Pentru a patrunde in tainele gravitatiei cuantice, primul lucru pe care trebuie sa il facem este sa fim siguri ca stapanim mecanica cuantica si relativitatea generala. Gravitatia cuantica nu face altceva decat sa incerce sa uneasca aceste doua domenii (mecanica cuantica – lumea microscopica, si, relativitatea generala – lumea macroscopica), scopul final fiind acela de a explica gravitatia la nivel microscopic (cuantic).
Vorbind la modul general, in fizica teoretica, o teorie cuantica se obtine printr-un procedeu de cuantificare al unei teorii clasice. Procedeul de cuantificare a fost elaborat de fizicianul Paul Dirac in 1926 in teza sa de doctorat si a fost aplicat cu succes in cuantificarea electrodinamicii clasice, rezultand electrodinamica cuantica. In electrodinamica cuantica, ecuatiile obtinute in urma cuantificarii sunt pline de semnificatie fizica si sunt validate experimental, teoria bucurandu-se de un adevarat succes. Nu veti putea ajunge la gravitatia cuantica fara sa parcurgeti electrodinamica cuantica (asta pentru a fi siguri ca stapaniti aparatul matematic).
Gravitatia cuantica nu este altceva decat o aplicare a procedeului de cuantificare pentru relativitatea generala (o teorie clasica) dar ecuatiile care se obtin nu pot fi rezolvate si nu au nicio semnificatie fizica. Sunt multe teorii propuse, unele prezic gravitonul (un bozon de spin 2) ca o cerinta matematica in cadrul procedeului de cuantificare, pe de alta parte, teoria stringurilor prezice un bozon de spin 2 ca fiind o excitare a unui string inchis, lucru incurajator pentru cei care studiaza gravitatia cuantica.
Trebuie mentionat ca principalii competitori in elaborarea unei teorii a gravitatiei cuantice ii reprezinta teoria stringurilor (teoria cuantica a Universului) si gravitatia cuantica cu bucle. In timp ce teoria stringurilor inglobeaza in mod natural gravitonul ca o excitatie a unui string inchis, teoria cuantica cu bucle se focalizeaza pe cuantificarea spatiu-timpului (un fel de geometrie cuantica).
Mai trebuie mentionat ca succesul teoretic al gravitatiei cuantice il gasim in teoria stringurilor. Matematic vorbind, in cadrul teoriei se analizeaza miscarea stringurilor pe un background spatiu-timp. Folosind formalismul Lagrangean se scrie actiunea corespunzatoare acestor deplasari, iar din actiune se obtin ecuatiile clasice de miscare ale stringurilor (deplasarea centrului de masa + oscilatii). Aplicand procedeul de cuantificare acestor ecuatii, se obtin ecuatiile cuantice (oscilatiile cuantice) iar din analiza spectrului acestor oscilatii cuantice pentru stringurile inchise se identifica un bozon de spin 2, gravitonul. Partea imbucuratoare este ca pornind de la expresia cuantica a gravitonului se pot obtine ecuatiile lui Einstein din Relativitatea Generala. Deci teoria stringurilor este o teorie a gravitatiei cuantice.
Pentru a verifica experimental existenta gravitonului, cercetatorii de la Fermilab au implementat un experiment in cadrul caruia accelereaza atomi de hihrogen pe care ii ciocnesc foarte puternic. Se spera sa se obtina o ciocnire in urma careia atomii de hidrogen se descompul in particulele componenete. Analizand datele, o fractiune de energie lipsa ar putea indica existenta gravitonului in alta dimensiune.
Cercetari teoretice recente arata ca spatiu-timpul si gravitatia pot fi efecte ale inseparabilitatii cuantice ale particulelor de la suprafata corpurilor care interactioneaza gravitational si intre care evident exista un spatiu-timp. Cercetarile pornesc de la analiza entropiei gaurilor negre (si a principilului holografic) care poate fi descisa cuantic in termeni de inseparabilitate cuantica. In cadrul analizei teoretice, daca se inlatura inseparabilitatea cuantica, nu mai avem spatiu-timp. Deci … concluzia este evidenta.
Alte cercetari arata ca entropia mai poate fi folosita pentru a caracteriza constiinta umana. Ca fizician medical (biofizician si biochimist) imi pun intrebarea daca exista vreo legatura intre constiinta umana si gravitatia cuantica (?).
