Как именно теория струн делает общую теорию относительности и квантовую механику совместимыми?

Теория струн не утверждает, что ОТО или квантовая теория поля верны в этих масштабах. Он постулирует струны, доходит до шкалы Планка и предсказывает, как это может выглядеть, пена или волокнистые объекты, возникающие и изменяющиеся, и так далее. При более низких энергиях это согласуется с квантовой теорией поля и ОТО. Таким образом, ОТО является низкоэнергетическим описанием и не беспокоится о шкале Планка. Теория струн также предлагает модель гравитона как своего рода вибрации или скручивания струны.

К сожалению, в теории струн мало точно решаемых моделей, поэтому многие расчеты являются приближениями и возмущениями. Также есть несколько версий с очень большим количеством параметров, поэтому никто не знает, что именно предсказывает. Кроме того, некоторые из наиболее разумных моделей являются суперсимметричными, но суперсимметричные частицы до сих пор не обнаружены, и есть некоторые опасения, что это может означать, что самые легкие из них, которые должны существовать, уже должны были быть обнаружены. Это верно для суперсимметрии и без теории струн, хотя у теории струн могут быть версии, в которых это необнаружение все еще допустимо. Все эти неопределенности и нерешенные вопросы в теории струн ведут к тому, что некоторым людям становится трудно воспринимать ее как теорию. Все еще,

Теория струн дает некоторую математическую структуру, напоминающую то, что мы хотели бы видеть в квантовой гравитации. Замкнутая струна имеет поля со спином 2, например, гравитон. Самый последний крупный результат — соответствие AdS/CFT. Это говорит о том, что внутри пространства-времени анти-де Ситтера есть гравитация, которая соответствует конформному полю на одно измерение ниже на границе. Для пространства-времени анти-де Ситтера$AdS_5~\sim~SO(4,2)/SO(4,1)$граница имеет$CFT_4$. При этом локальные наблюдаемые в$AdS_5$внутренние трудно описать по переменным на границе. Это означает, что чем более локальна наблюдаемая в$AdS_5$внутри, тем более нелокальна соответствующая наблюдаемая на границе. Это имеет некоторые любопытные перспективы, поскольку квантовая теория поля формулируется локальными гармоническими осцилляторами и прочим, и такая КТП на границе описывает совершенно нелокальную гравитацию внутри.

Можно было бы ожидать, что квантовая гравитация нелокальна. Квантовую гравитацию можно рассматривать как распространение поля, являющегося пространством-временем, в том же самом поле. Следовательно, может быть, не так уж удивительно, что квантовая гравитация нелокальна и проявляется таким образом. Мы сформулировали квантовую теорию поля в соответствии с бесконечным числом осцилляторов на пространственном листе, которые являются локальными посредством виртуальной коммутации (условия Вайтмана и т. д.), и мы не должны удивляться, если подумаем, что, возможно, мы «вкладываем слишком много» в природу в этот раз. способ. Существует область некоммутативной геометрии, Коннес и др., которая, возможно, является способом взглянуть на это по-другому.

Мы, конечно, не полностью проквантовали гравитацию. В лучшем случае все, что у нас есть, — это несколько эффективных теорий квантовой гравитации, которые могут быть применимы в некотором ограниченном смысле, если вообще применимы. Мы действительно могли бы обнаружить, что гравитация на самом деле является эмерджентным эффектом квантовых состояний и полей и на самом деле совсем не квантуется, как мы обычно думали. Пока что теория струн дает лишь некоторые намеки на квантовую гравитацию, М-теорию, эквивалентность типов струн, AdS/CFT-соответствие.

Видите ли, КМ и ОТО несовместимы из-за квантовой пены, но теория струн решает эту проблему. Согласно теории струн, наиболее фундаментальными компонентами природы являются струны планковской длины, поэтому флуктуации в квантовой пене не могут существовать, поскольку они не влияют на струны, являющиеся наиболее фундаментальными компонентами.