Alternative Quantengravitation?!

TomS

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Please list the most important open topics in Loop Quantum Gravity.
Loop Quantum Gravity (LQG) remains an active area of research with several key open problems and unresolved questions. Here are some of the most important open topics:

1. The Semi-Classical Limit

  • How does general relativity emerge from LQG at macroscopic scales?
  • Can LQG recover the standard perturbative results of quantum field theory in weak gravitational fields?
  • What is the role of coherent states in bridging the gap between quantum discreteness and classical spacetime?

2. Dynamics and the Hamiltonian Constraint

  • How should the Hamiltonian constraint be properly defined and implemented?
  • Can it be quantized in a way that leads to a consistent and well-defined theory?
  • Is there a preferred operator ordering that leads to a physically meaningful evolution?

3. Spin Foam Models and Covariant Formulation

  • Do spin foam models correctly reproduce general relativity in the classical limit?
  • How does causality emerge in spin foam models?
  • What is the correct way to define the sum over spin foams, and does it converge?

4. Black Hole Entropy and Microstates

  • What is the precise microscopic origin of black hole entropy in LQG?
  • Do different choices of the Barbero–Immirzi parameter affect the physical predictions?
  • How does the singularity inside a black hole evolve in LQG?

5. The Role of the Barbero–Immirzi Parameter

  • Is this parameter fundamental, or is it a result of our choice of variables?
  • Can it be derived from first principles rather than being arbitrarily set?

6. The Relationship Between LQG and Other Approaches

  • How does LQG relate to String Theory and other quantum gravity approaches?
  • Is there a deep connection between LQG and AdS/CFT, or other holographic principles?

7. Low-Energy Effective Descriptions

  • What is the effective field theory description of LQG?
  • Does it predict observable deviations from general relativity, such as Lorentz violations or modifications of dispersion relations?

8. Cosmological Applications and Observability

  • Can LQG explain inflation, dark energy, or dark matter?
  • Are there observable signatures in the cosmic microwave background or gravitational wave spectra?
  • How do quantum effects modify singularities in cosmology, such as in the Big Bang or Big Bounce scenarios?

9. Matter Coupling and Standard Model Interactions

  • How should matter fields be incorporated consistently into LQG?
  • Can LQG naturally reproduce the standard model of particle physics?

10. Computational and Mathematical Foundations

  • Can numerical techniques be developed to simulate LQG evolution?
  • What new mathematical structures are required for a deeper understanding of LQG?

Regarding Dynamics and the Hamiltonian Constraint
1. What about multi-valent nodes created during time-evolutio
n?
2. Are the spin-representations uniquely defined, or to some extent arbitrary?
3. Can it be shown that the constraint algebra closes off-shell?
4. On which classes of graphs are the spin networks defined? Are these graphs dual to a triangulation of space? If no, what does that mean for the semiclassical limit?
These are deep and critical questions about the Hamiltonian constraint in Loop Quantum Gravity. Let me address them systematically:

1. Multi-Valent Nodes in Time Evolution

  • The Hamiltonian constraint in canonical LQG acts by modifying spin network graphs, particularly by creating new nodes and links.
  • A key issue is that Thiemann’s Hamiltonian constraint introduces new trivalent nodes, but more generally, evolution can lead to multi-valent nodes (nodes with valency greater than three).
  • Since standard spin networks are based on trivalent graphs, handling multi-valent nodes requires an extension of the representation theory.
  • One open problem is whether a well-defined regularization exists where evolution remains in a subspace of trivalent graphs, or whether one must introduce a new basis adapted to arbitrary valency nodes.

2. Uniqueness and Arbitrariness of Spin Representations

  • The spin representations assigned to edges are not completely fixed a priori but are constrained by diffeomorphism invariance and gauge invariance.
  • The Hamiltonian constraint introduces a sum over different representations when acting on spin networks, which means that superpositions of different spin representations naturally appear.
  • The choice of which representations appear in the sum is, to some extent, regularization-dependent, meaning that different choices of Hamiltonian constraint implementations can lead to different physical predictions.
  • This suggests that there might not be a unique spin representation evolution, which complicates defining a preferred physical Hilbert space.

3. Closure of the Constraint Algebra Off-Shell

  • Ideally, the Hamiltonian constraint should satisfy an off-shell first-class algebra, meaning that the commutator of two Hamiltonian constraints should be proportional to the diffeomorphism constraint, as in the classical theory.
  • However, this has not been fully established in LQG. The main challenges include:
    • Regularization ambiguities in the definition of the Hamiltonian constraint operator.
    • The action of the Hamiltonian constraint on spin networks generates new nodes and links, making it difficult to define its algebra consistently.
    • In some approaches (e.g., Thiemann’s Hamiltonian), the constraint algebra does not close in a straightforward way but instead exhibits anomalies.
  • Some researchers explore whether an anomaly-free constraint algebra can be achieved by modifying the Hamiltonian constraint or introducing additional conditions on the spin network states.
  • The Master Constraint Program (Thiemann) tries to address this issue by defining a single constraint instead of an infinite number of local constraints, but its full implications remain under investigation.

4. Graphs in Spin Networks and Their Relation to Triangulations

  • In standard LQG, spin networks are defined on arbitrary graphs rather than being directly tied to a triangulation of space.
  • In spin foam models, the graphs are often chosen as dual to a triangulation of 3D space (e.g., Regge-like discretization), but this is not a fundamental requirement of the canonical formulation.
  • If spin networks were always dual to a triangulation, then one could argue that space itself is fundamentally discrete at the quantum level. However, if more general graphs are allowed, this suggests that the discrete structure of spin networks is not necessarily tied to a specific spatial discretization.
  • The question then arises: how does a continuous classical spacetime emerge? If arbitrary graphs are allowed, then the semiclassical limit must involve some form of coarse-graining or graph refinement flow that leads to a smooth geometry.
  • This issue is closely related to the open problem of defining a continuum limit in LQG, which remains unsolved.
 

antaris

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Ich habe 23€ investiert und die Fragestellung im Rahmen der EQG an das bessere o1 reasonig Modell gerichtet. Ich bat um eine kritisch wissenschaftliche Bewertung.

A Comparative Analysis of LQG and EQG_v2: EN, DE

6 Degree of Speculation Summary

LQG:
  • Hamiltonian Constraint: 50–60%.
  • Black Hole Entropy Counting: 30–40% (with parameter issues).
  • Cosmological Predictions: 50–60%.
  • Overall Weighted Speculation: 40–50%.
EQG:
  • Thermodynamic Derivation of GR: 30–40%.
  • Detailed Microstate Model and Full Quantum Regime: 60–70%.
  • Overall Weighted Speculation: 50–60%.

Die durchschnittliche Wichtung des Grad der Spekulation unterscheidet sich aber "nur" um 10%. Beide Ansätze werden nach Occam zum derzeitigen Stand als gleichwertig angesehen. Forschungen könnten das Gewicht aber definitv in Richtung EQG schieben. Das damit keine komplette Lösung für alle Problem gefunden wird ist doch gut. Das deutet dahin, dass es noch jede Menge zu entdecken geben könnte.
 
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TomS

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Für mich bleiben die Aussagen der AI weiterhin schwammig, oberflächlich, sie sind ohne eigene Kenntnisse nicht einzuordnen.

Ich nutze ChatGPT selbst als Suchmaschine, lasse mir Zusammenfassungen und Quellen nennen. Aber derartigen Einordnungen Querbeziehungen und Bewertungen würden ich nie vertrauen, weil nie klar ist, inwieweit sie aus gesichertem Wissen oder nur aus statistischer Extrapolation von statistischen Merkmalen und Korrelationen folgen, die das LLM aufgrund eines speziellen Prompts generiert:

  • Training Data Bias, Simpson-Paradoxon
  • Selection Bias
  • Confirmation Bias
  • Korrelation statt Kausalität
  • Mode Collapse auf eine dominante Theorie, Basisratenfehlschluss
  • Übergeneralisierung von Nischenerkenntnissen, Fehlschluss der kleinen Zahlen und verzerrende Extrapolation
  • Echo Chamber Effect, Mehrfachtest-Fehlschluss
 

antaris

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Da will ich gar nicht widersprechen. Es kann innerhalb dieser Grundlage nur schwammig sein und die Lösung solcher Probleme kommen nicht aus heiteren Himmel.
Da die Anwendungen der KI's noch allesamt mehr oder weniger in den Kinderschuhen stecken und die Konkurrenz größer wird, ist m.E. zu erwarten, dass es in diesem Bereich die nächsten Jahre stramm vorwärts geht. Damit wird die Qualität sicher steigen.

Und dennoch wird sich mit der Entropic Quantum Gravity, ja nur von einigen wenigen, aktiv beschäftigt (gerade rausgesucht aber nur überfolgen). So ganz allein bin ich damit nicht also sicher nicht:

Arxiv Ginestra Bianconi 2025: Gravity from entropy
Arxiv Ginestra Bianconi 2025: The quantum relative entropy of the Schwarzschild black-hole and the area law
Arxiv J. Ambjørn 2012: Nonperturbative Quantum Gravity
Stanford University: Quantum Information in Cosmology and High Energy Physics

Dazu natürlich die "Urgesteine" der Hypothese: Hawking, Beckenstein, Jacobson, Verlinde uvm.
 
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TomS

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Siehe Abschnitt 1.9 (habe nur überflogen):
Arxiv J. Ambjørn 2012: Nonperturbative Quantum Gravity
Der essentielle Unterschied ist, dass man bei CDT eine dynamische Raumzeit betrachtet, und eine Verbindung zu entropischen Ansätzen findet, dass letztere jedoch gerade nicht von dynamischen gravitativen Freiheitsgraden ausgehen, sondern diese bzw. deren Dynamik emergent sind – ausgehend von anderen dynamischen jedoch nicht-gravitativen Freiheitsgraden.

Du tappst immer wieder in die selbe Assoziationsfalle.
 
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antaris

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Welche dynamischen (nicht-)gravitativen Freiheitsgrade meinst du? Die emergente Raumzeit geht aus einer Mikrostruktur hervor, die in der EQG verschieden modelliert werden kann und völlig offen ist.
Nach meiner Meinung besteht das Vakuum aus einer Art "Kondensat" und dieses entspricht den Mikrozuständen der Entropie. In flachen Räumen hat dieses Kondesat an jedem Ort die gleiche Dichte. In gekrümmten Räumen erhöht sich die Dichte des Kondensats je stärker die Krümmung ist.
Die Dynamik und die Natur dieses Kondensats ist in der EQG vollkommen offen.
 
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antaris

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Ja stimmt. ich hatte heute früh einfach nur schnell nach dem Begriff bei google gesucht und die gefundenen links geteilt. Bei der CDT hätte ich vorher gründlicher lesen sollen.
 

ralfkannenberg

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Es gibt noch eine teurere Variante für 200$ pro Monat...aber das probiere ich sicher nicht aus.
Hallo Antaris,

ich habe vor vielen Jahren einmal über 200 Dollar in wenige Seiten Entdeckungsberichte irregulärer Monde unseres Sonnensystems mit Hilfe von CCD bezahlt; es ist zwar schon etwas komisch, für ein dreiseitiges Paper fast 40 Dollar bezahlen zu müssen - ganz zu schweigen davon, dass die Autoren von diesem Geld gar nichts sehen; dennoch muss ich einräumen, dass diese Entdeckungsberichte ihr Geld wert waren und ich nich teinen einzigen Cent davon bereut habe.

Was ich sagen will - vielleicht kann sich eine solche Investition durchaus lohnen - ich kann es nicht beurteilen. "Pro Monat" ist aber schon ein bisschen krass.


Freundliche Grüsse, Ralf
 
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albertus

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Hallo Ralf,

man kann diese Monatsbeiträge des ersten Abo-Upgrades jederzeit und problemlos kündigen. Doch an bestimmte Möglichkeiten der KI kommt man nicht über die kostenlose Variante heran - wenn man nicht bei DeepSeek ist. Nur die Zugänge zu chinesischen KIs sind stark durch Internetangriffe behindert und machen ein akzeptables Arbeiten fast nicht möglich.

Ich würde also die Abo-Variante erstmal ein oder zwei Monate testen und dann entscheiden, ob es Sinn macht oder nicht. Die 200$-Version muss keiner verwenden, wenn er keine Firma ist und genau weiß, dass er damit monatlich ordentlich Geld verdienen kann.

Wenn ich gekündigt habe, kann ich mich jederzeit wieder neu anmelden, wenn sich meine Randbedingungen geändert haben. Es gar nicht zu versuchen, ist für mich kein guter Weg. Ein oder zwei Monate ist für die meisten hier sicher bezahlbar. Antaris hat das sicher auch so gesehen.

Gruß, Astrofreund
 

ralfkannenberg

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Die 200$-Version muss keiner verwenden, wenn er keine Firma ist und genau weiß, dass er damit monatlich ordentlich Geld verdienen kann.
Hallo Astrofreund.

ich denke, es kann durchaus kurzfristig mal Sinn machen, ein oder zwei Monate lang ein solches Abo auszuprobieren, auch ohne gleich an Profit zu denken.

Das muss jeder für sich selber entscheiden, aber von vorherein ausschliessen würde ich eine solche Option nicht.


Freundliche Grüsse, Ralf
 
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