Historisch betrachtet hat man zunächst festgestellt, dass eine QG auf Basis der ART nicht störungstheoretisch renormierbar ist, d.h. dass eine Störungsreihe um G = 0 (mittels Feynman-Diagrammen bzw. -Integralen) erstens zu den aus QFTs bekannten Unendlichkeiten führt, und dass zweitens deren Renormierung nicht mittels endlich vieler Zusatzterme in der Lagrangedichte funktioniert, d.h. dass kein vernünftiger Hochenergie bzw. UV-Limes der Theorie existiert. Daraus wurde verkürzt die „Unverträglichkeit der Gravitation mit der Quantentheorie“.
Aber es gibt keinen Grund, anzunehmen, dass eine Störungsreihe um G = 0 sinnvoll sein muss. Wir wissen aus der QCD, dass nur bestimmte Phasen der Theorie so beschrieben werden können (Asymptotic Freedom im UV-Limes), andere jedoch nicht (Confinement im UR-Limes). Im Rahmen der QG muss G = 0 überhaupt kein relevanter Fall sein, da in der ART d.h. im Niederenergie- bzw. IR-Limes G(E = 0) > 0 gilt, und da der UV-Limes G(E = ∞) erst noch zu bestimmen ist. Der Ansatz zur Quantisierung muss demnach modifiziert werden.
Man muss also unterscheiden, ob sich eine Theorie in gewissen Grenzfällen sinnvoll verhält, und ob diese Grenzfälle mit bestimmten Methoden bzw. Nährungen untersucht werden können oder nicht.
Ein Ansatz, der auf Weinberg zurückgeht, ist die
Asymptotic Safety. Er geht davon aus, dass endlich viele Kopplungskonstanten relevant und für alle Energieskalen endlich sind;
Asymptotic Freedom entspricht dem Spezialfall, dass alle Kopplungskonstanten im UV-Limes verschwinden, was dann Störungstheorie rechtfertigt.
D.h. im Programm der Asymptotic Sage Gravity wird angenommen, dass eine Quantisierung der ART konsistent möglich ist, und dass lediglich eine störungstheoretische Quantisierung um G = 0 inkonsistent ist.
Um einigen Missverständnissen vorzubeugen: Asymptotic Safety ist keine spezifische Theorie (wie z.B. LQG oder Strings), sondern bezeichnet das Verhalten von Theorien unter einer verallgemeinerten Methode der Renormierung.
Asymptotic Safety ist eine Verallgemeinerung der aus der QCD bekannten Asymptotic Freedom, derzufolge die für niedrige Energien E starke Kopplung g(E) zwischen Quarks und Gluonen gegen Null geht, wenn die Energie E im Wechselwirkungspunkt gegen Unendlich geht (d.h. in der Praxis sehr groß gegenüber der typischen Bindungsenergie bzw. der typischen Hadronmassenskala von z.B. für Proton ca. 1 GeV ist).
Die Asymptotic Safety für die Gravitation geht davon aus, dass in diesem UV-Limes zwar keine verschwindenden Kopplungen vorliegen, jedoch zumindest eine sichere Theorie, in der alle Kopplungskonstanten endlich bleiben, und in dem nur endlich viele Kopplungskonstanten relevant sind. Für die Gravitation sind das zumindest die Gravitationskonstante G(E) sowie die kosmologische Konstante Λ(E). Für diese gilt also gemäß der Hypothese von Weinberg:
G(E = 0), Λ(E = 0) entsprechen den bekannten Werten, und G(E = ∞), Λ(E = ∞) bleiben endlich, d.h. es liegt ein sogenannter UV-Fixpunkt vor.
Renormierung ist weiter zu fassen als nur Eliminierung von Unendlichkeiten. Sie betrachtet grob gesagt ein und dieselbe Theorie auf unterschiedlichen Energieskalen und stellt Beziehungen zwischen den Werten der Kopplungskonstanten G(E), Λ(E) bei unterschiedlichem E her. Im Wesentlichen wird also ermittelt, wie sich die Stärke einer Wechselwirkung ändert, wenn man die betrachtete Energieskala ändert; dies leistet die
Renormierungsgruppe; die Änderung von G(E), Λ(E) zu G(E + dE), Λ(E + dE) ist der sogenannte
Renormierungsgruppenfluss.
Eine wechselwirkende Theorie wie die QCD oder die QG ist in diesem Bild nicht gegeben durch ein Punkt im Raum der Kopplungskonstanten sondern als eine Trajektorie, wobei alle Punkte auf einer Trajektorie dieselbe Theorie beschreiben, allerdings bei unterschiedlichen Energien.
Nun gilt es nochmals den Spezialfall unendlicher Energie zu betrachten. Hier findet man für die QCD die sogenannte asymptotische Freiheit, also g(E = ∞) = 0. Man bezeichnet diesen Punkt der Theorie als sogenannten Gaußschen Fixpunkt. Seine Existenz garantiert, dass die Störungstheorie mit g=0 eine sinnvolle Näherung ist, da dieser Punkt g=0 auf der "physikalisch richtigen" Trajektorie liegt. D.h. vom gaußschen Fixpunkt aus lässt sich die Niederenergietheorie bei kleinerem E erreichen, wenn auch nicht störungstheoretisch bis zu beliebig kleinen Energien; die Kopplung g(E) "fließt" in den IR-Fixpunkt g(E = 0).
Versucht man nun, dasselbe Bild auf die Theorie der QG anzuwenden, so stößt man auf einige Schwierigkeiten. Zunächst wählt man als Kopplungskonstante die Newtonsche Gravitationskonstante G. Dabei zeigt sich zunächst dass der Ansatz G=0 insofern inkonsistent ist, als man in einer um G=0 startenden Störungsrechnung keine konsistente Trajektorie G(E) finden kann, da die störungstheoretische Renormierung bzw. die Eliminierung von Divergenzen nur gelingt, wenn man sukzessive immer weitere (eigtl. unendlich viele) Kopplungen mit betrachtet. Das oben skizzierte Bild mit einer einfachen Trajektorie im Raum der Kopplungskonstanten sowie um einen Punkt bei G=0 bricht zusammen. Anstelle eine eindimensionale Trajektorie betrachten zu dürfen, muss man den gesamten Raum der (unendlich vielen) Kopplungskonstanten untersuchen. Damit hat man aber eine Theorie ohne Vorhersagekraft, da man unendlich viele Messungen benötigt, um diese unendlich vielen) Kopplungskonstanten festzulegen.
Dies darf nach Weinberg jedoch nicht als Versagen der Quantisierung i.A. oder als Versagen der Renormierung verstanden werden, sondern lediglich als Versagen der störungstheoretischen Renormierung, d.h. dass der Punkt G=0 durch einen anderen Fixpunkt ersetzt werden muss. Die Hypothese lautet, dass eine nicht-störungstheoretische Quantisierung der Einstein-Hilbert-Wirkung einschließlich der kosmologischen Konstanten auf eine asymptotisch sichere Theorie führt. Diese wäre dadurch ausgezeichnet, dass es eine Renormierungsgruppentrajektorie gibt, für die
- im UV-Grenzfall weder einzelne Kopplungen divergieren, noch unendlich viele Kopplungen benötigt werden, sondern vielmehr endlich viele Kopplungen mit endlichen Werten ausreichen, die Theorie festzulegen
- dass im IR-Grenzfall die ART mit den bekannten Werten für G(0, Λ(0) reproduziert wird
Physikalisch würde dies auch bedeuten, dass die Quantengravitation auf Basis der Metrik die physikalisch richtigen Freiheitsgrade betrachtet, dass also die ART nicht nur einen Niederenergie-Näherung darstellt, die bei höheren Energien durch eine andere Theorie ersetzt werden muss; andere Ansätze wären demzufolge verzichtbar.