¿Se fusionarán las teorías de la relatividad y la mecánica cuántica? ¿Con que resultado?

“El esfuerzo por unificar la mecánica cuántica y la relatividad general significa reconciliar nociones de tiempo totalmente diferentes. En la mecánica cuántica, el tiempo es universal y absoluto; sus tics constantes dictan los enredos en evolución entre las partículas. Pero en general la relatividad (teoría de la gravedad de Albert Einstein), el tiempo es relativo y dinámico, una dimensión que está inextricablemente entretejida con las direcciones X, Y y Z en un tejido de “espacio-tiempo” de cuatro dimensiones. Problema de tiempo de la gravedad cuántica | Quanta Magazine

Conciliar el tiempo universal de Newton y el tiempo relativo idiota de Einstein en el mundo esquizofrénico de Einstein es equivalente a reconciliar 2 + 2 = 4 y 2 + 2 = 5 en el mundo de Big Brother:

Incertidumbre cósmica: ¿pasa el tiempo en ambos sentidos? “En la teoría cuántica, un” reloj maestro “marca en algún lugar del universo, midiendo todos los procesos. Pero en la relatividad de Einstein, el tiempo está distorsionado por el movimiento y la gravedad, por lo que los relojes no necesariamente coinciden en cómo está pasando, lo que significa cualquier el reloj maestro debe, de manera algo inverosímil, estar fuera del universo “.

¿Cuáles son las lecciones de los fundamentos cuánticos para la gravedad cuántica? Instituto Perimetral: “La mecánica cuántica tiene una cosa, el tiempo, que es absoluta. Pero la relatividad general nos dice que el espacio y el tiempo son dinámicos, por lo que existe una gran contradicción allí. Entonces, la pregunta es si la gravedad cuántica puede formularse en un contexto donde la mecánica cuántica todavía tiene tiempo absoluto?

Un reloj autointerferente como testigo de “qué camino” “En la teoría general de la relatividad de Einstein, el tiempo depende localmente de la gravedad; en la teoría cuántica estándar, el tiempo es global: todos los relojes” marcan “uniformemente”.

http://arxiv.org/pdf/gr-qc/06100… “Por un lado, el tiempo en mecánica cuántica es un tiempo newtoniano, es decir, un tiempo absoluto. De hecho, los dos métodos principales de cuantización, a saber, la cuantización canónica El método debido al método integral de la trayectoria de Dirac y Feynman se basa en restricciones clásicas que se convierten en operadores que aniquilan los estados físicos y en la suma de todas las trayectorias clásicas posibles, respectivamente. Por lo tanto, ambos métodos de cuantificación dependen del tiempo global y absoluto de Newton. ] La transición a las teorías de campos cuánticos relativistas (especiales) se puede realizar reemplazando el tiempo newtoniano absoluto único por un conjunto de parámetros temporales asociados a la familia naturalmente distinguida de marcos de inercia relativistas “.

Problemas conceptuales en la gravedad cuántica y la cosmología cuántica “En la mecánica cuántica, el tiempo es absoluto. El parámetro que ocurre en la ecuación de Schrödinger se ha heredado directamente de la mecánica newtoniana y no se convierte en un operador. En la teoría cuántica de campos, el tiempo por sí solo ya no es absoluto, pero el espacio-tiempo de cuatro dimensiones es; constituye la estructura de fondo fija sobre la que actúan los campos dinámicos. GR es de una naturaleza muy diferente. Según las ecuaciones de Einstein (2), el espacio-tiempo es dinámico, actuando de una manera complicada con impulso de energía de la materia y consigo mismo. Los conceptos de tiempo (espacio-tiempo) en la teoría cuántica y GR son, por lo tanto, drásticamente diferentes y no pueden ser fundamentalmente verdaderos “.

Pentcho Valev

Ni la teoría de cuerdas ni la gravedad cuántica de bucles han tenido éxito. Pero, de hecho, no existe un problema real de la gravedad cuántica, porque hay una manera simple de cuantificarlo: el enfoque teórico de campo. Utiliza GR en coordenadas armónicas, lo que significa esencialmente GR con un fondo fijo. Esto elimina todos los problemas conceptuales (irresolubles) relacionados con la independencia de fondo de GR. El problema restante es la no renormalización, pero esto no es un problema si uno acepta que la teoría resultante es solo una aproximación de gran distancia, que se invalida por debajo de una longitud crítica.

Esta sería una teoría cuántica estándar, y daría las ecuaciones de GR de Einstein como el límite clásico, por lo que sería lo que uno necesita para QG. Los científicos lo rechazan por razones metafísicas: la independencia de fondo se considera una visión profunda de GR que de ninguna manera se debe renunciar. Y, por supuesto, alguna teoría del “espacio-tiempo” no puede ser una teoría que simplemente se vuelva inválida para distancias pequeñas: debe ser cierta para todas las distancias, una vez que define qué es el espacio.

Entonces, se fusionarán. Todo lo que hay que hacer para fusionarlos es abandonar esas ilusiones metafísicas. Pero el resultado no sería impresionante. Algunas ilusiones metafísicas abandonadas no son grandes noticias.

Para más información vea los problemas de cuantificación de GR.

Ya están fusionados.

Tienes Mecánica Cuántica Relativista , que combina la Relatividad Especial en Mecánica Cuántica. Paul Dirac fusionó la Relatividad Especial y la Mecánica Cuántica con su ecuación, que describe los comportamientos de las partículas de espín [math] \ frac {1} {2} [/ math] como los electrones.

Entonces, tienes Mecánica cuántica no relativista , que no combina la relatividad de Einstein, sino más bien la relatividad galileana y los efectos cuánticos a bajas energías.

Hay condiciones que ni la relatividad general ni la mecánica cuántica son adecuadas para explicar. Lo que se necesita es una nueva teoría cuyo límite en situaciones no relativistas es QM y cuyo límite en situaciones no GR es QM.

Hay algunos candidatos, por ejemplo. Teoría de cuerdas – Wikipedia, Gravedad cuántica de bucle – Wikipedia, sin embargo, se requiere más que encontrar una teoría con los casos límite apropiados. También se debe realizar un experimento que, en principio, podría falsificar la teoría.

He leído sobre una idea controvertida de que tal experimento no es necesario:

¿La ciencia necesita falsabilidad?

y no podría estar más desanimado al escucharlo.

¿Con que resultado? Bueno, entre otras cosas, una mejor predicción de los espectros atómicos, más particularmente los espectros de iones altamente cargados. Ver, por ejemplo, http://iopscience.iop.org/articl

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