Czasami zastanawiam się, czy to grawitacja nie jest naszym największym problemem. Trzyma nas przy ziemi, daje to fałszywe poczucie stabilności, chociaż w rzeczywistości jesteśmy tylko ciałami w ruchu.

Grawitacja

(powszechna)

Grawitacja (ciążenie powszechne) – zjawisko naturalne polegające na tym, że wszystkie obiekty posiadające masę lub energię wzajemnie przyciągają się. We współczesnej fizyce grawitację opisuje ogólna teoria względności, w której grawitacja nie jest oddziaływaniem a konsekwencją zakrzywienia czasoprzestrzeni przez materię. Poza ogólną teorią względności grawitacja jest jednym z czterech oddziaływań podstawowych, jest opisana prawem powszechnego ciążenia sformułowanym przez Isaaca Newtona.W ogólnej teorii względności opisanej przez Alberta Einsteina opis matematyczny grawitacji polega na określeniu związku pomiędzy tensorem metrycznym, opisującym lokalne stosunki długości i interwałów czasowych w czasoprzestrzeni, a energią zawartą w określonym obszarze czasoprzestrzeni. Punktem wyjścia dla teorii jest uogólnienie zasady względności Galileusza, o równoważności opisu zjawisk fizycznych w dowolnych układach inercjalnych, na dowolne, także nieinercjalne, układy odniesienia. Próba takiego zapisania praw mechaniki, aby ich postać matematyczna była identyczna w dowolnym układzie odniesienia, prowadzi do utożsamienia grawitacji i sił bezwładności, masy grawitacyjnej i bezwładnej i w końcu do równań pola grawitacyjnego łączących krzywiznę czasoprzestrzeni (wyrażaną za pomocą tensora metrycznego) z tensorem energii-pędu. W ogólnej teorii względności grawitacja jest więc przejawem zakrzywienia czasoprzestrzeni.

Grawitacja w

mechanice kwantowej

Współczesna fizyka nie jest w stanie połączyć (zunifikować) ogólnej teorii względności z mechaniką kwantową. Oznacza to, że żadna ze współczesnych teorii nie opisuje poprawnie ruchu cząstki poruszającej się z prędkością porównywalną z prędkością światła w próżni w silnym polu grawitacyjnym, np. w pobliżu lub we wnętrzu czarnej dziury. Ogólna teoria względności załamuje się również w momencie Wielkiego Wybuchu, jak i zaraz po nim. Brak jest prawidłowego opisu zjawisk zachodzących w bardzo małych objętościach porównywalnych z długością Plancka. Jakkolwiek zjawiska te z punktu widzenia przeciętnego człowieka wydają się być dosyć odległe od zjawisk, jakie obserwujemy na co dzień, to jednak poprzez ich związek z kosmologią, wyniki uzyskane na tych polach mają bezpośredni wpływ na obraz zjawisk jak najbardziej powszechnych. Nie oznacza to, że nie podejmuje się ciągle prób opisania grawitacji w zgodzie z zasadami mechaniki kwantowej. Postęp w tej dziedzinie jest znaczący i obejmuje sformułowanie wielu teorii: od takich, które analizują kwantowanie w przestrzeniach zakrzywionych, poprzez teorie pola posługujące się algebrą grassmanowską aż do teorii superstrun, niebędącej teorią pola. Wszystkie te teorie dają jakiś wgląd w możliwą naturę kwantowej grawitacji. Jednak brak jest spójnej teorii pozwalającej w dodatku na przewidywanie wyników doświadczeń, która unifikowałaby ogólną teorię względności i mechanikę kwantową.