Dado que todos los campos cuánticos tienen curvas de energía y energía espacio-temporales, ¿podría ser que, en un nivel más profundo, todas las fuerzas fundamentales son diferentes manifestaciones de la gravedad?

Aproximadamente si.

(Observación: el resto del texto es mi humilde opinión).

¿Por qué aproximadamente? La gravedad es el nombre de un efecto específico que describiste en tu primera oración (bueno, es una de sus “interpretaciones”). El mejor modelo matemático / físico que conocemos actualmente está dado por la relatividad general y ofrece predicciones cuantitativas válidas en un rango de escalas macroscópicas. Sin embargo, no logra modelar con precisión las interacciones microscópicas (a nivel cuántico) y a escala galáctica (materia oscura, por ejemplo).

¿Cuáles son las otras “fuerzas”? Bueno, se distinguen por los efectos que modelan; por ejemplo, el campo electrostático se describe por su influencia esféricamente simétrica a los objetos circundantes en el espacio tridimensional (estático), mientras que su variante dinámica (el campo electromagnético) es, por así decirlo , esféricamente simétrica en el espacio-tiempo de cuatro dimensiones (como en la relatividad especial). Otras fuerzas (débiles, fuertes) tienen geometrías más complejas para las simetrías que las modelan y estas geometrías están modeladas por sus Lagrangianos apropiados (sí, son esencialmente transformaciones geométricas en fase o cualquier espacio matemático).

Pero en primer lugar, todo lo que hemos estado buscando aquí es un método reproducible para encontrar estas dependencias “geométricas”, para relatar algo que sucede aquí y allá, aquí y allá. La mecánica cuántica y sus sucesores nos dicen que todo sucede en “bits”, es decir, cuantos y casi todo lo que tenemos es su probabilidad de que ocurra. En cierto modo, estamos hablando de una geometría “probabilística” en la que es más probable que ocurra algo aquí que allá. (¿Geometría probabilística? Eh, esa es la forma en que manejamos la física ahora, te haya gustado o no).

Observe aquí que ubicamos todo en una noción macroscópica de espacio-tiempo de cuatro dimensiones. Es una imagen válida (modelo) cuando hay muchas partículas involucradas, y podemos decir que su marco de referencia (es decir, espacio-tiempo) está bien definido. Sin embargo, cuando se trata de pocas partículas, se comportan de forma mecánica cuántica y su marco de referencia no está tan estrictamente definido: estamos hablando de sus funciones de onda, es decir, sus configuraciones probables, ya que se comportan probabilísticamente entre muchas otras partículas.

El punto del párrafo anterior es señalar que el espacio-tiempo es solo un marco de referencia macroscópico virtual: su aparente continuidad implica que podemos interpretar nuestro entorno utilizando leyes matemáticas de geometría, sin embargo … En mi opinión, debería ser un tipo más discreto de “Geometría” que promedia una aparentemente continua, introduciendo probabilidades, etc.

. . .

Permítanme volver a la pista de su pregunta: es muy poco probable que un universo tenga una estructura bastante compleja que consista en muchos campos diferentes (o sus correspondientes portadores de partículas) que interactúen mutuamente como se modela actualmente en nuestras teorías. Es un modelo matemático, nuestra descripción incompleta actual de nuestro entorno y no hemos conocido una mejor.

Más bien, debe ser algo extremadamente simple, simple como un cambio aleatorio o similar de algo discreto que en grandes números se comporta como si fuera un espacio-tiempo tridimensional, interactuando aparentemente como un electrón o cualquier otra cosa en nuestros modelos (incompletos) . Varias fuerzas “virtuales” (efectos, manifestaciones), pero una sola causa: lo que estamos modelando son diferentes manifestaciones de la misma “fuerza” subyacente, llamándola gravedad o cualquier otra cosa. Esta es la idea detrás de una serie de teorías discretas independientes del fondo (LQG, conjuntos causales …), construir un universo de abajo hacia arriba, desde cero. Sin embargo, no son lo suficientemente maduros para competir con las teorías convencionales “maduras” como lo es el Modelo Estándar. Sin embargo, tal vez mañana, tal vez dentro de 50 años, ¿quién sabe?

Mientras tanto, lea una “interpretación” viable del espacio-tiempo al menos para mí: podría presentarle una imagen de cuán “virtual” es nuestro mundo y nuestra interpretación física actual.

Cualquier presencia de energía en el espacio-tiempo afecta la curvatura del espacio-tiempo. En los términos apropiados, cualquier energía afecta el tensor de energía de estrés del espacio-tiempo y el tensor de energía de estrés es la fuente real de gravedad o curvatura de espacio-tiempo en la Relatividad General, no solo la masa.

Pero estás poniendo la pregunta un poco al revés. No es que “todas las fuerzas fundamentales sean diferentes manifestaciones de la gravedad”, esa redacción parece darle a la gravedad un estado más fundamental y sugiere que otras fuerzas son simplemente manifestaciones diferentes de la misma.

Es al revés. Todas las fuerzas y partículas, en virtud de su energía, producen una curvatura en el espacio-tiempo que puede interpretarse como gravedad.

Según la física convencional, en los primeros instantes del universo, se postula que toda la energía ha estado en alguna forma unificada, una llamada superfuerza, que se descompuso rápidamente en las diferentes 4 fuerzas conocidas y casi inmediatamente en las partículas ( y antipartículas) del Modelo Estándar. Todos ellos, las partículas portadoras de fuerza y ​​las partículas de materia contribuyen al tensor de energía de estrés que dicta la geometría del espacio-tiempo.

No en la teoría del campo cuántico. En mi libro, imagino lo que habría pasado si Julian Schwinger se hubiera reunido con Albert Einstein para explicar su formulación de QFT. (Si desea comprender QFT sin ninguna matemática, y no puede pagar los $ 4.95 por la versión de libro electrónico, lea al menos el Capítulo 10 aquí.) Aquí está el extracto relevante:

Las sesiones son intensivas, con Einstein haciendo muchas preguntas de sondeo en el camino. Finalmente, Einstein dice: “Esta es realmente una teoría hermosa, pero parece que hay seis campos separados: cuatro campos de fuerza y ​​dos campos de materia. [El campo de Higgs no se conocía en ese momento.] Como saben, mi esperanza era encontrar un solo campo que comprenda todas las fuerzas y la materia. Esta teoría tuya no cumple con ese objetivo “.” Es cierto “, dice Schwinger,” pero puedo recordar lo que tu amigo Pauli dijo una vez: “Lo que Dios ha hecho pedazos, que nadie se una”. Si el Dios al que se refiere a menudo elige tener seis campos, no nos corresponde adivinarlo. Sí, hay seis campos diferentes, cada uno con sus propias propiedades y ecuaciones, pero así es como parece estar hecho el universo. Como Niels Bohr le dijo una vez: “No nos corresponde decirle a Dios qué hacer”.

“Muy bien”, dice Einstein, “puedo aceptar los seis campos, pero hay otro problema que me preocupa más y es la naturaleza probabilística de su teoría. Nunca he podido creer que Dios jugaría a los dados con el universo “.” Entiendo “, dice Schwinger,” y admito que QFT no ha resuelto el problema de la causalidad. Pero al menos ha localizado el aspecto de probabilidad en un solo evento llamado colapso cuántico, un evento que no está cubierto por las ecuaciones de QFT. Es decir [la expresión favorita de Schwinger], la QFT en sí misma es causal, pero solo nos lleva muy lejos. En algún momento ocurre un evento discontinuo que no está cubierto por la teoría. Es posible que en algún momento se desarrolle una teoría para el colapso cuántico y, después de todo, resulte ser causal. Por otro lado, puede ser que sea un proceso verdaderamente probabilístico, y tal vez Dios juegue a los dados con el universo. De cualquier manera, no resta valor a lo que QFT ha logrado “.

Einstein cede. Está cautivado por la elegancia de Schwinger y la solidez, tanto conceptual como matemática, de su teoría. Reconoce que QFT cumple sus deseos de una teoría de campo sin “armar lo que Dios ha desgarrado”. Aprecia la explicación que QFT proporciona para sus dos teorías de la relatividad. Luego anuncia al mundo que QFT es la teoría que ha estado buscando toda su vida. Por supuesto, esto cambia el rumbo y QFT se acepta en todas las comunidades físicas y públicas, restaurando la apreciación y comprensión popular de la ciencia que una vez existió en la época de Newton y Maxwell.

Pero eso no sucedió.

Esa es una suposición razonable, pero nadie ha podido resolver los detalles. Se han realizado esfuerzos desde ambos extremos:

  • Einstein y sus amigos intentaron y no lograron desarrollar una “teoría de campo unificado” basada en efectos geométricos como la gravedad.
  • Los teóricos cuánticos han intentado expandir la teoría del campo cuántico en una teoría de todo, y en un momento pensaron que tenían tres fuerzas incorporadas (electromagnética, débil, fuerte), pero tuvieron que alejarse de la fuerza fuerte y no están cerca de la gravedad ( a menos que escuche el exceso de confianza en la entrega de teóricos de cadena y bucle cuántico).

No, el campo gravitacional es la única acción simétrica de spin 2. Todas las demás acciones son acciones antisimétricas de giro 1 o acciones fermiónicas de giro 1/2 y giro 3/2.

Todas las acciones antisimétricas son completas no reducibles descritas por la 4D-Spacetime Gauge-Symmetry del Modelo Estándar: U (1) x SU (2) x SU (3). U (1) x SU (2) describe mezclado por el ángulo de Weinberg – Wikipedia el fotón U (1) que representa el (giro) 1 x (antisimétrico) 6 = 6 grados de libertad EM-field y SU (2) bosones débiles de la fuerza nuclear {W +, W-, Z}. La SU (3) Gauge-Symmetry describe a las 3 familias Fermi de Quarks como spin 3/2 siempre rodeado por un quuark Quark-Sea (no fermiones 1/2 spin con supuestamente incorrecta también dual llamada Isospin – Wikipedia). Todos los llamados Gluon: los Wikipedia deben analizarse como bosones de quark anti-quark spin 1 con diferentes valores de color anti-color para explicar el cambio de color de los quarks al interactuar con los gluones.

Lea también: ¡ QM compatible con CAP explicado!

En realidad, algo un poco diferente podría ser cierto:

la gravedad podría ser simplemente un efecto secundario de todas las otras fuerzas, y no tener realmente una existencia independiente.

Hace unos 20 años inventé una forma en que podría suceder, y pensé que era muy inteligente hasta que descubrí que Andrei Sakharov ya había inventado la misma idea 30 años antes de pensar en ella. Si buscas “Sakharov” en el índice del libro “Gravitación” de Misner, Thorne, Wheeler, aprenderás más sobre eso.

La naturaleza fundamental de la gravedad es realmente bastante desconocida, y la idea de Sakharov ciertamente parece seguir siendo posible hasta donde el conocimiento actual puede decirlo. Parece que no es una noción muy popular en este momento, pero eso podría ser solo una moda (o no) porque no hay evidencia experimental real para distinguir entre diferentes imágenes fundamentales rivales, además de las matemáticas de todos los rivales. Es muy poco riguroso.

No, la afirmación correcta es que todos los campos que tienen energía e impulso (es decir, todos los campos) actúan como fuentes de gravedad.

Si has visto la famosa ecuación de campo de Einstein, [matemáticas] R _ {\ mu \ nu} – \ frac {1} {2} Rg _ {\ mu \ nu} = 8 \ pi GT _ {\ mu \ nu} [/ matemáticas ], el lado izquierdo de esta ecuación es la gravedad (curvatura espacio-temporal). El lado derecho es todos los campos que producen gravedad, representados por su tensor de tensión-energía-momento.

Los objetos masivos curvan nuestro espacio vital. Los objetos que no poseen masa no deforman el continuo que los incorpora. Aún así, la masa se puede convertir en energía y viceversa. Ver: Quanta oscura redescubierta

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