der Grenze. Das hat einige merkwürdige Aussichten, denn die Quantenfeldtheorie wird durch lokale harmonische Oszillatoren und den Rest formuliert, und eine solche CFT an der Grenze beschreibt eine vollständig nichtlokale Gravitation im Inneren.

Wir könnten erwarten, dass die Quantengravitation nichtlokal ist. Quantengravitation könnte man sich als Ausbreitung eines Feldes, das Raumzeit ist, auf demselben Feld vorstellen. Folglich sollte es vielleicht nicht so überraschend sein, dass die Quantengravitation nichtlokal ist und sich auf diese Weise manifestiert. Wir haben die Quantenfeldtheorie gemäß einer unendlichen Anzahl von Oszillatoren auf einer räumlichen Schicht formuliert, die durch virtuelles Pendeln (Wightman-Bedingungen usw.) lokal sind, und wir sollten uns nicht wundern, wenn wir denken, dass wir der Natur vielleicht „zu viel aufbürden“. Weg. Es gibt das Gebiet der nichtkommutativen Geometrie, Connes et al., was vielleicht eine Möglichkeit ist, anders darüber nachzudenken.

Wir haben die Schwerkraft natürlich nicht vollständig quantisiert. Bestenfalls haben wir nur einige effektive Theorien der Quantengravitation, die, wenn überhaupt, in begrenzter Weise zutreffen könnten. Wir könnten in der Tat feststellen, dass die Gravitation wirklich ein emergenter Effekt von Quantenzuständen und -feldern ist und überhaupt nicht so quantisiert ist, wie wir es normalerweise gedacht haben. Bisher gibt die Stringtheorie nur einige Hinweise auf Quantengravitation, M-Theorie, die Äquivalenz von Stringtypen, AdS/CFT-Korrespondenz.

Sie sehen, QM und GR sind wegen Quantenschaum nicht kompatibel, aber die Stringtheorie löst dieses Problem. Gemäß der String-Theorie sind die grundlegendsten Komponenten der Natur Saiten, die eine Planck-Länge haben, sodass Schwankungen im Quantenschaum nicht existieren können, da sie die Saiten, die die grundlegendsten Komponenten sind, nicht beeinflussen.