¿La relatividad general y la mecánica cuántica incluso necesitan ser unificadas? ¿Por qué hay un gran impulso para hacerlo?

En relatividad general, espacio-tiempo asociado con distribuciones de energía. ¿Qué causa la distribución en el espacio? La presencia de energía potencial gravitacional, el espacio-tiempo no se curva. Y la mecánica cuántica está describiendo la energía y su relación con otras partículas fundamentales como el fotón que transporta la fuerza electromagnética.

Otra razón, no hay una cantidad llamada fuerza y ​​está transfiriendo energía-momento en la naturaleza.

Mecanica clasica

Cada átomo crea su propio campo gravitacional. Además, las partículas como el electrón crean su propio campo gravitacional. No solo las partículas masivas, incluso los fotones llevan su propio campo gravitacional que es inherente a sus energías de masa. El campo gravitacional de una partícula puntual sin masa se calcula primero usando las ecuaciones de campo linealizadas.

¿El campo gravitacional es continuo o discreto?

Las estrellas nacen dentro de las nubes de polvo. Una estrella está compuesta de átomos, cada átomo contiene unas pocas partículas subatómicas y cada elemento tiene su propio campo gravitacional. Entonces, el campo gravitacional de una estrella está formado por la combinación de los campos gravitacionales de sus partículas subatómicas. Cuando una estrella explota, cada parte de ella, como las partículas subatómicas, lleva su propio campo gravitacional.

Muestra que las partículas subatómicas se absorben entre sí, incluso en estrella. En otras palabras, el campo gravitacional está cuantizado.

Campo gravitacional

En mecánica clásica, el campo gravitacional g alrededor de una masa de punto M es un campo vectorial que consiste en cada punto (con la distancia r de la masa de punto M) de un vector que apunta directamente hacia la partícula que viene dada por:

Con respecto al concepto de intercambio de partículas en la teoría del campo cuántico y la existencia de gravitón, cuando una partícula / objeto cae en el campo gravitacional, pasa de una capa baja a una densidad de gravitones más alta. Por lo tanto, debemos investigar el impacto de cambiar la densidad de los gravitones en los gravitones de intercambio entre las partículas que en adelante se harán.

Relatividad general

La relatividad general es la teoría geométrica de la gravitación y la descripción actual de la gravitación en la física moderna.

En la relatividad general, el universo tiene tres dimensiones de espacio y una de tiempo y al unirlas obtenemos espacio-tiempo de cuatro dimensiones, que es la gravedad como un efecto emergente de la curvatura espacio-tiempo asociada con las distribuciones de energía. Como dijo Einstein: “la materia le dice al espacio cómo doblarse; el espacio le dice a la materia cómo moverse “.

Ecuación de campo de Einstein

Las ecuaciones de campo de Einstein son el conjunto de 10 ecuaciones que describen la interacción fundamental de la gravitación como resultado del espacio-tiempo curvado por la masa y la energía.

Estas ecuaciones se utilizan para estudiar fenómenos como las ondas gravitacionales.

Notas considerables sobre la ecuación de campo de Einstein

La curvatura de Ricci es el objeto matemático que controla la tasa de crecimiento del volumen de bolas métricas en una variedad.

Curvatura escalar de una variedad riemanniana está dada por la traza del tensor de curvatura de Ricci.

Tensor métrico , gij es una función que indica cómo calcular la distancia entre dos puntos en un espacio dado. Sus componentes pueden verse como factores de multiplicación que deben colocarse frente a los desplazamientos diferenciales dxi en un Teorema de Pitágoras generalizado:

La constante cosmológica es el valor de la densidad de energía del vacío del espacio.

Tensor de tensión-energía en coordenadas locales, el tensor de tensión-energía puede considerarse como una pestaña de matriz 4 × 4 en cada punto del espacio-tiempo. Este gadget es lo que aparece en el lado derecho de la ecuación de Einstein para la relatividad general: Gab = Tab

Las ecuaciones de campo de Einstein no son ecuaciones dinámicas que describen cómo la materia y la energía cambian la geometría del espacio-tiempo, esta geometría curva se interpreta como el campo gravitacional de la fuente de materia. Einstein intentó proponer estructuras geométricas del espacio mediante ecuaciones matemáticas. Entonces, usó geometría no euclidiana. Hay tres notas considerables en las ecuaciones de Einstein;

1- Las ecuaciones de campo de Einstein no provienen directamente del principio de equivalencia. Estas ecuaciones son simplemente ecuaciones adecuadas para la relatividad general.

2- Hay una explicación física para el camino de la luz en un campo gravitacional. Aunque explicar los marcos de referencia es un concepto físico, no hay ninguna explicación de cómo el campo gravitacional afecta a los fotones en la relatividad general. Entonces, ¿cómo podemos explicar este fenómeno mediante la mecánica cuántica?

3- El espacio-tiempo es una cantidad continua en relatividad general. Pero el cambio de frecuencia de fotones y la producción de energía se cuantifican. Ese desplazamiento al azul gravitacional (o desplazamiento al rojo) es un caso especial de campo gravitacional que afecta al fotón. Por lo tanto, mi pregunta es: ¿cómo podemos explicar el desplazamiento al azul gravitacional de acuerdo con la relación entre la energía del fotón y su frecuencia?

Mecánica cuántica

En mecánica cuántica, el gravitón es una partícula elemental hipotética que media la fuerza de la gravitación en el marco de la teoría del campo cuántico. Si existe, el gravitón debe estar sin masa y debe tener un giro de 2. Esto se debe a que la fuente de gravitación es el tensor de energía de estrés, un tensor de segundo rango.

Renormalización

La renormalización es una colección de técnicas en la teoría de campo cuántico que se utilizan para tratar infinitos que surgen en cantidades calculadas que se desarrolló por primera vez en la electrodinámica cuántica (QED) para dar sentido a las integrales infinitas en la teoría de perturbaciones. Las integrales para una partícula de espín J en dimensiones D están dadas por:

La teoría de cuerdas ha resuelto este problema con otro enfoque sobre el problema.

Propiedades del gravitón.

En el modelo estándar, las partículas de materia transfieren cantidades discretas de energía mediante el intercambio de bosones entre sí. Con respecto al concepto de partículas de intercambio en la teoría del campo cuántico y la existencia de gravitón, presentaremos una nueva definición de gravitón. Para redefinir el gravitón, debemos considerar que la energía potencial gravitacional (está compuesta de cantidades discretas de energía que se llama gravitón) es convertible en energía electromagnética (fotones) y viceversa. Cuando un fotón está cayendo en el campo gravitacional, pasa de una capa baja a una densidad de gravitones más alta.

En las últimas décadas, se discute la estructura del fotón y los físicos están estudiando la estructura del fotón. Alguna evidencia muestra que el fotón consiste en cargas positivas y negativas. Además, un nuevo experimento muestra que la probabilidad de absorción en cada momento depende de la forma del fotón, también los fotones tienen unos 4 metros de largo, lo que es incompatible con el concepto no estructurado.

Fotón y campo gravitacional

Para estudiar y comprender la estructura del fotón, necesitamos describir la relación entre la frecuencia y la energía del fotón. El cambio de frecuencia del fotón en el campo gravitacional ha sido demostrado por el experimento Pound-Rebka. Cuando el fotón cae una distancia igual y hacia la tierra, de acuerdo con la ley de conservación de la energía tenemos:

Si consideramos este fenómeno como otra evidencia para verificar la relatividad general, nos detendremos en las mismas viejas teorías. Por lo tanto, si queremos obtener un resultado diferente, tenemos que cambiar nuestros pensamientos. El trabajo que realiza la fuerza gravitacional en el fotón no significa un simple concepto de aumento de la energía cinética, sino que algunos conceptos más y más profundos están ocultos más allá. Si queremos ver este fenómeno desde el punto de vista de la teoría cuántica de campos, debemos aceptar que los gravitones penetran en la estructura del fotón y, además de aumentar su energía, aumentan la intensidad del campo eléctrico y magnético. Sin embargo, al considerar los conceptos aceptados de la mecánica cuántica para los gravitones, este fenómeno no es justificable. Por lo tanto, debemos reconsiderar los conceptos de la mecánica cuántica sobre el gravitón e investigar sobre este fenómeno más allá de la mecánica cuántica.

Cargas de color y color magnético

Un fotón con la energía más baja posible también transporta campos eléctricos y magnéticos. Por lo tanto, las características de los gravitones ingresados ​​en la estructura del fotón deben comportarse de una manera que, junto con la explicación de la energía del fotón, describa el aumento en la intensidad de los campos eléctricos y magnéticos. En otras palabras, algunos de estos gravitones aumentan el campo eléctrico de los fotones y otros gravitones aumentan la intensidad de los campos magnéticos. Además, no solo un fotón en el nivel más bajo de su energía está formado por algunos de los gravitones, sino que también sus miembros formados tienen propiedades eléctricas y magnéticas que se llaman carga de color y color magnético en la teoría CPH. El siguiente paso es especificar las cargas de color y los colores magnéticos en los que se obtiene prestando atención al menos al cambio en la energía del fotón en un campo gravitacional mientras se mueve hacia el cambio de gravedad azul.

Al producir campos eléctricos positivos y negativos, se forman dos campos magnéticos alrededor de los campos eléctricos que se forman. Por lo tanto, se harán dos grupos de colores magnéticos. Entonces la matriz CPH se define de la siguiente manera:

La matriz CPH muestra la energía de menor magnitud de un fotón.

Energía Sub-Cuántica (SQE)

Utilizamos la matriz CPH para definir energías sub cuánticas positivas y negativas de la siguiente manera: la primera columna de la matriz CPH se define energía sub cuántica positiva y la segunda columna de la matriz CPH se define energía sub cuántica negativa, entonces;

La cantidad de velocidad y energía de las energías sub cuánticas positivas y negativas son iguales, y la diferencia entre ellas solo está en el signo de sus cargas de color y dirección de flujo de color magnético.

Fotones virtuales

Hay dos tipos de fotones virtuales, fotones virtuales positivos y negativos que se definen de la siguiente manera:

Un fotón real está formado por un fotón virtual positivo y un fotón virtual negativo:

Allí, n y k son números naturales. Hasta ahora, la producción de energía electromagnética (fotones) se describió utilizando el desplazamiento azul gravitacional, en fenómenos inversos, los fotones se descomponen en fotones virtuales negativos y positivos. En el desplazamiento al rojo, los fotones virtuales también se descomponen en energías sub cuánticas positivas y negativas ( SQE s), y las energías sub cuánticas (SQE) también se descomponen en cargas de color y colores magnéticos. Las cargas de color y los colores magnéticos se separan, pierden su efecto entre sí y se convierten en gravitones. Además, existe una relación entre el número de SQEs en la estructura del fotón y la energía (también frecuencia) del fotón. Además, esta nueva vista sobre gravitón muestra, identidades de los cambios de gravitón, de hecho tiene masa con giro variable.

Entonces, los fotones son una combinación de fotones virtuales positivos y negativos. El fotón es un dipolo eléctrico muy débil que es consistente con la experiencia y se afirman estos artículos. Además, esta propiedad del fotón (dipolo eléctrico muy débil) puede describir la energía de absorción y emisión por partículas cargadas.

Intercambiar gravitón entre partículas

A pesar de publicar muchos artículos sobre gravitón, no se ha realizado ningún trabajo considerable sobre el mecanismo de intercambio de gravitón entre cuerpos / partículas. La razón es que la antigua definición de gravitón (en física moderna) no puede describir este mecanismo y también es imposible obtener la teoría de la gravedad cuántica.

Con respecto a la creación de fotones virtuales, cada partícula cargada produce cargas de color positivas y negativas.

Intercambiar gravitón entre partículas

A pesar de publicar muchos artículos sobre gravitón, no se ha realizado ningún trabajo considerable sobre el mecanismo de intercambio de gravitón entre cuerpos / partículas. La razón es que la antigua definición de gravitón (en física moderna) no puede describir este mecanismo y también es imposible obtener la teoría de la gravedad cuántica.

Con respecto a la creación de fotones virtuales, cada partícula cargada produce cargas de color positivas y negativas.

Según la figura anterior, una gran cantidad de cargas de color positivas se mueven desde la partícula cargada positiva hacia las partículas cargadas negativas, y las cargas de color negativas se mueven desde la partícula cargada negativa hacia la partícula cargada positiva y se combinan entre sí (en el área 3 ) y producen las energías sub cuánticas, luego se produce energía de gravedad y estas dos partículas se aceleran una hacia la otra.

Aunque el mecanismo de generación de energía gravitacional de dos partículas cargadas de signo idénticas es similar con dos partículas cargadas de signo diferentes, pero el método de generación y energías sub cuánticas es diferente. Para explicar el proceso de generación de energía gravitacional entre dos partículas cargadas de signo idénticas, es necesario explicar el proceso de la energía electromagnética generada por la interacción de su repulsión eléctrica.

Según la teoría CPH, la gravedad es una moneda entre los objetos. Considere la interacción entre la tierra y la luna: cuando un gravitón llega a la tierra, el otro se mueve hacia la luna y empuja la tierra hacia la luna. Debido a que para mantener tiempos de igualdad – cargas de color positivas y negativas, hay una relación fija entre la masa y el número de gravitones circundantes. Además, cuando un gravitón llega a la luna, el otro se mueve hacia la tierra y empuja a la luna hacia la tierra. Entonces la tierra (de hecho, todo) es bombardeada por gravitones continuamente. Debido al hecho de que todo está compuesto de energía sub cuántica, el concepto clásico de aceleración y la segunda ley relativista de Newton necesita ser revisado.

Leer más: Revisión adaptativa de tres preguntas fundamentales en física

El mecanismo del intercambio de gravitones entre cuerpos, parte I

El mecanismo del intercambio de gravitones entre cuerpos, parte II

Tanto la relatividad general como la física cuántica describen la naturaleza.

Nos gustaría tener una descripción de la naturaleza que sea coherente.

Eso es la unificación: un marco coherente que funciona.

Desde una perspectiva práctica, esta unificación puede nunca ser necesaria. La teoría de campo cuántico funciona bien en un fondo curvo. Y la teoría gravitacional clásica describe ese fondo curvo con una precisión exquisita.

Entonces, el tema de la unificación solo surge cuando la geometría ya no puede ser tratada como un mero trasfondo, o por el contrario, cuando la teoría clásica ya no es precisa.

Pero estas circunstancias existen (hasta donde sabemos) en solo dos lugares: los primeros momentos del Big Bang y la vecindad inmediata de las singularidades ocultas detrás de los horizontes de eventos de los agujeros negros.

En cualquier otro lugar, una teoría llamada gravedad semiclásica funciona bien: utiliza el llamado valor de expectativa de los campos cuánticos como fuente de gravedad clásica, que a su vez determina el fondo curvo para esos campos cuánticos.

Entonces, quizás desde una perspectiva pragmática, esto es todo lo que necesitamos, ya que nunca habrá un experimento que nos lleve más allá de la gravedad semiclásica.

Pero incluso entonces, es (filosóficamente, tal vez) profundamente insatisfactorio que solo exista un matrimonio tan imperfecto entre las dos teorías.

Y quién sabe, un día podemos descubrir que el régimen de gravedad cuántica es accesible después de todo para algunas observaciones / experimentos inteligentes, en cuyo caso la pregunta adquiere un significado práctico. O, por el contrario, tal vez una unificación de las dos teorías podría conducir a nuevas aplicaciones, que incluso podrían conducir a nuevos tipos de ingeniería.

Principalmente porque los problemas con las predicciones de la teoría cuántica de campos son muy inexactos a escalas cosmológicas. Problema cosmológico constante – Wikipedia

Podemos calcular la constante cosmológica mediante la observación de la expansión del universo y llegar a un número. Este número se atribuye a la energía oscura, es decir, la energía del vacío.
La predicción de que QFT genera ese mismo número, la energía del punto cero, es de muchos, muchos órdenes de magnitud, como 10 ^ 100.

Entonces algo está seriamente roto. Este es el mismo estado de cosas que los físicos se encontraron a principios de 1900, donde las Ecuaciones de Maxwell y las Leyes de Newton de movimiento no podían conciliarse. Einstein arregló esto con la relatividad especial y general.
Si viviste en 1915, es posible que te hayas preguntado “¿por qué necesitamos la relatividad general?”. En ese momento, solo resolvió algunos misterios que necesitaban bastante esfuerzo del día para notar experimentalmente: órbita de Mercurio, luz que se dobla alrededor del Sol.
Hoy en día, no podríamos imaginar sistemas GPS, tubos de rayos catódicos, astronomía, etc. sin él.

La razón por la cual QM tiene que resolverse en el complejo de dimensiones infinitas llamado espacio de Hilbert – Wikipedia es porque QM tiene que reescribirse para cumplir con el Principio de Acción Integral [1] de Albert Einstein, es decir, también incluye el spin2 Gravitón Simétrico spin2 con 2 x 10 = 20 grados de libertad, que según el CAP representa el campo gravitacional.

El cumplimiento de la PAC no permite las llamadas matemáticas lineales. Partículas puntuales como siempre se supone en QM. En cambio, las partículas elementales [2] deben describirse duales como puntos de agitación oscilantes armónicos ideales en el plano 2D ortogonal a la dirección de movimiento (SR-worldline). Esta descripción compatible con CAP de Partículas elementales dual explica por qué se conserva el vector 4 Energy-Momentum de una partícula elemental de movimiento libre y dual por qué también se conserva el Angular-Momentum (giro en la dirección del movimiento) descrito explícitamente. Todas las características compatibles con CAP deben describirse como duales , porque la acción gravitacional es una acción spin2.

Al rotar la función de onda QM que cumple con CAP de un gravitón spin2 invisible medio círculo completo de radianes pi, su función de onda es la misma. Entonces, al rotar la función de onda de un Graviton un círculo completo de 2pi radianes alrededor de su Dirección de Movimiento, se obtiene la función de onda del Graviton dos veces, es decir, es un efecto dual .

Esta es la razón por la cual el giro conservado es Helicidad conservada (física de partículas) – Wikipedia o Chiralidad conservada (física) – Wikipedia.

Esta es la razón por la cual hay dos bosones elementales sin masa: el fotón spin 1 antisimétrico – Wikipedia, que representa los 6 grados de libertad del campo EM y el gravitón simétrico spin2 con 20 grados de libertad.

También hay dos tipos de partículas elementales: las partículas son fermiones o bosones. Los fermiones deben describirse con condiciones de límite abierto y los bosones deben describirse con Closed-BC. Esto explica de inmediato por qué todos los Fermiones poseen un porcentaje de daño distinto de cero de masas de descanso no cero. densidades de carga oscilantes que dan como resultado un magneton de Bohr distinto de cero – Wikipedia.

En 2003, Grigori Perelman – Wikipedia ayudó al Prof. Dr. Richard S. Hamilton – Wikipedia a resolver la conjetura de Poincaré – Wikipedia. Grigori ayudó con los siguientes 3 documentos [3] sobre Ricci-flow según lo analizado por Richard Hamilton en la Universidad Stony Brook – Wikipedia en Nueva York. Sin embargo, en estos 3 documentos, Grigori Perelman también demostró que las matemáticas. (Cerrado) ¡Los nudos solo pueden describirse en Easy Imaginable 4D-Spacetime!

Después de darse cuenta de estas matemáticas. De hecho, todas las Teorías posibles de todo a la vez se volvieron completamente lógicas: TOE1 [4] => TOE2 [5].

Además de eso, la simetría de calibre no reducible completa a la vez parecía ser la simetría de calibre del modelo estándar (formulación matemática) – Wikipedia:

U (1) x SU (2) x SU (3). El U (1) x SU (2) describe mezclado por el ángulo de Weinberg – Wikipedia el spin1 Photon – Wikipedia y el bosón Z del spin1 masivo totalmente descargado de los Bosones de la Fuerza nuclear débil {W +, W-, Z}. En realidad, todos los bosones de espín nuclear débil1 espín elemental1 siguen del grupo de simetría de calibre unitario simple (bidimensional).

El SU (3) Gauge-Symmetry Group debería describir los Quarks elementales inestables como Fermiones spin3 / 2 sin Isospin – Wikipedia.

En 4D-Spacetime, el tensor de transformación completo no reducible T se describe dual como la suma directa de un tensor de transformación simétrico y antisimétrico: T = S + A.

Este tensor de transformación también se puede expresar usando daño extendido. Representaciones de giro oscilantes: T = S + A = spin2 x spin1 / 2 + spin1 x spin1 / 2.

Esto explica por qué los únicos valores de giro posibles en la naturaleza libre son s = {1/2, 1, 2}.

Sin embargo, si se permiten estos valores, el spin3 / 2 entre los bosones spin1 relacionados con la carga antisimétrica {Photon, Z, W +, W-} y el spin2 relacionado con la masa simétrica Graviton también debe estar presente en cualquier universo posible. Esto explica por qué los Quarks deben describirse como Fermiones spin3 / 2. que solo puede existir en conjuntos combinados con valores de giro {1/2, 1}. Un llamado Gluon: Wikipedia en realidad debería construirse a partir de la carga de color que lleva pares Quark Anti-Quark que representan Bosones combinados spin1.

Tal vez, esta explicación te muestra que sin la acción gravitacional spin2, el hermoso concepto llamado mecánica cuántica – Wikipedia simplemente no se puede entender.

En realidad, el cumplimiento del CAP [6] realmente se aplica incluyendo la acción dual spin2 en cualquier Análisis válido. Sin esta Acción QM simplemente NO se puede entender.

Notas al pie

[1] http://quantumuniverse.eu/Tom/GR

[2] http://quantumuniverse.eu/Tom/El

[3] http://quantumuniverse.eu/TomRes

[4] http://quantumuniverse.eu/Tom/CE

[5] http://quantumuniverse.eu/Tom/CE

[6] http://quantumuniverse.eu/Tom/GR

La “necesidad” es excesivamente subjetiva, pero es suficiente decir que hay preguntas sobre la naturaleza que no podemos responder sin una teoría que reconcilie con éxito la mecánica cuántica con la gravedad.

Tales preguntas incluyen la naturaleza (o inexistencia) del big bang (no figurar en la inflación, ya que la evidencia de ello es abrumadora). Sin una teoría de la gravedad cuántica, las leyes de la física a escalas por debajo de la escala de Planck (aproximadamente 10 ^ -33 m) son completamente inaccesibles para nosotros. Para comprender qué significa el espacio-tiempo en estas escalas, en otras palabras, qué es fundamentalmente el espacio-tiempo, de manera similar necesitamos una teoría de la gravedad cuántica.

Estas y otras preguntas son extremadamente importantes para nosotros y no se sabe a qué tipo de beneficios tecnológicos podría conducir la comprensión de este régimen.

Desde una perspectiva pragmática a corto plazo, no existe una necesidad imperiosa de comprender la gravedad cuántica, ya que las teorías con las que hemos coincidido asombrosamente bien con cada experimento que hemos realizado hasta la fecha. El problema es que solo tienes que vivir con el hecho de que la relatividad general y la mecánica cuántica son mutuamente incompatibles y, en este sentido, usar estas teorías para describir la naturaleza es, en última instancia, inconsistente.

Hay muchos otros acertijos en física, como materia oscura, energía oscura, masas de neutrinos, etc. Hay sugerencias de que comprender la gravedad cuántica también puede abordar algunos de estos problemas. Por ejemplo, en la teoría del espacio-tiempo emergente (actualmente altamente especulativa) de Erik Verlinde, la forma en que el espacio-tiempo emerge de una teoría cuántica subyacente es tal que la relatividad general se modifica en escalas más grandes que la escala de Hubble exactamente de la manera correcta para explicar los efectos de materia oscura.

Es desafortunado que la mayoría de los físicos (y los físicos a tiempo parcial) no estén familiarizados con el trabajo de Julian Schwinger, quien ganó el premio Nobel por un logro que en realidad fue el menor de sus muchos logros, como unificar la Teoría del campo cuántico y la Relatividad general. Aquí hay otra cita de mi libro (haga clic aquí).

“A menudo se dice que la relatividad general es incompatible con la teoría cuántica. Julian Schwinger no estuvo de acuerdo.

“[Considere] un campo neutral que presumiblemente no posee propiedades internas y responde dinámicamente a los atributos espacio-temporales de otros sistemas … Parece que en la jerarquía de campos hay un lugar natural para el campo gravitacional. – J. Schwinger (S1957, p. 433)

“Schwinger publicó dos artículos sobre” El campo gravitacional cuantificado “en la Revisión física en 1963. Esto no quiere decir que no haya ningún problema con la gravedad cuántica. Al igual que las ecuaciones QFT para el campo EM condujeron a valores infinitos, las ecuaciones de campo gravitacional conducen a infinitos, pero estos infinitos no pueden ser evitados por la renormalización, como se describe en el Capítulo 6. Pero esto no significa que QFT y la relatividad general sean inconsistentes . Solo significa que la teoría no describe la interacción de un cuanto gravitacional con su propio campo (ver “Las brechas” en el Capítulo 10).

“Aunque la renormalización no funciona para la gravedad cuántica, Schwinger encontró otra forma de evitar el problema de los infinitos, utilizando un método que llamó la teoría de la fuente . Utilizando este método, pudo reproducir los cuatro resultados clásicos de Einstein: desplazamiento rojo gravitacional, desviación y ralentización de la luz por la gravedad, y la precesión perihelio de Mercurio (S1970, p. 82-85). La negligencia de la teoría de la fuente por parte de la comunidad física fue una gran decepción para Schwinger:

“La falta de apreciación de estos hechos por parte de otros fue deprimente, pero comprensible – J. Schwinger

“Entonces, una vez más, usted, el lector, tiene una opción, como lo hizo con respecto a los dos enfoques de la relatividad especial. Las ecuaciones de Einstein se pueden interpretar como la descripción de una curvatura del espacio-tiempo, por muy imprevisible que sea, o como un campo cuántico en el espacio tridimensional, similar a los otros campos de fuerza cuántica. Para el físico, realmente no hace mucha diferencia. Los físicos están más interesados ​​en resolver sus ecuaciones que en interpretarlas:

“Lo importante es poder hacer predicciones sobre imágenes en las placas fotográficas de los astrónomos, frecuencias de líneas espectrales, etc., y simplemente no importa si atribuimos estas predicciones a los efectos físicos de los campos gravitacionales en el movimiento de planetas y fotones o a una curvatura del espacio y el tiempo. (Se debe advertir al lector que estos puntos de vista son heterodoxos y se encontrarán con las objeciones de muchos relativistas generales.) – S. Weinberg [otro premio Nobel]

“Puedes creer que los efectos gravitacionales son causados ​​por la curvatura del espacio-tiempo si quieres o, como Einstein, Weinberg, Wilczek (y yo), puedes ver la gravedad como un campo de fuerza que existe en el espacio tridimensional y evoluciona en el tiempo de acuerdo con las ecuaciones de campo gravitacional.

La relatividad general es nuestro mejor modelo de cómo funciona el “gran universo” (cosas que podemos ver y hacia arriba). Ha pasado todas las pruebas científicas lanzadas.

La mecánica cuántica es nuestro mejor modelo de cómo funciona el “pequeño universo” (demasiado pequeño para verlo, incluso con un microscopio potente). Ha pasado todas las pruebas científicas lanzadas.

La relatividad general es determinista y definida. Si sabemos dónde está un planeta hoy y sabemos qué tan rápido se está moviendo y en qué dirección, sabemos dónde estuvo ayer y dónde estará mañana.

La mecánica cuántica es difusa y probabilística. El conocimiento de un estado pasado de un cuanto es irrelevante para el estado en el que se encuentra ahora. Si sabemos exactamente qué tan rápido, digamos, se está moviendo un neutrino, no podemos tener idea de dónde está.

Estas son dos de las teorías científicas más probadas y exitosas que existen, pero en principio parecen completamente diferentes.

Y, sin embargo, el gran universo predecible está hecho de partículas cuánticas impredecibles. A cierta escala, de alguna manera, el mar de cuantos caprichosos y evanescentes debe transformarse de alguna manera en la determinación concreta de la relatividad general.

Es como si una colección de pequeños ladrillos gelatinosos efervescentes se acumulara en una pared sólida e impenetrable. Es contraintuitivo.

Sin embargo, la intuición es irrelevante para la realidad. En cierta escala, cuando apila cuantos encima de cuantos, produce solidez aparente.

Por qué es importante: porque vivimos en un solo universo. Es incómodo para los científicos saber que vivimos en un universo pero tenemos 2 teorías incompatibles que lo describen.

Donde es relevante: los agujeros negros y el Big Bang. En cualquier lugar donde se encuentren altamente enérgicos se encuentran los muy pequeños. Nuestra comprensión de estos temas está limitada por no comprender completamente lo que está sucediendo.

Por qué es difícil de resolver: la gravedad es, con mucho, la más débil de las interacciones conocidas. Solo sentimos sus efectos porque hay muchas cosas y todo (que tiene energía) lo ejerce. Como todas las interacciones, si la gravedad es mecánica cuántica, esperamos que existan partículas mediadoras llamadas gravitones . Sabemos qué tipo de partícula estamos buscando, pero hasta ahora, nada. Esto se ajusta a nuestras expectativas. La probabilidad de, por ejemplo, que el LHC descubra un gravitón en cualquier colisión dada es menor que un trillón a uno.

Primero, decidamos si la relatividad general y la mecánica cuántica se basan en ecuaciones ‘naturales’. Las ecuaciones naturales son simples, hermosas y autounificantes. En otras palabras, las ecuaciones naturales revelan la “verdad” sobre la naturaleza de una manera que otros no pueden. Por ejemplo, hxf = M x C ^ 2 es una ecuación simple, hermosa y autounificante que unifica una parte de la relatividad especial con la mecánica cuántica. Sin embargo, las complejas ecuaciones de campo de Einstein de la relatividad general son todo menos simples y hermosas. Lo que es más inquietante es que son como el “emperador sin su ropa”. Es decir, las ecuaciones de campo no se autounifican incluso con la forma más simple de mecánica cuántica. Después de todo, el objetivo de la ciencia es descubrir la verdad, y cualquier conjunto de ecuaciones que no logren ese objetivo, es probablemente un conjunto falso de ecuaciones.

Estoy lejos de estar convencido de que hay un “gran impulso”, y en la práctica no hay una necesidad inmediata de unificarlos, particularmente porque ambos involucran aspectos conceptuales que realmente no encajan bien en la otra teoría.

Sin embargo, creo que un objetivo de la ciencia es tratar de comprender la naturaleza, y cuando parece haber problemas que no encajan bien, por supuesto, existe el deseo de encontrar la verdad. La verdad no debe producir ninguna falsedad o incompatibilidad, así que buscamos. Tal vez nunca encontraremos algo mucho mejor que lo que tenemos, pero creo que es una arrogancia terrible asumir que lo sabemos todo ahora. ¡Pensaron eso alrededor de 1880, y mira lo que siguió!

Pensé que la mejor respuesta a esta pregunta que leí fue dada por Viktor T. Toth en respuesta a una pregunta relacionada (lo siento, no puedo encontrar el enlace). Viktor puede decir esto mejor que yo, pero si echas un vistazo a las ecuaciones de campo de Einstein, dicen (curvatura del espacio-tiempo) = (masa-energía). El problema es que el lado derecho de esas ecuaciones son cantidades que ahora sabemos que son operadores cuánticos, pero el lado izquierdo son números. En otras palabras, números = operadores. En la práctica, lo que se hace en “gravedad semiclásica” es tomar el valor esperado de los operadores en el lado derecho. Dado que estamos bastante seguros de que el RHS del EFE seguirá siendo un operador cuántico, también nos gustaría que el LHS se cuantifique también.

El gran impulso proviene del departamento de marketing de los físicos. La mecánica cuántica es una ecuación en la que todos los términos corresponden a puntos (características espaciales) en experimentos de materia y campo. El problema con “la teoría más exitosa de la historia” es que no describe la cuestión más importante de física, química, biología e ingeniería: cómo se conectan las partes entre sí. No es suficiente decir que el “gluón” lo hizo. Pero tiene que mostrar cuán mecánicamente lo hace.

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