¿Cambiar los campos magnéticos y eléctricos hace que el espacio-tiempo se deforme?

Sí, como otros ya han señalado, el campo magnético tiene energía y, por lo tanto, actúa como una fuente de gravedad que, según la Teoría General de la Relatividad, dobla el espacio-tiempo.

Aparte de esta “trivialidad” (porque todos los campos tienen energía y, por lo tanto, doblan el espacio-tiempo) y la influencia indirecta (por gravedad) en la geometría del espacio-tiempo, la pregunta más interesante es si el campo electromagnético puede afectar directamente el espacio. -tiempo similar a la forma en que el campo gravitacional afecta la geometría riemanniana causando curvatura. Después del descubrimiento de la teoría general de la relatividad, esta pregunta preocupó a Albert Einstein el resto de su vida.

Ha habido numerosos intentos semi exitosos de describir el campo electromagnético a través de la geometría por el propio Einstein y muchos otros. Estos incluyeron la descripción del campo electromagnético como una torsión del espacio-tiempo, como parte antisimétrica del tensor métrico, como no métrica de la conexión Afina (que creo que describe correctamente el campo gravitacional) o mediante una dimensión extra, como en Kluza-Klein de 5 dimensiones. teoría. A pesar de todo este esfuerzo, hoy no existe una teoría de campo unificado universalmente aceptada.

En estos días, los esfuerzos para unir la gravedad con el electromagnetismo en una teoría unificada clásica se han abandonado en gran medida a favor de la teoría unificada del campo cuántico, llamada Teoría del Todo. En la actualidad, los principales candidatos para dicha teoría son la teoría de cuerdas y la gravedad cuántica de mirada, entre otros.

La mejor manera de responder esta pregunta es usar la teoría semiclásica de la gravedad, es decir, las ecuaciones de Einstein
[matemáticas] G _ {\ mu \ nu} = 8 \ pi G \ langle T _ {\ mu \ nu} \ rangle [/ matemáticas]
donde el paréntesis indica el valor esperado con respecto a algún estado cuántico. Hablando de imanes y campo magnético, de hecho pueden curvar espacio-tiempo, ya que el campo magnético aparece en el lado derecho de las ecuaciones de Einstein. Sin embargo, el símbolo G, la constante de newton, es bastante pequeño y, por lo tanto, necesitaría inmensos campos magnéticos para producir consecuencias observables.

Una lectura interesante sobre el tema es [1504.00333] Cómo los bucles y solenoides actuales curvan el espacio-tiempo, donde muestran cómo un campo magnético generado por un solenoide puede curvar el espacio-tiempo.

Creo que puede estar mal informado. La luz (toda radiación electromagnética) es de hecho ” una manifestación de campos electromagnéticos cambiantes “, pero AFAIK no “deforma el espacio-tiempo”. En teoría, la deformación del espacio-tiempo es el resultado de la Masa , que crea un Campo Gravitacional centrado en esa masa. Los fotones (la manifestación de la luz de “partículas”) no tienen masa, pero siguen una Geodésica en el “espacio-tiempo deformado” creado ( es decir , parece estar “doblado”) por objetos masivos en su camino (predicho por John Michell (en 1784), olvidado, revivido en la Relatividad general de Einstein (1915), y verificado por Arthur Eddington (1919)).

Entonces, en lugar de crear deformaciones espaciales, la luz los sigue obedientemente (similar a cómo la luna sigue una línea recta (geodésica) en el espacio deformado por la Tierra).

Esa es una pregunta muy complicada. La energía electromagnética contribuye a la curvatura del espacio-tiempo, al igual que cualquier otra forma de energía ( es decir, ‘masa’), y la curvatura del espacio-tiempo también afecta la geometría de los campos y su propagación. Un ejemplo es la trayectoria de un fotón (una partícula de ‘luz’), que se ha desviado por la gravedad exactamente como lo predice la relatividad general.

Sin embargo, tenga en cuenta que no existe una teoría generalmente aceptada que explique tanto la gravedad como el electromagnetismo (es decir, una ‘teoría unificada’), por lo que no sabemos completamente cómo interactúan / trabajan juntos. Nuestro marco actual (‘electrodinámica cuántica’) describe la electricidad y el magnetismo como campos en la parte superior de un espacio-tiempo (posiblemente curvo). Es decir, el espacio-tiempo se trata de manera diferente al electromagnetismo.

La energía deforma el espacio-tiempo. La luz es una forma de energía. Así, la luz deforma el espacio-tiempo. No es necesario profundizar en la teoría electromagnética, solo un poco.