Ha a gravitáció a téridő meggörbülése, akkor egyes tudósok mire alapozzák azt az állításukat, hogy a gravitációt a graviton nevű részecske okozza?

Ha a gömbölyű Föld felszínén elgurítasz egy labdát, és tegyük fel, hogy nincs súrlódás meg semmi egyéb erő, és a felszín tökéletes gömb, akkor akármerre is gurítottad el, a labda mindig a gömb egy úgy nevezett főköre mentén gurul. (Ez egy olyan kör, aminek a középpontja egybeesik a Föld középpontjával). Nem tudod úgy elgurítani a labdát, hogy az pl. egy szélességi kör mentén haladjon, hacsak nem hatsz rá folyamatosan valamilyen erővel.

A labda két tetszőleges helyzete közt a legrövidebb távolság is ez a főkör lesz (mármint a gömb felszínén mérve). Ezeket a főköröket geodetikus vonalaknak is nevezzük, a kitüntetett szerepük miatt. Ezek tehát azok a vonalak, amiken egy szabadon elgurított tárgy halad a Földön.

Ugyanez a törvényszerűség igaz magasabb szinten is, például a 4 dimenziós téridőben. Ott is igaz, hogy a magukra hagyott testek egyéb erőhatás hiányában ilyen geidetikus görbék mentén mozognak. Azt pedig, hogy ezek a görbék hogy néznek ki, a bennük lévő testek görbítő hatása szabja meg. Persze mi elkülönülten látjuk a testek mozgásának térbeli vetületét és az időbelit. Így ami a 4 dimenziós téridőben egy geodetikus vonalon történő mozgás, az a mi terünkben pontosan az, ahogyan a testek egy másik test "gravitációs terében" mozognak.

Tehát 4 dimenzióban geodetikus pályán halad például a Föld a Nap körül, de egy Föld középpontja felé függőlegesen zuhanó test is. 4 dimenzióban ez a vonal számára a "legrövidebb", ezért mozog ezen.

"Más hatása miért nincs? Hiszen térről és időről van szó."

Érzékeljük a többi hatását is, leghíresebben az idődilatációt és a hosszkontrakciót, de ezek nem jelentkeznek olyan erőteljesen azokon a szinteken, amikkel emberileg a hétköznapi életünkben találkozunk. De rögtön megjelennek, amint magas energiaszinteken kezdjük őket tanulmányozni.

"Az adott tárgyak mi alapján közelednek egymás felé?"

A relativitáselmélet elolvasása szükséges, ha meg akarod érteni. Alapvetően egy tárgy egy 'világvonal' nevű dolog mentén halad, ami kifejezi az útját nem csak a térben, de időben is. Hogy a dolgok folyamatosan mozgásban vannak, az nyilvánvaló, hiszen látod, hogy az idő telik a számukra.

"mire alapozzák azt az állításukat, hogy a gravitációt a graviton nevű részecske okozza?"

Bár az ált. relativitáselm. a gravitációt a téridő geometrikus hatásaként kezeli, ettől még mindig egyfajta mezőként bánik vele. Lehetnek benne hullámok, amik ugyanúgy mozognak, mint bármilyen klasszikus hullám. A gravitációs mező & hatásai terjedése ugyanúgy a fénysebességre vannak korlátozva. Ebből még nem következik, hogy gravitonnak is léteznie kell, de a hasonlóságok a többi mezőelmélettel (elektromágneses mező stb.) elég világosak.

Namost ha a graviton létezne, azzal még nem oldódna meg minden kérdés, mert a gravitációs mezőt nem lehet "kvantálni", kis kvantummechanikával leírható csomagokra bontani anélkül, hogy lokális végtelenek ne jelenjenek meg.

De ha nem létezik a graviton, annak ugyancsak olyan inkonzisztenciák a következményei, amiket utána meg kell magyarázni.

A részletesebb okot valóban nem lehet megismerni a részecskefizika részletesebb tanulmányozása nélkül; de alapvetően egy kvantumállapot úgy írhatsz le, hogy bizonyos változók, mint klasszikusan pl. a lendület/helyzet, nem lehet egymáshoz képest pontosan meghatározva. Ez a hullám-részecske kettősség is, amiről már hallottál, bár ez a megközelítés kicsit már antik.

Namost ha létezne egy olyan mező, ami a klasszikus rögzített módon működik (akár mezőként, akár részecskeként), akkor ezek a bizonytalanságok megszűnnének, mert egy gravitációs "mikroszkóppal" bele lehetne látni egy részecskébe és együttesen meghatározni/szétválasztani a bizonytalan változóikat.

Namost egy sor kísérlet, a Bell-egyenlőtlenségek vagy Bell-tétel, azt bizonyítják, hogy a kvantummechanika nem létezhet "lokális rejtett változókkal", tehát a bizonytalanságok, amiket tartalmaz, "valódiak" olyan értelemben, hogy nem írhatsz fel egy rögzített változókon alapuló elméletet és aztán rejtheted el egyes eredményeit (hogy ezeket mérési pontatlansággal magyarázod-e, az mindegy) úgy, hogy a végén az ismert kvantummechanika eredményeit kapd. Tehát a bizonytalanságok maguk fizikai alaptörvények, úgy tűnik, és ha a gravitáció ebbe nem passzolna, akkor a teljes fizika inkonzisztenssé válik, tehát az egészet alapjaiban módosítani kell.