Kvantegravitasjon, kvanteteori for gravitasjon. I den generelle relativitetsteorien, som er en klassisk teori, representeres gravitasjon ved et krumt, kontinuerlig tid-rom. Materie og stråling krummer tid-rommet, og tid-rommets krumning bestemmer materiens bevegelser. På det mikroskopiske nivå har materie og stråling en kvantenatur. En konsistent beskrivelse av vekselvirkningen mellom denne kvantiserte energien og tid-rommet, krever en teori der også tid-rommet er kvantisert. Siden tid-rommets krumning representerer gravitasjon, kalles en slik teori for kvantegravitasjonsteori. Det eksisterer ennå (1999) ikke noen allment akseptert teori av denne typen. Men det foregår en betydelig internasjonal forskningsaktivitet på dette området.

Kun ved ekstremt høy energi i elementærpartikkelsammenheng, og ved meget små avstander, henholdsvis planckenergien, 1019 Gev, og plancklengden, 10–35 m, forventes kvanteeffekter å ha noen vesentlig betydning for gravitasjonsfenomener. I universets aller første øyeblikk, ved plancktiden, 10–43 s, mener man at det har eksistert forhold der gravitasjonelle kvantefenomener var viktige. Tid-rommet var da ikke kontinuerlig, slik som nå, men hadde en skumlignende struktur, med betydelige endringer og fluktuasjoner på kort tid. Disse forestillingene har gitt opphav til et nytt forskningsområde, kvantekosmologi, der man forsøker å gi en kvantebeskrivelse av sannsynlige begynnelsestilstander for universet.

Et skritt på veien mot å konstruere en kvantisert teori for gravitasjon, dvs. for tid-rommet, er å formulere en kvantefeltteori i krumme, ikke-kvantiserte tid-rom. Allment aksepterte teorier for f.eks. kvantiserte elektromagnetiske felter i krumme tid-rom, er formulert. Et av de viktigste resultater av denne typen teori kom Steven Hawking frem til i 1973: sorte hull sender ut stråling. Jo mindre masse et sort hull har, desto høyere er temperaturen til strålingen. For et sort hull med én solmasse er den bare en brøkdel av en grad kelvin.

Et annet interessant resultat av å kombinere kvanteteori og generell relativitetsteori, har sammenheng med egenskapene til vakuum. Ifølge kvantefeltteorien eksisterer ikke noe område helt fritt for energi. Vakuumfluktuasjoner gir opphav til vakuumenergi. Det er en konsekvens av den generelle relativitetsteorien at all vakuumenergi virker på seg selv med frastøtende gravitasjon. Vakuum har en tendens til å ekspandere. Dette merker man ikke nå fordi vakuumenergien er så liten. Men det kan ha hatt avgjørende betydning i en vakuumdominert periode ved universets begynnelse, den såkalte inflasjonsæraen. Frastøtende vakuumgravitasjon i denne perioden kan være forklaringen på hvorfor universet utvider seg.

De mest ambisiøse forsøkene på å formulere en kvantegravitasjonsteori, går under betegnelsen superstrengteori. Ifølge denne typen teori er elementærpartiklene ikke punktpartikler, men strenger.

Foreslå endringer i tekst

Foreslå bilder til artikkelen

Kommentarer

Har du spørsmål til artikkelen? Skriv her, så får du svar fra fagansvarlig eller redaktør.

Du må være logget inn for å kommentere.