Pętlowa grawitacja kwantowa. Mało znany konkurent teorii strun

skiatos
08.01.2021

Współczesna fizyka opiera się na dwóch najważniejszych teoriach. Pierwsza to ogólna teoria względności Alberta Einsteina, oparta na wielkoskalowej strukturze i ewolucji Wszechświata. Jest ona podstawą standardowego modelu kosmologicznego Wielkiego Wybuchu. Odkrycie fal grawitacyjnych w obserwatorium LIGO w USA, a następnie w Virgo we Włoszech, to najnowsze naukowe potwierdzenia tej teorii.

Drugą jest mechanika kwantowa. Opisuje ona właściwości oraz zachowanie materii i promieniowania w mikroskali. Mechanika kwantowa stanowi podstawę dla Modelu Standardowego fizyki cząstek elementarnych (kwarki, elektrony i cząstki przenoszące energię, takie jak fotony), które budują wszystkie widzialne składniki Wszechświata. Odkrycie bozonu Higgsa w laboratorium CERN w Genewie jest z kolei ostatnim z wielu sukcesów, potwierdzających zasadność tej teorii.
Chociaż obie teorie wyznaczają kierunki rozwoju współczesnej fizyki, to nadal wiele stawianych przez nie pytań pozostaje bez odpowiedzi. Ogólna teoria względności i mechanika kwantowa opierają się na dwóch różnych interpretacjach czasu i przestrzeni, i choćby z tego powodu mogą być uznane za niekompatybilne. W efekcie mamy dwa opisy tego samego Wszechświata. Pogodzić je miała kwantowa teoria grawitacji.

Formułowanie kwantowej teorii grawitacji przebiega dwukierunkowo. Pierwsza droga to teoria strun. Od dawna modna i wiele już o niej napisano. Druga, mniej uczęszczana przez naukowców droga, opiera się na strukturze zwanej pętlową grawitacją kwantową (loop quantum gravity — skrócie LQG). To właśnie jej Jim Baggott poświęcił swoja najnowszą książkę „Przestrzeń kwantowa. Pętlowa grawitacja kwantowa i poszukiwanie struktury przestrzeni, czasu i Wszechświata”.

Jim Baggott był wykładowcą Uniwersytetu w Reading. Obecnie pisze dla renomowanych magazynów naukowych „New Scientist” i „Nature". Jego książki otrzymały liczne nagrody. „Przestrzeń kwantowa” jest jedną z pierwszych popularnonaukowych publikacji opisujących LQG. Baggott pisze ją z perspektywy karier i pionierskich prac dwóch najwybitniejszych naukowców zajmujących się LQG, Lee Smolina i Carlo Rovelliego.

„Przestrzeń kwantowa” składa się z trzech części. Pierwsza obejmuje podstawy niezbędne do zrozumienia LQG. Tutaj Baggott omawia podstawy szczególnej teorii względności, ogólnej teorii względności, mechaniki kwantowej, kwantowej teorii pola i Modelu Standardowego fizyki cząstek elementarnych.

Druga część pracy przedstawia rozwój teorii LQG i jej główne cechy. Trzecia część dotyczy ostatnich zastosowań omawianej teorii, takich jak propagator grawitonowy, obliczanie entropii czarnej dziury i kwestionowanie osobliwości Wielkiego Wybuchu. W tym miejscu książki Baggott opisuje również koncepcję Sundance'a Bilsona-Thompsona, mówiącą, że ​​cząstki elementarne są splecionymi warkoczami w pianie spinowej, poglądy Rovelliego i Smolina dotyczące podstaw mechaniki kwantowej, teorię gwiazd Plancka (tzw. gwiazdy Plancka znajdują się w sercach czarnych dziur zamiast osobliwości), a także pomysły Smolina na temat realności czasu i kosmologicznego doboru naturalnego.

Mimo poruszanej w książce trudnej tematyki Baggott pisze jasno i klarownie. Niewprawnemu czytelnikowi z pewnością przyda się zamieszczony na końcu książki słownik używanych w tekście pojęć. Praca wymaga jednak ponadpodstawowego obycia z terminologią fizyczną. Przyda się to gdy autor wyjaśnia zaawansowane zagadnienia: pętlę Wilsona, pianę spinową, oddziaływanie grawitacji z fermionami, równanie Wheelera-DeWitta, entropię Shannona albo ekstremalne czarne dziury.

Bogactwo treści jest jednocześnie słabszą stroną pracy. Baggott dotyka wielu problemów, których nie potrzebuje w dalszej części tekstu. Na przykład, sporo miejsca poświęca mechanizmowi Higgsa, co później nie odgrywa większej roli. Niemało energii poświęca interpretacji mechaniki kwantowej, która nie jest tak naprawdę konieczna do zrozumienia pętlowej grawitacji kwantowej. Zagadkowe jest też to, co wspólnego z tematyką książki ma kosmologiczna selekcja naturalna Lee Smolina.

Z lektury „Przestrzeni kwantowej” jasno wynika, że Baggott nie jest zwolennikiem teorii strun. Większym problemem jest jednak to, że tak jak jest bezkrytyczny wobec pętlowej grawitacji kwantowej, tak niemal bez cienia wątpliwości odrzuca konkurencyjną teorię.

Obecnie na uniwersytetach na całym świecie działa trzydzieści zespołów prowadzących badania nad LQG. Wśród nich są Lee Smolin i Carlo Rovelli. To są poważni naukowcy. Niestety spora grupa opuściła ten teren badań, uznając, że nie ma on przed sobą większych perspektyw. W tej sytuacji trudno wyrokować jaką skuteczność będzie miało popularyzowanie przez Jima Biggota pętlowej grawitacji kwantowej. Nauka ma jednak w zwyczaju obdarowywanie odważnych. Być może w przypadku „Przestrzeni kwantowej” autor zrealizuje swój cel i nada rozgłos mało znanemu konkurentowi teorii strun. Jedno jest pewne: dla wielu czytelników książka Biggotta będzie ważnym etapem na drodze do próby zrozumienia struktury czasu, przestrzeni i Wszechświata.

Rafał Majewski

Porównaj ceny

i
Porównywarka z zawsze aktualnymi cenami
W naszej porównywarce znajdziesz książki, audiobooki i e-booki, ze wszystkich najpopularniejszych księgarni internetowych i stacjonarnych, zawsze w najlepszej cenie. Wszystkie pozycje zawierają aktualne ceny sprzedaży. Nasze księgarnie partnerskie oferują wygodne formy dostawy takie jak: dostawę do paczkomatu, przesyłkę kurierską lub odebranie przesyłki w wybranym punkcie odbioru. Darmowa dostawa jest możliwa po przekroczeniu odpowiedniej kwoty za zamówienie lub dla stałych klientów i beneficjentów usług premium zgodnie z regulaminem wybranej księgarni.
Za zamówienie u naszych partnerów zapłacisz w najwygodniejszej dla Ciebie formie:
• online
• przelewem
• kartą płatniczą
• Blikiem
• podczas odbioru
W zależności od wybranej księgarni możliwa jest także wysyłka za granicę. Ceny widoczne na liście uwzględniają rabaty i promocje dotyczące danego tytułu, dzięki czemu zawsze możesz szybko porównać najkorzystniejszą ofertę.
Poczekaj, szukamy dla Ciebie najlepszych ofert

Pozostałe księgarnie

Informacja

Reklama
zgłoś błąd