Gravitasi Kuantum: Sebuah bidang bahasan di dalam fisika teoretis

Pemahaman gravitasi sekarang ini didasarkan pada teori relativitas umum-nya Albert Einstein, yang dirumuskan di dalam kerangka kerja fisika klasik. Di pihak lain, tiga gaya dasar fisika lainnya dijelaskan di dalam kerangka kerja mekanika kuantum dan teori medan kuantum, formalisme-formalisme yang sangat jauh berbeda untuk menjelaskan gejala-gejala fisika. Kadang-kadang diargumentasikan bahwa penjelasan gravitasi secara mekanika kuantum adalah perlu, dengan alasan bahwa seseorang tidak dapat secara konsisten menggabungkan sistem klasik dengan kuantum. Meski demikian, Robert Wald tampak menolaknya dengan memberikan konstruksi eksplisit gravitasi semiklasik yang konsisten.

Sementara teori kuantum gravitasi diperlukan untuk merekonsiliasi relativitas umum dengan prinsip-prinsip mekanika kuantum, kesulitan muncul ketika seseorang berusaha menerapkan resep-resep teori medan kuantum terhadap gaya gravitasi melalui boson-boson graviton. Masalahnya adalah bahwa teori yang didapatkan oleh seseorang menurut cara ini tidaklah ternormalkan kembali dan dengan demikian tidak dapat digunakan untuk membuat prediksi-prediksi fisika yang berguna. Hasilnya, para teoriwan telah mengambil pendekatan yang lebih radikal terhadap masalah gravitasi kuantum, pendekatan yang paling masyhur misalnya teori dawai dan gravitasi kuantum simpal.

Tegasnya, tujuan gravitasi kuantum hanya untuk menggambarkan perilaku kuantum medan gravitasi dan tidak boleh disalahartikan dengan tujuan untuk menyatukan semua interaksi dasar menjadi satu kerangka matematis tunggal. Sementara setiap perbaikan substantif menuju pemahaman gravitasi sekarang ini akan membantu pekerjaan lebih lanjut ke arah penyatuan, pengkajian tentang gravitasi kuantum adalah bidang yang memiliki hak tersendiri dengan berbagai cabang yang memiliki pendekatan-pendekatan berbeda untuk penyatuan. Meskipun beberapa teori gravitasi kuantum, seperti teori dawai, berusaha menggabungkan gravitasi dengan gaya-gaya lain, misalnya gravitasi kuantum simpal, tidak membuat upaya itu; melainkan mereka berupaya untuk mengkuantisasi medan gravitasi sambil tetap memisahkan diri dari gaya-gaya lain. Teori kuantum gravitasi yang juga merupakan teori penyatuan agung dari semua gaya dasar yang diketahui kadang-kadang dirujuk sebagai teori segala-galanya.

Salah satu kesulitan gravitasi kuantum adalah bahwa efek-efek gravitasi kuantum hanya diharapkan menjadi jelas mendekati Panjang Planck, sebuah skala yang sangat kecil dalam hal jarak (ekivalennya, sangat besar dalam hal energi) dibandingkan yang sekarang ini dapat diakses pada pemercepat partikel berenergi tinggi. Hasilnya, gravitasi kuantum adalah perusahaan teoretis utama, meskipun terdapat spekulasi tentang bagaimana cara efek-efek gravitasi kuantum dapat diamati dalam percobaan yang dapat dilakukan sekarang ini.