¿Es la gravedad un campo en sí mismo o es el efecto general de cualquier otro campo que doble el espacio-tiempo?

La gravedad aún no se ha incorporado en ninguna QFT convencional verificada experimentalmente.
Todos los intentos de unificar la gravedad con las teorías cuánticas han arrojado hasta el momento infinitos y respuestas absurdas, pero cualquier intento incluye la gravedad como teniendo su propio campo como otros campos. Todas las fuerzas e incluso la materia están asociadas con un campo, por lo que si existe una teoría unificada basada en un paradigma de campo, entonces probablemente debe considerar la gravedad como otro campo.
A altas energías, la fuerza electromagnética y la fuerza débil se unifican: se llama fuerza de electrodepósito y, a energías aún más altas, la fuerza de electrodepresión y la fuerza fuerte son indistinguibles (llamada Gran Unificación). Pero no se ha verificado experimentalmente dada la cantidad de energía requerida. Quizás en el futuro nuestros colisionadores sean lo suficientemente poderosos como para probar una fuerte unificación.

Se postula que a energías aún más altas, el campo gravitacional está unificado con la gran fuerza unificada, pero la energía requerida es demasiado alta para cualquier experimento probable con destino a la Tierra.

Esta línea de pensamiento tiene mucho sentido. Existió una sola fuerza en el nacimiento del universo y cuando el universo se expandió y enfrió, la fuerza se dividió en varias etapas del universo dando lugar a las cuatro fuerzas con las que estamos familiarizados.

En el enfoque típico de QFT, la métrica del espacio-tiempo es un campo tensorial. Debido a que es la métrica del espacio-tiempo, es diferente de otros campos en que no existe en la geometría de un fondo fijo; más bien, la métrica determina la geometría, y si uno cambia, también lo hace el otro. No obstante, la métrica es un campo. Específicamente, es un campo que se combina universal y mínimamente con todos los demás campos. La universalidad en este contexto significa que la métrica, es decir, la gravedad, se obtiene de todos los demás campos exactamente de la misma manera (es decir, el principio de equivalencia débil). Mínimo en este contexto significa que la gravedad se acopla a otros campos a través de la geometría (es decir, determinando productos internos y elementos de volumen) y no de otra manera.

En resumen, incluso en la gravedad cuántica, se aplica la descripción de Wheeler: la materia (todos los demás campos) le dice al espacio-tiempo (la métrica de la gravedad) cómo curvarse; y el espacio-tiempo le dice a la materia cómo moverse.

Sin embargo, debería apresurarme a agregar a lo anterior que se sabe que este enfoque “ingenuo” de la gravedad cuántica falla: la teoría resultante es no renormalizable, plagada de infinitos irreconciliables. Es por eso que la gravedad cuántica sigue siendo una pregunta abierta en física fundamental.

Por lo general, para cualquier teoría de campo cuántico, hay una fuerza que transporta partículas. Las propiedades de interacción de esa fuerza que transporta la partícula, o bosón, con la materia u otro bosón, da lugar a una ecuación de campo. Esa ecuación de campo luego pronosticará resultados probables para tipos particulares de interacciones.

Antes de la mecánica cuántica, el electromagnetismo se describía mediante las ecuaciones de campo de maxwell. Si bien son muy precisos y aún se usan para diseñar tecnología moderna, en realidad no dijeron qué creó los campos. O cómo fue que de hecho se generaron diferentes efectos. Solo describió los efectos de la interacción. Ahora, se le atribuye comúnmente a un electrón. Las propiedades de los electrones se han discutido y probado con gran detalle. El electromagnetismo ahora se considera una fuerza de comprensión bastante buena.

La gravedad todavía está en la etapa en que el electromanetismo estaba en los días de Maxwell. Tenemos las ecuaciones para describir la curvatura, las direcciones de fuerza, la escala de interacciones … y una serie de otras posibles predicciones. Sin embargo, el mecanismo real detrás de estas ecuaciones de campo es un misterio.

El tensor métrico es un campo.

El tensor métrico determina cuánto espacio-tiempo está curvado.

La gravedad es [1] la curvatura del espacio-tiempo.

La gravedad se crea [2] por la energía [3] en otros campos.

Entonces la respuesta es . En ambas cuentas: es un campo y es el efecto exagerado de cualquier otro campo que doble el espacio-tiempo.

—-

[1] hablando libremente: la definición exacta de la gravedad puede variar de persona a persona porque la gravedad no siempre se considera una fuerza.

[2] creado generalmente se describe como “fuente” en el lenguaje de la física

[3] La relatividad general en realidad proviene de algo más que energía: presión, impulso, incluso tensión.

Dado que un campo es algo a lo que puede asignar un valor en un conjunto dado de coordenadas, sí, es un campo. Hasta donde yo sé, no existe una teoría que llegue al efecto gravitacional de otra cosa, así que sí, hasta donde sabemos, es un campo en sí mismo.

En cuanto a si es una curva en el espacio-tiempo, en la teoría de la relatividad de Einstein lo es. Las ecuaciones utilizadas suponiendo que funcionan muy bien, pero la curvatura del espacio-tiempo es efectivamente una interpretación de las ecuaciones.

En QFT, la gravedad no está incluida (si lo intentas obtienes todo tipo de infinitos).

En los intentos de obtener la gravedad cuántica, encontrará un campo spin-2 relacionado con la fuerza gravitacional.

More Interesting

¿Cómo se comportaría la tierra sin la gravedad?

¿Por qué, si la gravedad tira hacia abajo, las cosas como las ramas de pino crecen hacia arriba?

¿Cuál sería la aceleración gravitacional de la tierra si el espacio (y también la tierra) fuera bidimensional?

¿Qué sucede después de aplicar una fuerza a un objeto?

¿Cómo sería el diagrama de cuerpo libre para alguien dando vueltas en un tiovivo? Sé que la fuerza normal está hacia arriba y la fuerza gravitacional está hacia abajo, pero entonces, ¿cuál es la fuerza que empuja a la persona hacia el centro y causa una fuerza centrípeta?

¿La gravedad ha tenido algún impacto en la evolución alrededor del mundo?

¿Hay alguna fuerza más fuerte que la gravedad en el cosmos de manera planetaria?

¿Hay alguna posibilidad de que podamos descubrir la gravedad negativa?

¿Se pueden usar las ondas gravitacionales para la comunicación a través del universo al igual que las ondas de radio para la comunicación de alta velocidad?

¿Qué pasaría si estuviera en el espacio, acostado en un asteroide del tamaño de un automóvil, y luego creciera instantáneamente al tamaño de la luna? (masa incluida)

¿Cómo se aprovecha la gravedad, incluso si es hipotética?

Si reemplazáramos nuestro sol con un objeto del mismo tamaño que sea cien veces más pesado, ¿qué pasaría con las órbitas de los planetas?

¿Qué pasa si los agujeros negros no existieran?

¿Se pueden usar extintores de fuego como propulsores en el espacio como se muestra en la película Gravity?

¿Por qué la lente gravitacional aparece como una Cruz de Einstein y no como un anillo anular brillante?