Kontinuitet i kvantefeltteori – Niels Bohr Institutet - Københavns Universitet

Niels Bohr Institutet > Spørg om fysik > ? om Fysik > Kontinuitet i kvantefe...

17. oktober 2014

Kontinuitet i kvantefeltteori

Hej Spørg om Fysik
Som jeg har forstået det, så er et af problemerne ved at forene generel relativitetsteori og kvantemekanik, at ubestemthedsrelationerne også skal gælde for selve rummet, hvorfor det hele bliver lidt mere kompliceret.

Mit spørgsmål går på, om - da kvantemekanikken antager, at verden på sin vis er diskret - det at forsøge at skrive Einsteins ligninger om, så de beskriver et diskret (frem for et kontinuert) rum, er en idé, der er blevet foreslået før, samt hvilke konceptuelle misforståelser, der ligger til grund for dette spørgsmål (f.eks. at der skulle være et simpelt 1:1 forhold mellem begrebet "diskret" i kvantemekanikken og i matematisk teori. Jeg må ærligt indrømme, at jeg ikke ved noget om teoriernes matematiske grundlag). 

Jeg kunne forestille mig at kontinuerte funktioner er en del rarere at arbejde med, men jeg kom til at tænke på, om det var et nødvendigt onde, at smide dem overbord, hvis man ville forene de to teorier.

På forhånd mange tak

 Med venlig hilsen
 F F

Svaret på spørgsmålet om, hvordan man forener generel relativitetsteori – dvs. tyngdekraften - og kvantemekanikken, er ganske enkelt ukendt. Det hænger sammen med, at tyngdekraften er helt umanerlig svag.

I et brintatom fx, vil elektronen og protonen tiltrække hinanden elektrisk da partiklerne har ladning, men de vil også tiltrække hinanden pga. af tyngdekraften, da de begge har masse. Forholdet mellem de to kræfter er imidlertid givet ved 1039, altså i brintatomet er den elektriske kraft tusind-milliarder-milliarder-milliarder-milliarder gange stærkere end tyngdekraften. Dette gør jo præcise kvantemålinger, der undersøger tyngdeeffekter, nærmest umulige. Man er derfor henvist til at observere fx sorte huller langt ude i universet - og iøvrigt tænke. 

Historisk set har den sidste metode – dvs. at bruge tankens kraft alene - vist sig at være noget upålidelig. Tænk, fx på alle religionernes teorier for, hvordan universet ser ud. 

Gravitation

Men det er korrekt, at tænkemetoden har arbejdet med modeller, hvor rummet består af diskrete punkter. I strengteorien opererer man med et rum, der har mange flere dimensioner end de 3 kendte, og heri bevæger små strenge og ikke punktpartikler sig rundt. Og man kan sikkert forestille sig mange flere modeller.

Det fysikerne bruger megen tid på er at sikre, at modellerne giver matematisk mening, dvs. ikke er selvmodsigende. Den mere traditionelle arbejdsmetode, nemlig at eksperimentere og sammenligne med teorier lader sig som nævnt kun meget meget vanskeligt gøre. Dette er den vigtigste grund til, at svaret på dit spørgsmål ikke er kendt.

Med venlig hilsen
Per Hedegård