Einstein no hizo tal cosa. La equivalencia no significa necesariamente la realidad. Dado que este es un error común, citaré un poco el Apéndice B de mi libro, que puede leerse de forma gratuita en Comprender la física a través de la teoría cuántica de campos:
EL TIEMPO ESPACIAL NO ESTÁ CURVADO
La idea de la curvatura del espacio-tiempo también tuvo su origen en las matemáticas. Al buscar un método matemático que pudiera incorporar su Principio de Equivalencia, Einstein fue conducido a las ecuaciones de la geometría riemanniana. Y sí, estas ecuaciones describen la curvatura de cuatro dimensiones para aquellos que pueden visualizarla. Verás, los matemáticos no están limitados por restricciones físicas; Las ecuaciones que tienen un significado físico en tres dimensiones se pueden generalizar algebraicamente a cualquier número de dimensiones. Pero cuando haces esto, realmente estás tratando con álgebra (ecuaciones), no con geometría (configuraciones espaciales) … Al estirar nuestras mentes, algunos de nosotros incluso podemos formar una vaga imagen mental de cómo sería la curvatura de cuatro dimensiones si lo hiciera. existe. Sin embargo, decir que las ecuaciones del campo gravitatorio son equivalentes a la curvatura no es lo mismo que decir que hay curvatura. En QFT, el campo gravitatorio es solo otro campo de fuerza, como el EM, campos fuertes y débiles, aunque con una mayor complejidad que se refleja en su mayor valor de giro de 2.
Dado que esta opinión es contraria a lo que enseñan la mayoría de los físicos, y dado que no puede confiar en mi palabra, me gustaría citar a los ganadores del Premio Nobel Frank Wilczek …
Podemos describir la relatividad general utilizando una de las dos ideas matemáticamente equivalentes: espacio-tiempo o campo métrico curvo. Matemáticos, místicos y especialistas en relatividad general tienden a apreciar la vista geométrica por su elegancia. Los físicos entrenados en la tradición más empírica de la física de alta energía y la teoría cuántica de campos tienden a preferir la visión de campo … Más importante, como veremos en un momento, la visión de campo hace que la teoría de la gravedad de Einstein se parezca más a las otras teorías exitosas de la física fundamental, y así facilita el trabajo hacia una descripción unificada y totalmente integrada de todas las leyes. Como probablemente puedas decir, soy un hombre de campo.
…
Su elección Una vez más, el lector puede elegir, como lo hizo con respecto a los dos enfoques de la relatividad especial. La elección no se trata de las ecuaciones, se trata de su interpretación. Las ecuaciones de Einstein se pueden interpretar como indicativas de una curvatura del espacio-tiempo, no visibles como pueden ser, o como describiendo un campo cuántico en el espacio tridimensional, similar a los otros campos de fuerza cuántica. Para el físico, realmente no hay mucha diferencia. Los físicos están más interesados en resolver sus ecuaciones que en interpretarlas. Si me permites una cita más de Weinberg:
Lo importante es poder hacer predicciones sobre las imágenes en las placas fotográficas de los astrónomos, las frecuencias de las 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 oa una curvatura de espacio y tiempo. (Se debe advertir al lector que estos puntos de vista son heterodoxos y se encontrarían con las objeciones de muchos relativistas generales). – S. Weinberg, ( W1972 , p. 147)
Entonces, si lo desea, puede creer que los efectos gravitacionales se deben a una curvatura del espacio-tiempo (incluso si no puede imaginarlo). O, como Weinberg, Wilczek (y yo), puede ver la gravedad como un campo de fuerza que, al igual que los otros campos de fuerza en QFT, existe en el espacio tridimensional y evoluciona en el tiempo según las ecuaciones de campo.
¿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?
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Claro, es fácil decirlo, la gravedad es la deformación del espacio-tiempo, final de la historia.
Pero … ¿qué deformaciones del espacio-tiempo?
Por qué, importa, por supuesto.
Pero ¿qué es la materia?
La materia es …, bueno, una colección de campos cuánticos interactivos, como lo describe el Modelo Estándar de la física de partículas.
Ups. Campos cuánticos vs. geometría. En resumen, terminamos con una ecuación que, en principio, dice algo como esto: algo que no es quantum = algo cuántico .
Esto simplemente no sirve. Las cosas no cuánticas como la deformación del espacio-tiempo se describen con números. Las cosas cuánticas como los campos de la materia en el Modelo Estándar están descritas por operadores mecánicos cuánticos; no importa lo que sean, concéntrate en lo que no son: no son números. Así que 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 campos cuánticos.
De ahí la necesidad de una resolución. La resolución más sencilla es simplemente reemplazar el bit de algo cuántico con el llamado valor de expectativa (que es un número) de ese algo cuántico. Piense en ese valor de expectativa como un promedio de clases. En esencia, esta es una declaración de que la ecuación de campo de Einstein es aproximada, no exacta. Pero si es aproximado, ¿de qué es una aproximación?
No importa, podría decirse que puede ser una aproximación, pero funciona muy bien la mayor parte del tiempo. Cierto. Esta aproximación solo falla en lo profundo de los horizontes de eventos de los agujeros negros, o en el universo temprano extremo. Aun así … somos seres curiosos. Nos gustaría saber qué está pasando. Cuando sabemos que nuestra teoría tiene límites, nos gustaría mejorar la teoría. Así que 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 me sea requerida.
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) definieron definitivamente un modelo de gravedad que involucra el espacio-tiempo. Ese modelo, la relatividad general, fue definitivamente mejor para explicar algunos fenómenos gravitacionales que su antecesor. Y en el contexto de la relatividad general , no existe tal cosa como 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 las palabras de Feynman, “La naturaleza está ahí, y ella saldrá como está …”, independientemente de cómo la describamos.
En segundo lugar, la relatividad general, por sí misma, se considera incompleta. Podría extenderse por una teoría de campos cuánticos (u otra teoría) que se reduzca a la relatividad general en ciertas escalas.
Es preocupante 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, una es la liturgia de la misa católica romana y la otra 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, así que el lanzador es lo mismo que el sacerdote, ¿o qué?
Einstein intentó forzar 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 forzar la relatividad general en alguna versión de la teoría cuántica, porque la teoría cuántica ha tenido aplicaciones prácticas de ingeniería y, por lo tanto, es en lo que la mayoría de los físicos han sido más entrenados. La relatividad y la teoría cuántica se reconcilian, 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 se ocupa 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 según 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 con la mecánica cuántica de manera consistente. Cualquier intento de hacer eso lleva 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 que 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 así 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 fuerte y débil.
Einstein desafortunadamente no probó que la gravedad sea un efecto de la curvatura espacio-tiempo. Lo que acaba de hacer es como un supuesto. Pero el sentido común dice que es verdad. Hubo algunas respuestas donde se preguntó cómo curvas de espacio-tiempo? Muy simple – la bola infinitamente grande es una plana. Y las esferas macro como la tierra tienen algunos atributos de esferas casi infinitas, donde la superficie es plana en cierta área y curvada en un área más amplia, 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 visión pseudocientífica. Llámalo como quieras. No voy a involucrarme en disputas sobre esto.
Ese no es el problema. El solo hecho de afirmar que QM es compatible con GR no resuelve ninguno de los problemas que la unificación está tratando de resolver, y puede que simplemente sea incorrecto, ya que la unificación puede requerir algunos cambios en QM, en GR o en ambos. “Mayo” es una declaración mínima; Cualquier reconciliación entre QED (por ejemplo) y GR, tal como está formulada actualmente, tendrá que implicar 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 comporte correctamente para todos los marcos de inercia bajo GR. En realidad no se trata de si la gravedad es “realmente” una fuerza o no, o si es llevada por bosones gauge, o preguntas como esa; En realidad, estos son problemas secundarios. Eso no significa que sean irrelevantes o triviales. Cualquier unificación adecuada tendrá que abordar estas cuestiones. El problema es que QM no parece respetar el Principio de la Relatividad, y no parece haber una manera obvia de parchearlo para que lo haga. La “deformación del espacio-tiempo” es en realidad exactamente el problema, no es algo a lo que pueda reducirse el problema, lo que hace que desaparezca. La relatividad especial (sin deformaciones) 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 visión solo una simplificación de una visión más general?)
No podemos simplemente descartar una vista (está proponiendo que la vista QM se descarte a favor de la vista de GR, pero otros podrían argumentar lo contrario), ya que ambos tienen un historial probado.
Todo lo que podemos hacer es desconectar para encontrar una generalización correcta de los dos, que simplifique a QM en ciertas condiciones, y simplifique a GR en otras (y simplifique a mecánica newtoniana en la mayoría de las condiciones ordinarias).
No es un contraticto de 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. Deja caer una bola de bolos en el centro de esa lámina de goma y causará una caída en el medio. Tome un cojinete de bolas pequeño y gírelo en ángulo hacia la bola de bolos y tomará un camino curvo a su alrededor. En efecto, está orbitando la bola de boliche. En realidad, el rodamiento de bolas sigue el camino más recto que se abre sobre una superficie bidimensional curva, y esto es exactamente análogo a lo que ocurre 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 frecuentemente usado 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), ¿la Tierra no sería consciente de ello durante diez minutos?” _
Si no hemos encontrado un ‘gravitón’, sino un trozo o estiércol de vaca que recogemos, encontramos hordas de ellos al instante, los identificamos como gravitones y evaluamos con precisión su densidad, ¿no conduce a la idea de que la gravedad es causada por un impulso que involucra otra dimensión? de modo que todo el movimiento es a una velocidad constante a una distancia fija del otro cuerpo de masa. La otra dimensión representa la energía cinética.
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