Введение
Физическая теория, в которой материя представлена квантовыми полями, а гравитация — классическим полем. Полуклассическая гравитация — это приближение к теории квантовой гравитации, в котором материя и энергетические поля рассматриваются как квантовые, а гравитационное поле — как классическое. В полуклассической гравитации материя описывается квантовыми полями материи, распространяющимися в соответствии с теорией квантовых полей в искривлённом пространстве-времени. Пространство-время, в котором эти поля распространяются, является классическим, но динамическим. Динамика теории описывается полуклассическими уравнениями Эйнштейна, которые связывают кривизну пространства-времени, кодируемую тензором Эйнштейна, с математическим ожиданием тензора энергии-импульса (оператора квантовой теории поля) полей материи, то есть:
Semiclassical gravity is an approximation to the theory of quantum gravity in which one treats matter and energy fields as being quantum and the gravitational field as being classical. In semiclassical gravity, matter is represented by quantum matter fields that propagate according to the theory of quantum fields in curved spacetime. The spacetime in which the fields propagate is classical but dynamical. The dynamics of the theory is described by the semiclassical Einstein equations, which relate the curvature of the spacetime that is encoded by the Einstein tensor to the expectation value of the energy–momentum tensor (a quantum field theory operator) of the matter fields, i. e.
где G — гравитационная постоянная, а обозначает квантовое состояние полей материи.
Экспериментальный статус
Бывают случаи, когда полуклассическая гравитация перестаёт работать. Например, если M — очень большая масса, то суперпозиция, где точки A и B пространственно разделены, приводит к ожидаемому значению тензора энергии-импульса, равному M/2 в точке A и M/2 в точке B. Однако метрику, создаваемую таким распределением, наблюдать нельзя. Вместо этого наблюдается декогеренция в состояние с метрикой, создаваемой в точке A, и другое состояние с метрикой, создаваемой в точке B, каждое с вероятностью 50%. Также изучались обобщения полуклассической гравитации, включающие декогеренцию.
where the locations A and B are spatially separated, results in an expectation value of the energy–momentum tensor that is M/2 at A and M/2 at B, but one would never observe the metric sourced by such a distribution. Instead, one would observe the decoherence into a state with the metric sourced at A and another sourced at B with a 50% chance each. Extensions of semiclassical gravity that incorporate decoherence have also been studied.
Приложения
Наиболее важными приложениями полуклассической гравитации являются понимание излучения Хокинга чёрных дыр и генерация случайных возмущений с гауссовским распределением в теории космической инфляции, которая, как считается, происходила в самом начале Большого взрыва.