¿Puede haber múltiples campos en un solo punto en el espacio-tiempo?

Absolutamente. Es por esto que las interacciones locales entre campos son posibles, es decir (en términos generales) el término genérico de interacción:

e ( x ) e ( x ) * A ( x )

es una función local del punto x , y da lugar al vértice:

Tal término de interacción aparece en la Electrodinámica Cuántica, donde e ( x) es el campo de electrones (e ( x ) * es el campo anti-electrón / positrón) y A ( x ) es el campo electromagnético (cuyos cuantos son fotones)

Que las interacciones son locales, precisamente de esta manera, es lo que asegura que la teoría cuántica de campos sea consistente con la teoría de la relatividad especial de Einstein . Si no fuera posible tener múltiples campos soportados en un punto, las teorías tendrían que ser no interactivas (es decir, no podrían describir la naturaleza, ya que sabemos que las partículas elementales interactúan) o las interacciones tendrían que ser inversamente no local, como el término de interacción (que acabo de inventar):

e ( x ) e ( y ) * A ( xy )

que depende no localmente de dos puntos (aquí x e y , nuevamente con dependencia que acabo de inventar; este no es el ejemplo más simple). El problema con eso es que permitiría una acción instantánea como una distancia, es decir , la propagación de información localmente más rápido que la luz. Esto contradeciría rotundamente la relatividad especial, por lo que la propiedad de las interacciones locales es crucial.

Por supuesto. Piense, por ejemplo, en cuántos fotones se emiten desde la lámpara de su habitación. Si ve cada fotón como un cuanto del campo electromagnético, como yo, entonces piense cuántos campos se superponen, por así decirlo, en cada punto. O piense en el átomo, con sus campos de protones y neutrones, campos de electrones, campos EM, sin mencionar los campos gravitacionales, que están todos presentes y, al menos en cierto grado, superpuestos entre sí.

Sí, puede haber múltiples campos actuando sobre un objeto simultáneamente.

Una partícula y la energía relacionada con esa partícula ocupa un volumen de espacio. Deberíamos pensar en una partícula y su energía circundante como un solo sistema. Una forma elegante de decir dualidad onda-partícula.

Un campo es siempre un fenómeno extendido (o energía de difusión de usted lo hará). Los objetos pueden interactuar a distancia.

Recomiendo que no pensemos que un campo es una sustancia de algún tipo. Creo que eso es lo que realmente pregunta tu pregunta. ¿Pueden estas sustencias ocupar el mismo espacio o tienen reglas de exclusión? Entonces estoy explicando que un campo no es una sustancia. Es energía así como las partículas son energía.

Lo siento si mi explicación no es útil. Creo que la ciencia está progresando mucho desde la visión clásica de los campos y el pensamiento con nuevas explicaciones. Un paso en la dirección correcta.

Me gusta especialmente el concepto de describir campos como mecánica y ondas continuas.

Campo (física) – Wikipedia

¿Puede haber múltiples campos en un solo punto en el espacio-tiempo?

Bueno, cada campo está presente en el punto del espacio, por eso es un campo.

Hay múltiples campos (electromagnéticos, gravitacionales, Higgs, campos de partículas, etc.), entonces sí.

Si.

Teniendo en cuenta que un “campo” es una abstracción matemática: es posible describir la física en una región del espacio-tiempo utilizando más de uno de ellos definido sobre ese regeon. Los campos no tienen forma física o sustancia, por lo que no tienen que obedecer la regla sobre “no hay dos objetos que puedan ocupar el mismo espacio al mismo tiempo”.

Más precisamente, un punto puede asociarse con más de un campo de la misma manera que un objeto en el punto puede viajar en más de una dirección. Es decir, podemos dividir un solo campo en muchos campos componentes … cada uno de los cuales es un campo en sí mismo.

También hay campos en el sentido de “campos de fuerza” … puede haber hasta cuatro fuerzas fundamentales que actúan sobre un objeto, por lo que puede haber hasta cuatro campos de fuerza fundamentales en un punto en el espacio-tiempo.

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