¿Por qué los físicos intentan unificar la gravedad, considerarla una fuerza y ​​buscar ‘gravitones’ con las otras tres fuerzas de la naturaleza? ¿No demostró Einstein que la gravedad no es realmente una fuerza, sino una métrica de la curvatura del espacio-tiempo?

Claro, es fácil decir que la gravedad es la deformación del espacio-tiempo, el final de la historia.

Pero … ¿qué deforma el espacio-tiempo?

Por qué, materia, por supuesto.

¿Pero qué es la materia?

La materia es …, bueno, una colección de campos cuánticos que interactúan, como se describe en el Modelo estándar de física de partículas.

Vaya. Campos cuánticos vs. geometría. En resumen, terminamos con una ecuación que, en principio, dice algo como esto: algo no cuántico = algo cuántico .

Esto simplemente no servirá. Las cosas no cuánticas como la deformación del espacio-tiempo se describen mediante números. Las cosas cuánticas como los campos de materia en el Modelo Estándar son descritas por operadores de mecánica cuántica; no importa lo que son, concéntrate en lo que no son: no son números. Entonces, la ecuación, la ecuación de campo de Einstein para la gravedad que describe la idea misma de que la gravedad es la deformación del espacio-tiempo, nunca funcionará con los campos cuánticos.

De ahí la necesidad de una resolución. La resolución más fácil es reemplazar el bit cuántico de algo con el llamado valor de expectativa (que es un número) de ese algo cuántico. Piense en ese valor de expectativa como una especie de promedio. En esencia, esta es una afirmación de que la ecuación de campo de Einstein es aproximada, no exacta. Pero si es aproximado, ¿de qué es una aproximación?

No importa que, podría decirse, que sea una aproximación, pero funciona extremadamente bien la mayor parte del tiempo. Cierto. Esta aproximación solo falla profundamente dentro de los horizontes de eventos de los agujeros negros, o en el universo primitivo extremo. Aún así … somos seres curiosos. Nos gustaría saber qué está pasando. Cuando sabemos que nuestra teoría tiene límites, nos gustaría mejorarla. Entonces la búsqueda continúa.

A menudo odio cuando la gente repite el siguiente aforismo, pero aquí estoy a punto de repetirlo. Aceptaré cualquier tortura hipócrita que se requiera de mí.

Usted dice: “Einstein ha demostrado que la gravedad no es realmente una fuerza sino una métrica de la curvatura del espacio-tiempo”.

Yo digo: “No. El mapa no es el territorio”.

En caso de que no hayas escuchado eso antes, lo que quiero decir es esto:

Einstein (y otros) definitivamente establecieron un modelo de gravedad que involucra el espacio-tiempo. Ese modelo, la relatividad general, fue definitivamente mejor para explicar algunos fenómenos gravitacionales que su predecesor. Y en el contexto de la relatividad general , no existe un gravitón.

Pero tenga en cuenta algunas cosas:

Primero, la relatividad general es una colección de declaraciones que los humanos usan para describir el universo, no una colección de instrucciones inmutables que ejecuta el universo. En palabras de Feynman, “La naturaleza está allí, y ella saldrá como es …”, independientemente de cómo la describamos.

Segundo, la relatividad general, por sí misma, se reconoce como incompleta. Podría extenderse mediante una teoría de campo cuántico (u otra teoría) que se reduzca a la relatividad general a ciertas escalas.

Es inquietante que los lenguajes de la relatividad general y de la mecánica cuántica tengan tan poco en común y, sin embargo, ambos estén hablando de aspectos del mismo universo. No es que haya ninguna contradicción entre los dos, sino que ni siquiera suenan como si estuvieran hablando de lo mismo: es como, uno es la liturgia de la gran misa católica romana, y el otro es el libro de reglas de las Grandes Ligas de Béisbol, y estos parecen irrelevantes entre sí y, sin embargo, de alguna manera el estadio ES la catedral, entonces ¿es el lanzador lo mismo que el sacerdote, o qué?

Einstein intentó forzar el ajuste de la teoría cuántica en su propia comprensión del espacio-tiempo, porque eso era con lo que estaba más familiarizado y le gustaba más. Por otro lado, la mayoría de los físicos han estado tratando de ajustar a la fuerza la relatividad general en alguna versión de la teoría cuántica, porque la teoría cuántica ha tenido aplicaciones prácticas de ingeniería y, por lo tanto, esto es en lo que la mayoría de los físicos han estado más entrenados. Probablemente, sin embargo, cuando general La relatividad y la teoría cuántica se concilian, será en términos de un tercer punto de vista que no es particularmente más similar al uno que al otro.

La teoría actual de la gravitación se basa en la teoría general de la relatividad de Albert Einstein, está formulada en la física clásica, que trata de las fuerzas.

Las fuerzas no gravitacionales se describen en el marco de la mecánica cuántica, que describe las interacciones físicas de una manera muy diferente en función de la naturaleza ondulatoria de la materia.

La gravedad se modela como un campo continuo, mientras que otras fuerzas se modelan como campos discretos.

La formulación clásica de la teoría de la gravitación no puede unirse a la mecánica cuántica de manera consistente. Cualquier intento de hacerlo conduce al problema de la Renormalización. Por lo tanto, se necesita una teoría cuántica de la gravitación para acomodar la gravedad en el marco teórico de la física. Esa es la razón por la cual los científicos están tratando de unificar la gravedad con otras fuerzas, para tener una física teórica más consistente.

Las otras “fuerzas” tampoco son fuerzas. Son interacciones entre campos. Y también lo es la gravedad.

El término “fuerza” solo se define en el contexto de la mecánica newtoniana clásica; es irrelevante para la relatividad, que describe la gravedad, y también es irrelevante para la mecánica cuántica, que describe las tres interacciones fundamentales: el electromagnetismo y las interacciones fuertes y débiles.

Lamentablemente, Einstein no demostró que la gravedad sea un efecto de la curvatura espacio-temporal. Él acaba de hacer es como una suposición. Pero el sentido común dice que es verdad. Hubo algunas respuestas donde se preguntó cómo curvas espacio-tiempo? Muy simple: la bola infinitamente grande es plana. Y las macroesferas como la tierra tienen algunos atributos de esferas cercanas a infinitamente grandes, donde la superficie es plana en cierta área y curva en un área más amplia, lo que produce el efecto de la gravedad. ¿Cómo? Esta es una cuestión de investigación más profunda. Esta es solo mi suposición, el punto de vista, tal vez un punto de vista alternativo o una pseudo visión científica. Llámalo como quieras. No voy a involucrarme en disputas sobre esto.

Ese no es el problema. Simplemente afirmar que QM es compatible con GR no resuelve ninguno de los problemas que la unificación está tratando de resolver, y puede ser simplemente incorrecto, ya que la unificación puede requerir algunos cambios en QM, GR o ambos. “Mayo” es una declaración mínima; cualquier reconciliación entre QED (digamos) y GR según la formulación actual tendrá que involucrar una reinterpretación tan heroica que sea una teoría realmente nueva.

El problema es encontrar una formulación de principios de QM, como la ecuación de Schroedinger, que se comporta correctamente para todos los marcos inerciales bajo GR. No se trata realmente de si la gravedad es “realmente” una fuerza o no, o si es llevada por bosones de calibre, o preguntas como esa; Realmente, estos son problemas secundarios. Eso no significa que sean irrelevantes o triviales. Cualquier unificación adecuada tendrá que abordar estas preguntas. El problema es que QM no parece respetar el Principio de Relatividad, y no parece haber una forma obvia de parcharlo para que lo haga. La “deformación del espacio-tiempo” es en realidad exactamente el problema, no es algo a lo que se pueda reducir el problema que lo hace desaparecer. La relatividad especial (sin deformación) no es tan problemática.

El problema es que ambos puntos de vista resultan ser extremadamente buenos. Logramos usarlos para construir transistores, láseres, satélites GPS y telescopios hubble.

Einstein podría haber * demostrado * que la gravedad es una curvatura del espacio, pero ¿tenía razón? (¿Es tal vista solo una simplificación de una vista más general?)

No podemos simplemente descartar una vista (está proponiendo que la vista QM se descarte a favor de la vista GR, pero otras podrían argumentar lo contrario), ya que ambas tienen un historial bien probado.

Todo lo que podemos hacer es desconectar para encontrar una generalización correcta de los dos, que se simplifique a QM en ciertas condiciones, y se simplifique a GR en otras (y se simplifique a la mecánica newtoniana en la mayoría de las condiciones ordinarias).

No para contradecir a Viktor, pero la gravedad no es una fuerza en el sentido normal que significa esa palabra. La gravedad es simplemente la curvatura del espacio-tiempo causada por la presencia de masa. Piense en una lámina de goma estirada entre dos puntos fijos. Deje caer una bola de boliche en el centro de esa lámina de goma y provocará una caída en el medio. Tome un pequeño rodamiento de bolas y gírelo en ángulo hacia la bola de boliche y tomará un camino curvo a su alrededor. En efecto, está orbitando la bola de boliche. El rodamiento de bolas en realidad está siguiendo el camino más recto abierto sobre una superficie curva bidimensional, y esto es exactamente análogo a lo que sucede en un espacio-tiempo de 4 dimensiones que es curvo …

DT Hazelrig

Lo que Einstein no explicó es cómo la masa puede hacer que el espacio se curve. El modelo utilizado con frecuencia de una membrana curvada por el peso (sí, el peso) de una masa y que los cuerpos caen (sí, caen) en la parte inferior de la membrana es absurdo.

Es casi tan publicitario como la pregunta “si el Sol desapareciera instantáneamente (duh0), ¿no se daría cuenta la Tierra durante diez minutos?” _

Si no hemos encontrado un ‘gravitón’, pero una pieza o estiércol de vaca que recogemos los encuentra instantáneamente, los identifica como gravitones y evalúa con precisión su densidad, no lleva a la idea de que la gravedad es causada por un impulso que involucra otra dimensión para que todo el movimiento sea a velocidad constante a una distancia fija del otro cuerpo de masa. La otra dimensión representa la energía cinética.

Bueno, ves que Einstein odia la mecánica cuántica. Cuando le dieron una carta sobre ese tema, la rasgó y dijo que era un montón de basura. Einstein puede demostrar que es una curvatura del espacio-tiempo, pero ¿qué lo causa exactamente? Se puede argumentar, por supuesto, bla, bla. Ahora hay otro fenómeno, cualquier materia que tenga masa puede atraer otra materia que tenga masa en proporción. Lo que causa esto es nuevamente la curvatura en el espacio-tiempo. Gravitons es una partícula hipotética para tratar de explicar la gravedad con términos más simples. El espacio-tiempo es realmente un tema muy complicado solo.