¿Es plausible que sea imposible combinar la relatividad general con la mecánica cuántica?

Puede ser inútil porque no podemos entender cómo, pero tienen regiones superpuestas cuando ambas se aplicarían y en este punto falla. Es entonces cuando tenemos una gravedad súper fuerte (se aplica la relatividad general), en espacios pequeños (se aplica la teoría cuántica). Eso sucede a medida que nos acercamos a la longitud de Planck.

Se cree que la singularidad en un agujero negro se manejaría de alguna manera de gravedad cuántica, y no sería infinita. A medida que nos acercamos a él en un agujero negro, tenemos que aplicar la gravedad cuántica desconocida. Lo mismo es cierto muy temprano en el Universo.

Entonces la gente lo intenta de diferentes maneras: teoría de cuerdas, gravedad cuántica de bucles, otros. Ninguno tiene éxito hasta ahora, pero son matemáticamente consistentes, simplemente no hay mediciones o predicciones que hayan sido validadas.

Algo así, pero diferente, está sucediendo en los físicos que exploran la física más allá del Modelo Estándar Cuántico actual que abarca con éxito las 3 fuerzas distintas de la gravedad. El modelo estándar tiene algunos problemas que han llevado a las personas a creer que hay una nueva física en las energías más altas. Eso es lo que el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) está tratando de hacer. Todavía no ha encontrado ninguna física nueva (como nuevas partículas). La materia oscura se debe a una partícula aún desconocida, y sabemos que existe, por lo que hay una nueva física más allá del Modelo Estándar, que no tiene espacio para ello. Del mismo modo para la energía oscura. y hay otros problemas no resueltos, por lo que se cree que tenemos más por descubrir y, por lo tanto, nuevas teorías que abarcarán el Modelo Estándar, pero también esas nuevas partículas o lo que sean. Si vas mucho más alto, a trillios y trillones de energías más fuertes que el LHC, también deberíamos encontrar gravitones, la partícula de gravedad cuántica. Antes de eso, debajo de esas energías, podemos encontrar agujeros negros en miniatura y posiblemente espacios de dimensiones superiores (la teoría de cuerdas los predice, otros también), o en algunas observaciones cosmológicas, algunas cuerdas u otros restos exóticos del Big Bang, que requerirían algo de cuántica. explicación de la gravedad

La partícula que la gente dice olvida la gravedad cuántica, va a haber muchas otras partículas extrañas antes de llegar a energías tan altas.

Entonces, los físicos están buscando dónde piensan que pueden encontrar algo de física inexplicable que arrojaría luz sobre cuáles podrían ser las nuevas teorías. En todos los casos tendrán que ser consistentes con el Modelo Estándar en las energías que tenemos ahora y debajo, y la Relatividad General nuevamente para energías más bajas que donde la gravedad cuántica es necesaria para explicar las cosas.

Por lo tanto, es inútil si crees que nunca hay nada nuevo. De lo contrario, trata de ser inteligente con lo que buscas, y de eso se trata la ciencia. No inútil

Entonces, antes de preguntar si es plausible o no, debemos preguntarnos si es necesario.
La mejor razón sería idealmente un fenómeno observado experimentalmente que involucra regímenes donde ambas teorías son aplicables pero ninguna predice correctamente. La radiación de Hawking es una de esas candidatas. Otro es este experimento (cuyas conclusiones soy escéptico pero conozco a famosos teóricos de cuerdas que no son escépticos): http://arxiv.org/pdf/1304.0471v3 …
Por lo tanto, todavía no hay evidencia experimental de la señal de la pistola humeante. La mejor razón experimental es que sabemos que existen los agujeros negros. También está claro que la relatividad general falla en la singularidad.

Sin embargo, matemáticamente, existe una fuerte evidencia de que nuestras teorías son incompletas. En particular, la relatividad general es una teoría de la gravedad, se habla de que la gravedad depende de la energía de masa. Ahora la mecánica cuántica dice que la energía de masa es una cantidad “aleatoria”. Entonces la gravedad también debe ser aleatoria. Esto significa que fundamentalmente el espacio y el tiempo deben ser aleatorios. Hay una solución obvia, a saber, reemplazar la energía de masa con su promedio. Esto se llama gravedad semiclásica. Su mayor éxito es la radiación de Hawking. Mucha gente piensa que no es lo suficientemente bueno. (Relacionado con el experimento al que aludí anteriormente).

En cualquier caso, hay buena evidencia matemática de que la gravedad debe cuantificarse. Si aplica la maquinaria habitual de cuantificación de cosas a la gravedad, fallará debido a una razón fundamental llamada renormalización. Dado que este es un tema fundamental (algunos piensan que se debe a la naturaleza puntual de las partículas), es tentador esperar que de hecho sea plausible cuantificar la gravedad.
Personalmente, me sorprenderá si es imposible cuantificar la gravedad.

Hay varios enfoques competitivos. Una prometedora parece ser la teoría de las supercuerdas. (Reemplace las partículas puntuales por cuerdas, tratando de abordar la renormalización de frente.) Solo el tiempo lo dirá ……

Creo que es engañoso pensar que la mecánica cuántica no puede conciliarse con la relatividad general, por varias razones.

Primero, la mecánica cuántica ni siquiera puede reconciliarse con una relatividad especial. Tampoco explica la creación y aniquilación de partículas. Es por eso que, hace más de siete décadas (!!!), el mundo pasó de la mecánica cuántica a la teoría cuántica de campos . Lo cual, entre otras cosas, es completamente relativista.

La teoría de campo cuántico no solo funciona dentro del contexto de la relatividad especial, también es posible hacer teoría de campo cuántico sobre la geometría de fondo curvada de la relatividad general. Sí, es complicado, sí, lleva a algunas conclusiones sorprendentes (por ejemplo, que dos observadores pueden no estar de acuerdo con el contenido de partículas observado) pero se puede hacer y funciona bien.

Donde las cosas fallan es cuando tratamos de explicar la gravedad en el contexto de la teoría cuántica. Las ecuaciones de campo de Einstein, simbólicamente, establecen que = . El lado izquierdo es una cantidad puramente geométrica. El lado derecho proviene de campos de materia. Si esos campos de materia son, de hecho, campos cuánticos, el lado derecho no tiene valores numéricos: más bien, es en forma de variables no conmutativas (también conocidas como operadores). Sin embargo, el lado izquierdo sigue siendo un Conjunto de números. Pero esto significa que las ecuaciones de campo de Einstein ahora indican, = , lo que por supuesto es imposible. Por lo tanto, hay que hacer algo.

Lo más simple que se puede hacer es una modificación ad-hoc de la teoría de Einstein: reemplazar el lado derecho con su llamado valor de expectativa. Eso sería un conjunto de números y todo está bien: este enfoque, llamado gravedad semiclásica, funciona en casi todas partes con casi perfección. Dos excepciones (ambas probablemente para siempre más allá del reino que podemos observar) serían el universo primitivo extremo y la proximidad de la singularidad dentro del horizonte de eventos de un agujero negro.

Aún así, la gravedad semiclásica es teóricamente insatisfactoria. Sería mucho mejor si pudiéramos hacer a la curvatura del espacio-tiempo lo que hicimos para importar campos y “cuantizarlo”. Este es el punto donde nuestros intentos han fallado: el campo de gravedad métrico no conduce a la llamada teoría del campo cuántico renormalizable.

Una de las razones por las que es difícil resolver este problema es que la solución puede nunca ser verificable por observación. Como dije anteriormente, la gravedad semiclásica funciona muy bien en todos los reinos accesibles a través de la observación. Un corolario, entonces, es que es imposible distinguir entre teorías rivales siempre y cuando ambas den una gravedad semiclásica en una aproximación.

Entonces, en ese sentido, es concebible (aunque el pensamiento sea deprimente) que nunca sepamos con certeza la verdadera naturaleza de la gravedad. No porque no podamos conciliar la gravedad con la teoría cuántica (la gravedad semiclásica en sí misma es una teoría tan reconciliada) sino porque nunca tendremos datos de observación que nos puedan decir qué enfoque es el correcto.

© 2016 Eugene Bunt

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La gravedad es un cambio en el movimiento uniforme. Albert Einstein dijo que no se puede distinguir desde el interior de un elevador sin ventanas si se encuentra en un elevador acelerador en el espacio profundo alejado de toda influencia gravitacional, o en un campo gravitacional. La fuerza centrífuga es un cambio en el movimiento uniforme de la masa restringida a una trayectoria circular, pero se puede identificar usando un giroscopio desde el interior de un elevador sellado sometido a la fuerza centrípeta de una cuerda que lo sujeta a la trayectoria circular.

Entonces, ¿cómo puede ser que la fuerza gravitacional, que emana de un orbe esférico, sea indistinguible de un elevador acelerador y al mismo tiempo sea similar a la fuerza centrífuga? Todos estamos familiarizados con el momento, el cambio en el momento demora el cambio en la velocidad. Un objeto en movimiento no solo se detiene abruptamente al contacto con una superficie, sino que tiene el poder de penetrar con respecto a su velocidad. Sir Isaac Newton dijo que nos movemos libremente por el espacio sin fricción , y que un objeto en movimiento tiende a permanecer en movimiento a menos que una fuerza externa actúe sobre él. ¿Cómo podemos conciliar estos axiomas y dónde nos llevará?

Einstein nos dio la respuesta a la gravedad, deformado espacio / tiempo. Y le dijo dónde buscarlo, la curvatura de la luz en un campo gravitacional. El 19 de mayo de 1919, el astrónomo Arthur Eddington tomó una fotografía de una constelación que se alineó detrás del Sol durante un eclipse solar, y confirmó la predicción de Einstein sobre la curvatura de la luz en un campo gravitacional. Las imágenes de estrellas de fondo se alejaron del Sol, como si estuvieras viendo la constelación a través de una gran lente positiva. Einstein describió la mecánica de esta observación al imaginar una serie de ascensores saliendo de la superficie del Sol; la luz ingresa al elevador en un nivel más alto en el lado más alejado, y luego sale en un nivel más bajo en el lado más cercano a nosotros. A medida que la luz atraviesa ascensor tras ascensor, su trayectoria se dobla para que las imágenes de la estrella parezcan estar en un ángulo mayor lejos del Sol (” La evolución de la física ” © 1938 por Albert Einstein y Leopold Infeld página 220).

El tiempo es el segundo factor en este enigma. Los elementos se pueden identificar por la luz que irradian debido al número y posición únicos de electrones en sus niveles de capa de energía de electrones donde los fotones son absorbidos y emitidos, lo que resulta en líneas espectrales oscuras que distinguen cada elemento. Usando estas líneas espectrales como marcadores de longitud de onda de luz; las ondas de luz cambian de color rojo para cada elemento cuando proviene de una estrella masiva, esto significa que la luz de elementos específicos viaja más lejos en una longitud comparable cuando proviene del ritmo de tiempo más lento de una estrella masiva. La estructura del espacio se estira como se ilustra en los diagramas de incrustación gravitacional en el centro de masa, permitiendo que la luz y la materia se muevan más / más rápido al ritmo de tiempo comparativamente más rápido que rodea la masa. La gravedad es el resultado de moverse más lejos / más rápido a través de los ascensores ascendentes hacia el ritmo de tiempo más lento y luego ser detenido por la superficie del planeta, el cambio en el momento demora el cambio en la velocidad, que se siente como desaceleración / gravedad. La gravedad es la energía cinética del momento.

Estos elevadores de espacio ascendentes de múltiples fuentes locales pueden fluir entre sí y mejorar el efecto de los demás, haciendo que las galaxias giren como una sola unidad; una galaxia gira como si hubiera dibujado las estrellas en este papel, luego gira el papel, de lo contrario la galaxia perdería su forma en una sola rotación. En una galaxia espiral, las estrellas se mueven a través de los flujos cruzados (hacia atrás y hacia adelante) del espacio al mismo tiempo, aumentando su energía cinética (la materia oscura que falta) y manteniendo la galaxia en un paso de bloqueo a velocidades inesperadas en relación con lo que esperamos ; Una mayor velocidad para mantener las órbitas externas. El impulso generado al moverse por el espacio se debilita más rápidamente que el impulso creado, causando la expansión acelerada del universo. Donde más materia se congrega, se proporciona más espacio causando una distribución homogénea de la materia en todo el universo.

El momento de la materia tiene una correspondencia con la velocidad a la que se adquiere la luz en las capas de energía electrónica de un átomo. Los electrones se mueven de una capa de energía a la siguiente en saltos sin ocupar ninguna posición entre esos niveles de capa (Max Planck, la catástrofe ultravioleta y el comienzo de la mecánica cuántica ). La distancia del nivel de capa de energía de electrones desde el núcleo de un átomo al cuarto nivel hay múltiplos de 5.29 * 10 ^ -11 veces 2, 8, 18, 32, más allá del cuarto nivel, los números no se han establecido. El número de electrones en estos niveles de capa corresponde a 2n ^ 2 donde n es el número de capa que comienza desde el más cercano al núcleo, o, 2, 8, 18, 32. Un fotón sin masa parecería ser un movimiento de pulso de onda cuadrada de segmentos espaciales, debido a la forma en que los electrones se mueven de una posición a la siguiente sin ocupar espacio entre las posiciones. Un fotón tiene dos dimensiones, longitud y altura sin un elemento de tiempo.

Einstein también señaló que es peculiar que la masa inercial sea equivalente a la masa gravitacional.

En la página 202, en el libro, The Evolution of Physics , de Albert Einstein y Leopold Infeld, hay una tabla de distancia de un objeto que cae desde una torre con una altura de 256 pies; La piedra llega al suelo en cuatro segundos.

Tiempo en segundos, elevación en pies

0, 256

1, 240

2, 192

3, 112

4, 0

Divide la elevación entre 8; los resultados son 32, 30, 24, 14 y 0. Las diferencias entre los números son 2, 6, 10 y 14. Sume las diferencias y obtendrá 2, 8, 18 y 32. La similitud en la progresión numérica sugiere que existe una correspondencia entre los niveles de capa de energía de electrones y la aceleración en un campo gravitacional.

Los niveles de la capa de energía de los electrones son donde los fotones son absorbidos y emitidos. Hay un lapso de tiempo a medida que el átomo procesa el tamaño y la dirección agregados que determinan la cantidad y la dirección de la energía cinética en el momento.

La gravedad es simplemente el impulso provocado al moverse a través de longitudes desiguales de espacio, en un período de tiempo desigual hacia la dirección de una masa mayor.

Parece que la gravedad de la relatividad general tiene una conexión con los paquetes de energía cuántica de Max Planck.

El hecho mismo de la existencia demuestra que la relatividad general y la mecánica cuántica se combinan , tanto la mecánica de operación dentro de un átomo se combina con la mecánica de la operación de los átomos. Juntos, describen cómo funciona el universo. Es importante destacar que el estado actual de comprensión de cómo funciona esa combinación, en el lenguaje de la física, aún no se ha observado.

Piénselo de esta manera: Einstein, dentro de su capacidad de imaginación, observó que la energía es igual a la masa multiplicada por la velocidad de la luz por segundo por segundo. Einstein no creó la relatividad general, eso fue obra de la Madre Naturaleza. La relatividad general existió en el momento en que la masa apareció por primera vez en el universo hace 13.700 millones de años. El trabajo de Einstein fue definir la relación de energía y masa a través de la velocidad de la luz en el lenguaje de la física.

Del mismo modo, mira a Darwin. Darwin no creó la evolución. La evolución cósmica comenzó en el momento de la existencia. La evolución de las especies en la Tierra comenzó en el momento en que nació la primera célula orgánica, hace miles de millones de años. Darwin observó la evolución de las especies y describió esa observación en el lenguaje de la biología.

Hay muchas incógnitas, y un número desconocido de incógnitas, que conforman la existencia del universo. ¿Existe una escala de mecánica que comprenda la comprensión actual de las partículas cuánticas; ¿Qué se sabrá de la energía oscura y la materia oscura? Ambos también han existido desde el principio de los tiempos a la espera de ser observados, descritos y definidos.

En sus formas actuales (teoría cuántica de campos y relatividad general con expansión acelerada), sí, es probable.

Al leer otra pregunta de Quora, vi que (¿algunos / muchos / la mayoría?) Los físicos todavía están colgados con la esperanza del determinismo. En la teoría cuántica, esto significa una “función de onda del universo entero” que evoluciona de manera predecible (si supiéramos de qué se trata y tuviéramos suficiente poder de cómputo).

El problema con esa noción es que, informativamente, NO existe un “universo entero”. La teoría cuántica (QT) en su forma actual más probada incorpora relatividad especial. Pero en SR la información viaja no más rápido que c.

Observacionalmente, la expansión del universo se está acelerando y, además, su extensión lineal actual es más de 100 veces mayor de lo que puede ser visible para los telescopios.

Esto significa que los eventos “están” ocurriendo en el universo remoto que nunca sabremos. Y por “nosotros” me refiero a todo lo que nos rodea.

El determinismo no comprende lo incognoscible, tampoco lo hace una forma determinista de QT.

La situación empeora: incluso en la parte cercana del universo visible, los eventos no se pueden conocer hasta que nos llega su información. (El entrelazamiento cuántico también está sujeto a esta limitación de velocidad, en la práctica).

En consecuencia, las funciones de onda (que encapsulan información sobre un sistema) son necesariamente incompletas incluso para sistemas pequeños.

¿Cómo trata QT con funciones de onda incompletas? No lo hace.

Hay otros problemas en QT, pero esos son los principales problemas con la esperanza de integrarlo con una teoría del universo.

Por supuesto, GR también es una teoría determinista y, por lo tanto, tiene el mismo defecto fundamental.

No me malinterpreten, estas teorías han sido probadas y encontradas maravillosamente precisas donde son aplicables, en el ámbito de la información suficiente, pero no se puede esperar que funcionen más allá de eso.

Lo que la física necesita es una teoría de la información subyacente que pueda representar información incompleta y, por lo tanto, permita que nuestras teorías aborden este hecho con toda humildad.

En resumen, tanto QT como GR son modelos excelentes para lo que hemos observado, pero esencialmente ambos están equivocados, porque una suposición central de los físicos es un error evidente.

Mi opinión es que ambos necesitan modificarse. Para mí, hay una serie de problemas que son discretos, es decir, dos partes tienden a excluirse entre sí. Ejemplo: la mecánica cuántica tiende a depender del fondo, la relatividad no tiene un fondo preferido. En relatividad, Einstein relacionó efectivamente la densidad de materia / energía con la geometría (de ahí el “espacio-tiempo deformado”). Necesitaba esto para que la dinámica funcionara, tal vez hay otra forma, pero hasta ahora nadie parece haberlo hecho, y de alguna manera es dimensionalmente poco sólido. Por lo tanto, la teoría se ha adaptado y funciona en su dominio, pero lo hace al no explicar las preguntas clave. Hace que la dinámica funcione, y no hay duda de que es valiosa, pero lo que causa la gravedad está enterrado.

Sin embargo, en mi opinión, será posible tener una teoría general, pero para llegar a ella tenemos una mayor comprensión. Recuerda esto: hasta que apareció Newton, nadie entendía la mecánica celeste, y Newton tardó bastante tiempo en llegar, y Newton fue uno de los mejores físicos de la historia. Ahora, los estudiantes pasan aproximadamente una hora tratando de entender su teoría (aunque lo bien que lo hagan es una cuestión de opinión). Mi punto es que, una vez que se encuentre la respuesta, sospecho que todos dirán, ¿qué tomó tanto tiempo? La respuesta, por supuesto, es que nadie pensó en algún punto clave. Siéntase libre de probar: Estocolmo lo llamará si lo hace.

No, no es plausible. Las leyes de la mecánica cuántica no se detienen porque eres grande o rápido, y las reglas de la relatividad no se deben a que eres pequeño. Como es, la mecánica cuántica tiene que considerar la relatividad, pero no puede hacerlo en todos los casos.
El simple hecho del asunto es que hay escenarios en el universo donde ambos conjuntos de reglas tienen relevancia. Nuestra ingenua forma de combinarlos produce resultados sin sentido, pero el escenario es posible. Algo sucederá en ello. Cualesquiera que sean las reglas que lo gobiernan, son las mismas reglas que gobiernan todo lo demás, por lo que cubrirá la mecánica cuántica, la relatividad y su sección.

No es plausible que sea imposible combinar GR con QM (o Quantum Field Theory). Digo esto con absoluta certeza porque su unificación ya se ha logrado fuera de la academia de física.

Los físicos sostienen ciertas nociones que les impiden descubrir la teoría de todo … Aquí hay un ensayo de las diez razones principales por las cuales los físicos no han encontrado el TOE.

La teoría de todo … ¿Qué tardó tanto?

La teoría de todo de Gordon ha sido publicada independientemente de la academia de física. Presenta el modelo apropiado del universo. Las matemáticas derivadas del Modelo Gordon corrigen los postulados utilizados para derivar GR y QFT permitiendo su unificación.

La teoría de todo de Gordon revela una jerarquía de energía expresada por la ecuación de DIOS …

El valor de G solo puede ser 2, 1 y 0. Cuando G = 2, la energía E2 es la energía asociada con partículas que contienen masa. Cuando G = 1, la energía E1 es la energía contenida en la luz (fotones). Cuando G = 0, la energía E0 es la energía del medio espacio-temporal. Solo la energía E0 existía antes del Big Bang. La mayor parte de la energía permaneció en forma de espacio-tiempo después del Big Bang con solo algo de energía involucrada en la formación de partículas en el espacio-tiempo de los estados de mayor energía de Gordon.

1. La mecánica cuántica aún no está del todo bien. Entonces, no se combinan.
2. La relatividad general no está del todo bien, todavía. Entonces, no se combinan.

¿Es posible combinar cemento con veneno para producir un pastel comestible? No como entiendo el cemento y el veneno. Lo mismo con GR y QM.

He podido combinar la mecánica cuántica con la relatividad especial, y he obtenido resultados interesantes relacionados con la gravedad. La respuesta de Jack Bidnik a ¿Qué hace que un electrón y un protón se opongan a las cargas eléctricas?

Con la mayor certeza, tendría que decir “Probablemente NO … creo” (es una referencia al principio de incertidumbre, ¿entiendes?). Para que los dos sean congruentes, sus efectos tendrían que estar completamente aislados espacialmente en espacios dimensionales separados que no se superponen en absoluto. Ahora, esto es probablemente parcialmente cierto en el sentido de que existen aspectos de QM que existen en dimensiones que probablemente no se vean afectadas por la gravedad. Pero también es cierto que hay QM y efectos gravitacionales presentes en nuestro espacio-tiempo observable. Esto significa que, aunque las fuerzas son muy diferentes en sus respectivas escalas, ciertamente coexisten de alguna manera.

El problema de combinar los dos tiene más que ver con nuestra falta de comprensión de ambos que con la peculiar naturaleza de ambos. Tenemos una interpretación muy peculiar de QM y una comprensión casi inexistente de la fuente de gravedad. Nuestra interpretación de las matemáticas es probabilística por un lado y determinista por el otro.

En otras palabras, es un problema de nuestra comprensión, no los fundamentos de las matemáticas subyacentes.

Es muy probable que haya una teoría que explique todo mejor que las actuales y que:

a) Está de acuerdo con la mecánica cuántica a escala y en el contexto de la química actual y la física de estado sólido que hacemos.

b) Está de acuerdo con la relatividad general y la relatividad especial en los contextos apropiados

c) Concuerda con la mecánica clásica como velocidades lentas y objetos a escala humana que ocurren comúnmente naturalmente en la superficie de la tierra.

Hay casi cero posibilidades de que las teorías actuales sean irreconciliables, pero el 100% de probabilidades de que ambas estén ‘equivocadas’ en algunos contextos oscuros. Son aproximaciones y eso nunca debe olvidarse.

Randall Mills dice que tiene el ajuste perfecto. http://brilliantlightpower.com/w …

Y tiene un software de simulación a prueba. Todo gratis.

Posible, pero poco probable. Encontraremos algo para unificar los dos, incluso si tenemos que inventarlo. 😉