¿Por qué debe haber una teoría cuántica de la gravedad?

Debe existir una teoría de la gravedad cuántica porque se ha probado experimentalmente que existen fenómenos gravitacionales; y el mundo obedece fundamentalmente los postulados de la mecánica cuántica. Entonces, la teoría correcta tiene que ser consistente con ambas condiciones: tiene que ser una teoría de la gravedad cuántica.

En particular, ningún fenómeno puede obtener una excepción de las reglas universales de la mecánica cuántica. Uno puede discutir de muchas maneras. Por ejemplo, podemos extender el gato de Schrödinger. Se mata o no se mata según un núcleo que se descompone o no. Y cuando matan al gato, podemos hacer explotar una estrella.

Esta explosión cambia el campo gravitacional alrededor de la estrella. Por lo tanto, es inevitable que, en ausencia de cualquier observación, el núcleo del sistema + cat + star + gravit_field evolucione a una superposición de estados que indican diferentes valores de campos gravitacionales. Las superposiciones y todas las demás características básicas de la mecánica cuántica también deben aplicarse al campo gravitacional. No hay forma de combinar la mecánica cuántica con la física clásica y devolver la lógica básica de la teoría “de vuelta a la física clásica” cuando a alguien le gusta. Las leyes de la mecánica cuántica son más generales que las clásicas: las clásicas son solo “la constante de Planck es igual al límite cero”, y una vez que se sabe que la constante de Planck es distinta de cero, es decir, una vez que se ha descartado su cero, no puede ser cero de nuevo.

Una teoría cuántica de la gravedad tiene que contener gravitones. La prueba funciona exactamente de la misma manera que para los fotones. Existen ondas gravitacionales (LIGO las descubrió, por ejemplo), al igual que existen ondas electromagnéticas. Pero la energía en una onda de frecuencia “f” se cuantifica como un múltiplo entero de “hf”. ¿Por qué? Porque como probé anteriormente, el estado del campo gravitacional debe ser descrito por una función de onda que permita superposiciones. Y las funciones de onda de la energía “E” tienen fases complejas que oscilan con la frecuencia tal que “E = hf”.

Todas las observaciones realizadas dentro de una onda monocromática de frecuencia “f” electromagnética o gravitacional tienen que ser periódicas con el período “1 / f”. Significa que en la expansión de Fourier a lo largo del tiempo, todas las frecuencias que se incorporan también deben diferir entre sí por múltiplos enteros de “1 / f”. Si hubiera otras frecuencias, y por lo tanto otras energías, la superposición no sería periódica, ni siquiera hasta una fase general. Por ejemplo, sin (t) + sin (pi * t) no es una función periódica del tiempo. Entonces el espacio-tiempo no podría verse como un fondo periódico, una onda monocromática.

Esta cuantificación de las frecuencias involucradas en el estado es equivalente a la cuantificación de las energías y, por lo tanto, hemos demostrado que la energía es un múltiplo entero de “hf” por encima del estado fundamental. El número entero puede interpretarse como el número de fotones en esa onda electromagnética o gravitacional.

Así que no solo la teoría de la gravedad cuántica “algo” tiene que funcionar. Podemos probar muchas cosas detalladas al respecto. Los gravitones tienen que existir. Los agujeros negros tienen que existir. Tienen que llevar la entropía proporcional al área del horizonte de eventos. Los microestados de tales agujeros negros a veces deben comportarse como especies de partículas elementales que son más pesadas que la longitud de Planck. Y así. Hay muchas condiciones, mucho más finas, que pueden derivarse de consideraciones puramente generales. También tenemos la teoría única del candidato microscópico que tiene todas estas propiedades, aunque no fueron “puestas”, teoría de cuerdas / M. Las propiedades generales de una teoría cuántica de la gravedad pueden derivarse generalmente de una manera general no fibrosa como se bosquejó anteriormente, pero también analizando la teoría microscópica particular que hemos encontrado, la teoría de cuerdas / M, y las conclusiones son las mismas. a pesar de que no estaba garantizado desde el principio. Esa es evidencia no trivial de que ambos probablemente tengan razón.

Si entendemos cómo se crea la gravedad y el papel de los Gravitones en la creación de las atracciones gravitacionales, todas las preguntas sobre la gravedad se vuelven autoexplicativas. Ver el extracto a continuación. La gravedad es, en efecto, el subproducto de la creación de masa debido a la atracción de las partículas de energía en su nivel más fundamental con la estructura del espacio. El siguiente análisis combina la gravedad cuántica del bucle, la teoría de los campos cuánticos, la teoría de la supercuerda y la relatividad general.

11) La geometría de las partículas espaciales (SP) y la creación de la fuerza gravitacional.

¿Cómo explicamos la gravedad en los niveles micro y macro?

La búsqueda de una explicación del significado de la gravedad aún está en curso. Newton lo describió como una atracción gravitacional entre dos objetos en relación directa con su masa y en relación inversa a la distancia cuadrada entre ellos. Este tirón gravitacional se mide en términos del peso de los objetos. Un astronauta en el espacio no tendrá peso mientras que su masa sea la misma que en la tierra. Einstein, por otro lado, definió la gravedad como resultado de la distorsión en la curvatura del tejido del espacio-tiempo de acuerdo con su teoría general de la relatividad. Aún más recientes teorías de la gravedad explican el fenómeno en términos de partículas y ondas. La teoría de cuerdas establece que las partículas llamadas “gravitones” (nunca se han observado) hacen que los objetos se atraigan entre sí de forma similar al papel que juegan los fotones virtuales. Otras teorías hablan de la existencia de ondas gravitacionales generadas cuando un objeto es acelerado por una fuerza externa. De hecho, son ondas en la curvatura del espacio-tiempo generado debido a ciertas interacciones gravitacionales y se propagan como ondas hacia el exterior desde su fuente a la velocidad de la luz. La Teoría de Singularidades y Partículas Espaciales especula que las ondas gravitacionales transportan energía como radiación gravitacional, una forma de energía radiante similar a la radiación electromagnética. La existencia de ondas gravitacionales se confirmó en 2016.

La teoría de la gravedad cuántica de bucles combina la mecánica cuántica y la relatividad general. Es una teoría de unidades discretas cuantizadas de espacio-tiempo porque, según la relatividad general, la gravedad es una manifestación de la geometría del espacio-tiempo. Es el principal competidor de la teoría de cuerdas. El resultado principal de la teoría es una imagen física del espacio granular. La granularidad es una consecuencia directa de la cuantización. Aquí, es el espacio en sí lo que es discreto. En otras palabras, hay una distancia mínima posible para recorrerlo. Más precisamente, el espacio puede verse como una tela extremadamente fina o una red “tejida” de bucles finitos. Estas redes de bucles se denominan redes de espín. La evolución de una red de rotación a lo largo del tiempo se denomina espuma de rotación. El tamaño previsto de esta estructura es la longitud de Planck, que es aproximadamente de 10 a 35 metros. Según la teoría, la distancia a escalas más pequeñas que la escala de Planck no tiene sentido. Por lo tanto, la Teoría de Singularidades y Partículas Espaciales predice que no solo la materia, sino el espacio en sí, tiene una estructura atómica.

Por lo tanto, es seguro decir que nuestros experimentos de pensamiento sobre la existencia de SP están en línea con muchos aspectos de la gravedad cuántica de bucles. Refiriéndonos a la literatura anterior, podemos especular que la gravedad en el nivel micro no es más que la manifestación de la flexión y torsión de las partículas espaciales a medida que interactúan con las partículas de Fermion, en particular los Quarks debido a sus cargas no enteras. Como cada Quark tiene un total de seis hilanderos hechos de cargas positivas y negativas, sus 6 combinaciones y permutaciones diferentes (dentro del núcleo de cada Quark) son responsables de la creación del confinamiento de fuerza fuerte. La creación del confinamiento proporcionó la respuesta a las 6 dimensiones teóricas predichas por la teoría de la Cadena (M). A medida que se crean estas micro dimensiones, la contracción y la distorsión en la geometría hexagonal de las partículas espaciales se manifiestan como el cambio en la curvatura de la estructura del espacio a nivel subatómico, por lo tanto, la gravedad.

Usando esta línea de pensamiento, podemos concluir que la gravedad en el nivel macro no es más que la contracción acumulada y las distorsiones en la curvatura del tejido del espacio afectado por los átomos totales que componen la masa del objeto en cuestión. Esto es lo que hace que la gravedad entre dos objetos sea proporcional a su masa y en relación inversa con la distancia cuadrada entre ellos.

Hemos visto que todos los asuntos no son más que una manifestación de la excitación total de los campos de energía que impregnan a lo largo del espacio-tiempo generado por las interacciones de las partículas de Fermion que forman los objetos con el SP relevante. Estas excitaciones del campo de energía son responsables de la creación de masa y también responsables de la curvatura del espacio-tiempo. Esta curvatura / distorsión se conoce como el campo gravitacional de masa. Entonces, las atracciones gravitacionales entre dos objetos existen cada vez que sus campos gravitacionales interactúan entre sí. Esta interacción lleva a que parte de la energía que forma los campos de excitación de las masas relevantes fluya entre ellas. Esta energía que fluye es lo que se denomina gravitones. Es responsable de las atracciones gravitacionales entre los objetos de la misma manera que los fotones virtuales son responsables de las atracciones magnéticas. En cuanto a la creación de ondas gravitacionales, el movimiento de objetos masivos a una velocidad muy alta conduce a perturbaciones medibles en la estructura del espacio, ya que algunos SP vuelven a su geometría hexagonal, mientras que otros asumen el estado excitado requerido para la manifestación continua de la masa en movimiento Especulamos que la gravedad es la más débil de las 4 fuerzas debido a la ausencia de cualquier papel desempeñado por los hilanderos.

Si la gravedad está asociada con la existencia misma de átomos, es decir, la creación de la masa y el volumen observables, entonces es impensable neutralizar la gravedad. Sin gravedad, el polvo cósmico no se habría reunido para formar estrellas y planetas. Sin embargo, una pregunta sigue siendo válida. Si la gravedad es el resultado de la contracción / distorsión en la estructura del espacio, y si la atracción gravitacional es el flujo de gravitón, entonces es posible crear algún mecanismo para bloquear el movimiento del gravitón o neutralizar las distorsiones en la curvatura de la curva. tejido del espacio

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En realidad, todo es al revés: ¡QFT debe reescribirse de acuerdo con el Principio de acción integral! Según el CAP, siempre se requiere incluir el gravitón simétrico spin ‘invisible’ (ortogonal al campo EM) spin2 en cualquier matemática válida. modelo. La función de onda QM del Graviton tiene simetría de espín: al rotar esta función de onda alrededor del eje de movimiento sobre un ángulo Epsilon = 2pi / s, con s el giro de medio entero CAP doble s = {1 / 2, 3/2} de Elementary Fermions o s el giro de entero doble s = {1,2} de Elementary Bosons, la función de onda se repite.

Entonces, la función de onda de un Graviton se repite dos veces cuando se gira un círculo completo alrededor del eje de movimiento. Esto explica por qué todos los efectos CAP deben analizarse / describirse de forma dual .

Las partículas elementales descritas de conformidad con el CAP deben describirse como: Ondas de punto oscilantes armónicas ideales en el plano 2D perpendicular a la dirección de movimiento (SR-línea de mundo) con condiciones de límite abierto o cerrado .

Open-BC describe todos los fermiones elementales o compuestos y explica por qué hay más Fermifamilias posibles con solo diferentes masas de descanso. Nuestro universo tiene 3 Fermi-Familias diferentes. Open-BC siempre permite la interacción con ambos elementos ortogonales de reposo-masa. Bosons, el fotón anti-simétrico spin1, que completa irreducible representa el campo EM anti-simétrico spin1 con su 1 x 6 = 6 grados de libertad y el gravitón simétrico spin2, que completa irreducible representa el campo gravitacional – Wikipedia con su 2 x 10 = 20 grados de libertad. Esto explica por qué todos los posibles Femions poseen tanto Rest-Masses> 0 como daño. densidades de carga oscilantes distintas de cero, generalmente llamadas magneton de Bohr – Wikipedia.

Cerrado-BC es necesario describir todos los bosones elementales y compuestos. ¡Por razones lógicas, los bosones elementales no permiten más a las llamadas ‘familias’!

El Movimiento Oscilante Armónico Ideal en el plano 2D Ortogonal a la Dirección de Movimiento explica por qué las Partículas (Elemental y Compuesto Estable) poseen Energía proporcional a una Frecuencia a la Louis de Broglie y (CAP- dual ) por qué las Partículas Elementales no poseen -Cero constante Angular-Momentum llamado Spin in the Direction-of-Motion.

Zero Rest-Mass elem. los bosones poseen Spin conservado llamado Helicity (física de partículas) – Wikipedia y todas las partículas elementales masivas poseen Spin conservado llamado Chirality (física) – Wikipedia.

En 2003, Grigori Perelman – Wikipedia ayudó al Prof. Dr. Richard S. Hamilton – Wikipedia a resolver la conjetura de Poincaré – Wikipedia con los siguientes 3 documentos. En estos 3 documentos, Grigori Perelman también demostró que las matemáticas. (Cerrado) Los nudos solo se pueden describir en 4D-Spacetime.

Al analizar / describir fermiones siempre masivos (masa en reposo> 0), deben permitir nudos en sus caminos oscilantes armónicos ideales, es decir, los fermiones solo pueden existir en 4D-espacio-tiempo fácil imaginable.

Esto a la vez resulta en TOE no reducible completo => TOE2. Además, la QFT reescrita compatible con CAP a la vez hace que QM sea completamente lógico.

De acuerdo con el CAP, los análisis completos no reducibles de todo deben usar un conjunto completo de análisis 4D-espacio-tiempo irreducible junto con sus conjuntos de análisis canónicos 4D-Momentumenergy en una matemática completa irreducible. CAP- doble vía.

En mi opinión, todavía no hay razón para afirmar “must”. El argumento expresado por Stuart Hagler “porque los objetos que obedecen a la mecánica cuántica tienen gravedad, entonces la gravedad debe obedecer a la mecánica cuántica” es defectuoso de dos maneras. La primera es que la lógica es, en el mejor de los casos, de una manera. Por lo tanto, el hecho de que podamos decir que “los objetos que obedecen a la mecánica cuántica tienen gravedad” no ofrece ninguna razón por la cual la lógica va en sentido contrario. En realidad, no estoy completamente seguro de que podamos decir que los objetos a nivel cuántico tienen gravedad. Sabemos que el movimiento de los fotones se altera cuando viaja a través de un campo gravitacional, pero no sabemos si una partícula elemental por sí sola ejerce una atracción gravitacional.

Por otro lado, podríamos preguntar, ¿se puede asignar acción a una partícula individual en un campo gravitacional? Si la respuesta es sí, entonces podríamos esperar que esa acción se cuantifique. Desde mi punto de vista, nuestro problema básico es que no tenemos suficiente conocimiento sobre qué es exactamente la gravedad y cómo está mediada.

Un par de puntos que me gustaría compartir.

1. La cuantización implica un universo FINITO. Esencialmente, tiene un número infinito de estados, PERO solo requiere que un número finito de esos estados esté ocupado para crear materia, gravedad y todas las demás fuerzas. Piensa en Men In Black donde el gato tiene un universo en su collar. Piensa que los átomos, la materia y el universo son esencialmente espacios vacíos
2. No puede suponer que G la constante gravitacional es la misma dentro del Sol o externa a nuestro sistema solar. No hay pruebas de que sea lo mismo y la teoría de la expansión del universo genera dudas por un lado y la inesperada velocidad del viento solar genera dudas por el otro lado.
3. No puedes asumir la geometría 3D universal solo porque somos criaturas 3D. Al menos el Universo debe ser una esfera 3 en 4D y es posible que solo seamos un subespacio 3D compacto o una superficie de esa dimensión superior. En 4D, nada como las tripas humanas en 3D podrían ser CONTENIDAS. Se derramarían en la dimensión extra. (para obtener más detalles, consulte “pregunte a un físico” sobre “cómo podríamos existir en dimensiones superiores”)
4. La conciencia humana no se explica en la ecuación de Einstein. Simplemente no tiene sentido a menos que al menos una dimensionalidad adicional esté presente para permitir que la materia sea consciente de sí misma. La vida media humana adicional es de alrededor de 70 años si se incluye la obsolescencia total. Nuestra vida media visible del Universo es de alrededor de 14 mil millones de años. Pero el universo 4D tendría una vida media de muchos órdenes de magnitud mayor, lo que significa que nuestro universo podría expandirse, contraerse, revertirse en antimateria o incluso desaparecer como parte de una danza gravitacional cuántica.
5. Los gravitones pueden ser un fenómeno 4D, no 3D. Eso significa que nuestro sistema solar o quizás nuestro Universo visible puede ser EL Gravitón existente durante billones o más años Como parte de un intercambio de energía gravitacional a niveles 4D, no 3D. La gravedad cuántica puede ser una propiedad de un universo 4D que establece las estructuras ‘G-well’ en 3D para que la materia se mueva dentro.
6. Probar esto es bastante fácil. Envíe sondas al Sol lo más lejos posible y fuera del sistema solar lo más rápido posible y mida una constante universal simple en esos dominios y envíe los datos continuamente de regreso a la Tierra. Una constante útil sería la tasa de desintegración de un radioisótopo estándar. Aunque una medición constante gravitacional real sería ideal. Actualmente G = 6.674 08 x 10-11m3kg-1s-2 hasta donde sabemos hasta la fecha.

En realidad, no necesariamente tiene que haber uno. Viktor T. Toth dio la mejor respuesta sobre por qué pensamos que debería haber una teoría de la gravedad cuántica. Pero siempre es bueno cuestionar si nuestras suposiciones son correctas.

Es por eso que las personas que estudian la gravedad cuántica no solo estudian cómo generar tal teoría, sino también cómo probarla … y cómo evaluar si necesitamos o no tal teoría.

Por ejemplo:
http://arxiv.org/abs/gr-qc/0606120

http://www.scientificamerican.co …

Feynman da un buen razonamiento para la necesidad de una teoría cuántica de la gravedad en sus Lectures on Gravitation.

La versión corta es que tienes objetos cuánticos que tienen una masa asociada a ellos. Así, los objetos cuánticos tienen gravedad asociada con ellos. Pero los objetos cuánticos existen en distribuciones de probabilidad extrañas que obedecen a la mecánica cuántica. Este tipo de medios significa que la gravedad asociada con estos objetos tiene que estar en una distribución de probabilidad extraña que obedece a la mecánica cuántica.

Es decir, porque los objetos que obedecen a la mecánica cuántica tienen gravedad, entonces la gravedad debe obedecer a la mecánica cuántica.

Proviene de la linealización de la relatividad general, que dice que el tensor métrico del espacio-tiempo está compuesto por una métrica de fondo y una métrica fluctuante. El resultado teórico es una partícula spin-2 (o cadena cerrada) que constituye la parte fluctuante cuantificada del espacio-tiempo.
¿Cómo predice la teoría de cuerdas la gravedad?

La respuesta de Staurt Hagler es correcta. Traducción: si la gravedad no se cuantificara, todas las líneas de tiempo o mundos de Everett se influirían entre sí gravitacionalmente, porque solo habría un campo gravitacional, y todos los millones de líneas de tiempo tendrían que compartir el mismo campo gravitacional. El Sol y la Tierra serían desviados de sus órbitas por los campos gravitacionales de las estrellas en universos paralelos. Las encuestas de gravedad en la Tierra darían respuestas sin sentido. Los experimentos de Lord Cavendish para pesar la Tierra con dos esferas de plomo vecinas habrían fallado. La gravedad fallaría. Todo esto se contradice con la observación.

Necesitamos tal teoría porque sin gravitones se podrían usar ondas gravitacionales para determinar qué rendija pasaría un electrón en un experimento de doble rendija sin perturbar el patrón de interferencia que violaría el principio de incertidumbre. Para una explicación elaborada, vea este video después del minuto 55: