Il problema del tempo: Meccanica quantistica e relatività generale

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Titolo originale:

The Problem of Time: Quantum Mechanics Versus General Relativity

Contenuto del libro:

Questo libro è un trattato sul tempo e sull'indipendenza di fondo in fisica. In primo luogo considera come il tempo è concepito in ogni paradigma accettato della fisica: Newtoniano, relatività speciale, meccanica quantistica (MQ) e relatività generale (GR).

Vengono inoltre evidenziate differenze sostanziali tra ciò che si intende per tempo in MQ e in GR. Queste differenze sono all'origine del Problema del Tempo: nove sfaccettature interconnesse che emergono quando si cerca di trattare contemporaneamente i paradigmi della MQ e della GR, come è richiesto in particolare per una teoria della gravità quantistica indipendente dallo sfondo. Una parte considerevole degli attuali programmi di gravità quantistica - ad esempio gli approcci geometrodinamici e di gravità quantistica a loop alla GR quantistica, alla cosmologia quantistica, alla supergravità e alla teoria M - sono indipendenti dal contesto in questo senso.

L'argomento fondamentale di questo libro ha quindi una rilevanza pratica nello sviluppo in corso dei programmi di gravità quantistica. Questo libro mostra inoltre che otto delle nove sfaccettature del Problema del Tempo si presentano già quando si considera l'indipendenza di fondo nella fisica classica (piuttosto che in quella quantistica). Grazie a questo sviluppo e all'interpretazione della teoria della forma come modellazione dell'indipendenza di sfondo, questo libro stabilisce ulteriormente l'indipendenza di sfondo come campo di studio.

Per illustrare questi punti vengono utilizzati la meccanica indipendente dallo sfondo e i modelli minisuperspaziali (spazialmente omogenei) di GR e le relative perturbazioni. Così come sono state formulate finora, le diverse sfaccettature del Problema del Tempo interferiscono notevolmente con i tentativi di risoluzione reciproca. Questo libro spiega come, nonostante tutto, si possa arrivare a una risoluzione locale del Problema del Tempo dopo varie riconcettualizzazioni delle sfaccettature e riformulazioni della loro implementazione matematica.

Sono incluse appendici autocontenute sui metodi matematici per la gravità quantistica di base e fondativa. Infine, il libro illustra come la supergravità sia sorprendentemente diversa dalla GR come realizzazione dell'indipendenza di fondo e cosa comporti l'indipendenza di fondo a livello topologico e oltre.