
English: 
Today we will talk about what ideas physicists
have come up with to quantize gravity.
But before I get to that, I want to tell you
why it matters.
That we do not have a theory of quantum gravity
is currently one of the biggest unsolved problems
in the foundations of physics.
A lot of people, including many of my colleagues,
seem to think that a theory of quantum gravity
will remain an academic curiosity without
practical relevance.
I think they are wrong.
That’s because whatever solves this problem
will tell us something about quantum theory,
and that’s the theory on which all modern
electronic devices run, like the ones on which
you are watching this video.
Maybe it will take 100 years for quantum gravity
to find a practical application, or maybe
it will even take a 1000 years.
But I am sure that understanding nature better
will not forever remain a merely academic
speculation.

Italian: 
 Oggi parleremo delle idee che i fisici hanno escogitato per quantizzare la gravità. 
 Ma prima di arrivare a questo, voglio dirti perché è importante. 
 Il fatto che non abbiamo una teoria della gravità quantistica è attualmente uno dei maggiori problemi irrisolti 
 nei fondamenti della fisica. 
 Molte persone, compresi molti dei miei colleghi, sembrano pensare che sia una teoria della gravità quantistica 
 rimarrà una curiosità accademica senza rilevanza pratica. 
 Penso che abbiano torto. 
 Questo perché qualunque cosa risolva questo problema ci dirà qualcosa sulla teoria quantistica, 
 e questa è la teoria su cui girano tutti i dispositivi elettronici moderni, come quelli su cui 
 stai guardando questo video. 
 Forse ci vorranno 100 anni prima che la gravità quantistica trovi un'applicazione pratica, o forse 
 ci vorranno anche 1000 anni. 
 Ma sono sicuro che comprendere meglio la natura non rimarrà per sempre un mero accademico 
 speculazione. 

Italian: 
 Prima di andare avanti, devo essere chiaro che la quantizzazione della gravità di per sé non è il problema. 
 Possiamo, e abbiamo, quantizzato la gravità nello stesso modo in cui quantizziamo le altre interazioni. 
 Il problema è che la teoria che si ottiene in questo modo si rompe alle alte energie, e 
 quindi non può essere come funziona la natura, fondamentalmente. 
 Questa quantizzazione ingenua è chiamata "gravità quantizzata perturbativamente" ed è stata elaborata 
 negli anni '60 da Feynman e DeWitt e alcuni altri. 
 Oggi si ritiene ampiamente che la gravità quantizzata perturbativamente sia un'approssimazione di 
 qualunque sia la teoria corretta. 
 Quindi in realtà il problema non è solo quantizzare la gravità in sé, ma vuoi quantizzarla e 
 ottenere una teoria che non si decompone alle alte energie. 
 Poiché le energie sono proporzionali alle frequenze, ai fisici piace fare riferimento alle alte energie 
 come "l'ultravioletto" o semplicemente "l'UV". 

English: 
Before I go on, I have to be clear that quantizing
gravity by itself is not the problem.
We can, and have, quantized gravity the same
way that we quantize the other interactions.
The problem is that the theory which one gets
this way breaks down at high energies, and
therefore it cannot be how nature works, fundamentally.
This naïve quantization is called “perturbatively
quantized gravity” and it was worked out
in the 1960s by Feynman and DeWitt and some
others.
Perturbatively quantized gravity is today
widely believed to be an approximation to
whatever is the correct theory.
So really the problem is not just to quantize
gravity per se, you want to quantize it and
get a theory that does not break down at high
energies.
Because energies are proportional to frequencies,
physicists like to refer to high energies
as “the ultraviolet” or just “the UV”.

Italian: 
 Pertanto, la teoria della gravità quantistica che cerchiamo si dice che sia "UV completa". 
 Ora, lasciatemi passare attraverso i cinque approcci più popolari alla gravità quantistica. 
 Primo, teoria delle stringhe. 
 Il tentativo più conosciuto e ancora il più popolare di ottenere una teoria quantistica UV completa 
 la gravità è la teoria delle stringhe. 
 L'idea della teoria delle stringhe è quella invece di parlare di particelle e quantizzazione 
 loro, prendi le stringhe e quantizza quelle. 
 Abbastanza sorprendentemente, questo ha automaticamente la conseguenza che le corde si scambiano una forza 
 che ha le stesse proprietà della forza gravitazionale. 
 Questo è stato scoperto negli anni '70 e all'epoca ha entusiasmato i fisici. 
 Tuttavia, negli ultimi decenni sono apparsi diversi problemi nella teoria delle stringhe che sono stati risolti, 
 che ha reso la teoria sempre più artificiosa. 
 Puoi sentire tutto questo nel mio video precedente. 

English: 
Therefore, the theory of quantum gravity that
we look for is said to be “UV complete”.
Now, let me go through the five most popular
approaches to quantum gravity.
First, String Theory.
The most widely known and still the most popular
attempt to get a UV-complete theory of quantum
gravity is string theory.
The idea of string theory is that instead
of talking about particles and quantizing
them, you take strings and quantize those.
Amazingly enough, this automatically has the
consequence that the strings exchange a force
which has the same properties as the gravitational
force.
This was discovered in the 1970s and at the
time, it got physicists very excited.
However, in the past decades several problems
have appeared in string theory that were patched,
which has made the theory increasingly contrived.
You can hear all about this in my earlier
video.

Italian: 
 Non è mai stato dimostrato che la teoria delle stringhe sia davvero completa UV. 
 Secondo, Loop Quantum Gravity. 
 Loop Quantum Gravity è spesso indicato come il più grande concorrente della teoria delle stringhe, ma questo 
 il confronto è alquanto fuorviante. 
 La teoria delle stringhe non è solo una teoria per la gravità quantistica, ma dovrebbe anche unificare il 
 altre interazioni. 
 Loop Quantum Gravity, d'altra parte, riguarda solo la quantizzazione della gravità. 
 Funziona discretizzando lo spazio in termini di rete e quindi utilizzando integrali intorno 
 piccoli anelli per descrivere lo spazio, da cui il nome. 
 In questa rete, i nodi rappresentano i volumi e i collegamenti tra i nodi le aree del 
 superfici dove i volumi si incontrano. 
 Loop Quantum Gravity è vecchia quanto la teoria delle stringhe. 
 Risolve il problema di combinare relatività generale e meccanica quantistica in una coerente 

English: 
It has never been proved that string theory
is indeed UV-complete.
Second, Loop Quantum Gravity.
Loop Quantum Gravity is often named as the
biggest competitor of string theory, but this
comparison is somewhat misleading.
String theory is not just a theory for quantum
gravity, it is also supposed to unify the
other interactions.
Loop Quantum Gravity on the other hand, is
only about quantizing gravity.
It works by discretizing space in terms of
a network, and then using integrals around
small loops to describe the space, hence the
name.
In this network, the nodes represent volumes
and the links between nodes the areas of the
surfaces where the volumes meet.
Loop Quantum Gravity is about as old as string
theory.
It solves the problem of combining general
relativity and quantum mechanics to one consistent

Italian: 
 teoria, ma non è chiaro esattamente come si recuperi la relatività generale in questo 
 approccio. 
 Terzo, gravità asintoticamente sicura 
 Asymptotic Safety è un'idea che risale a un articolo del 1976 di Steven Weinberg. 
 Dice che una teoria che sembra avere problemi alle alte energie quando quantizzata ingenuamente, 
 potrebbe non avere un problema dopotutto, è solo che è più complicato scoprire cosa 
 accade ad alte energie che sembra. 
 Asymptotically Safe Gravity applica l'idea di sicurezza asintotica alla gravità in particolare. 
 Questo approccio risolve anche il problema della gravità quantistica. 
 Il suo problema principale è attualmente che non è stato dimostrato che la teoria quale 
 ottiene questo modo ad alte energie ha ancora senso come teoria quantistica. 
 Quarto, triangolazione dinamica causale 
 Il problema con la quantizzazione della gravità viene dagli infiniti che appaiono quando le particelle 

English: 
theory but it has remained unclear just exactly
how one recovers general relativity in this
approach.
Third, Asymptotically Safe Gravity
Asymptotic Safety is an idea that goes back
to a 1976 paper by Steven Weinberg.
It says that a theory which seems to have
problems at high energies when quantized naively,
may not have a problem after all, it’s just
that it’s more complicated to find out what
happens at high energies that it seems.
Asymptotically Safe Gravity applies the idea
of asymptotic safety to gravity in particular.
This approach also solves the problem of quantum
gravity.
Its major problem is currently that it has
not been proved that the theory which one
gets this way at high energies still makes
sense as a quantum theory.
Fourth, Causal Dynamical Triangulation
The problem with quantizing gravity comes
from infinities that appear when particles

Italian: 
 interagire a distanze molto brevi. 
 Questo è il motivo per cui la maggior parte degli approcci alla gravità quantistica si basa sulla rimozione delle brevi distanze utilizzando 
 oggetti di estensioni finite. 
 Loop Quantum Gravity funziona in questo modo, così come la teoria delle stringhe. 
 La triangolazione dinamica causale si basa anche sulla rimozione di brevi distanze. 
 Lo fa approssimando uno spazio curvo con triangoli o con la loro dimensione superiore 
 controparti rispettivamente. 
 In contrasto con gli altri approcci, però, dove l'estensione finita è un postulato, 
 nuova proprietà della vera natura sottostante dello spazio, nella Triangolazione Dinamica Causale, 
 la dimensione finita dei triangoli è un aiuto matematico, e alla fine si prende il limite dove 
 questa dimensione va a zero. 
 Il motivo principale per cui molte persone sono rimaste poco convinte della triangolazione dinamica causale 
 è che tratta lo spazio e il tempo in modo diverso, cosa che Einstein ci ha insegnato a non fare. 

English: 
interact at very short distances.
This is why most approaches to quantum gravity
rely on removing the short distances by using
objects of finite extensions.
Loop Quantum Gravity works this way, and so
does String Theory.
Causal Dynamical Triangulation also relies
on removing short distances.
It does so by approximating a curved space
with triangles, or their higher-dimensional
counterparts respectively.
In contrast to the other approaches though,
where the finite extension is a postulated,
new property of the underlying true nature
of space, in Causal Dynamical Triangulation,
the finite size of the triangles is mathematical
aid, and one eventually takes the limit where
this size goes to zero.
The major reason why many people have remained
unconvinced of Causal Dynamical Triangulation
is that it treats space and time differently,
which Einstein taught us not to do.

Italian: 
 Quinto, gravità emergente 
 La gravità emergente non è una teoria specifica, ma una classe di approcci. 
 Questi approcci hanno in comune il fatto che la gravità deriva dal comportamento collettivo di a 
 gran numero di costituenti, proprio come fanno le leggi della termodinamica. 
 E proprio come per la termodinamica, nella gravità emergente, non è effettivamente necessario sapere 
 tutto questo sulle proprietà esatte di questi costituenti per ottenere la legge dinamica. 
 Se pensi che la gravità sia davvero emergente, quantizzare la gravità non ha senso. 
 Perché, se pensi all'analogia con la termodinamica, non ottieni nemmeno una teoria per la struttura 
 dell'atomo quantizzando le equazioni per i gas. 
 Pertanto, nella gravità emergente non si quantizza la gravità. 
 Si rimuove invece l'incoerenza tra gravità e meccanica quantistica dicendo questo 
 quantizzare la gravità non è la cosa giusta da fare. 

English: 
Fifth, Emergent Gravity
Emergent gravity is not one specific theory,
but a class of approaches.
These approaches have in common that gravity
derives from the collective behavior of a
large number of constituents, much like the
laws of thermodynamics do.
And much like for thermodynamics, in emergent
gravity, one does not actually need to know
all that much about the exact properties of
these constituents to get the dynamical law.
If you think that gravity is really emergent,
then quantizing gravity does not make sense.
Because, if you think of the analogy to thermodynamics,
you also do not obtain a theory for the structure
of atom by quantizing the equations for gases.
Therefore, in emergent gravity one does not
quantize gravity.
One instead removes the inconsistency between
gravity and quantum mechanics by saying that
quantizing gravity is not the right thing
to do.

English: 
Which one of these theories is the right one?
No one knows.
The problem is that it’s really, really
hard to find experimental evidence for quantum
gravity.
But that it’s hard doesn’t mean impossible.
I will tell you some other time how we might
be able to experimentally test quantum gravity
after all.
So don’t forget to subscribe.

Italian: 
 Quale di queste teorie è quella giusta? 
 Nessuno sa. 
 Il problema è che è davvero molto difficile trovare prove sperimentali del quantum 
 gravità. 
 Ma che sia difficile non significa impossibile. 
 Vi dirò un'altra volta come potremmo essere in grado di testare sperimentalmente la gravità quantistica 
 Dopotutto. 
 Quindi non dimenticare di iscriverti. 
