La mecánica cuántica describe fenómenos físicos a escalas microscópicas. ¿Hay un equivalente en escalas muy grandes?

Para aquellos que están atrapados pensando dentro de la caja, la Física Ortodoxa, hay una diferencia de la naturaleza de la Mecánica Cuántica y la escala macroscópica. Sin embargo, como señaló Bondi hace décadas, y Wheeler discutió antes de morir hace algunos años, la diferencia es puramente cognitiva, no una cosa que realmente exista en sí misma. Debido a este problema cognitivo, nuestras descripciones matemáticas exigen una diferencia.

Por ejemplo, algunas de las respuestas a continuación discuten la gravitación. Fue al estudiar la gravitación lo que llevó a Wheeler a cuantificar el espacio-tiempo en primer lugar. Las ondas de gravedad, por ejemplo, son lo que Wheeler describió en 1955 como la gravedad sin la presencia de masa. Cual es verdad. Esta es la línea de pensamiento que lo llevó a cuantificar el espacio-tiempo.

Como resultado de esta cuantización de la longitud de Planck y la unidad de tiempo de Planck, Wheeler mostró principalmente que el espacio-tiempo en esta escala (10 ^ -35 metros es la longitud de Planck (Lp), 10 ^ -44 segundos es el intervalo de Planck de tiempo (tp), la velocidad de la luz se define entonces como c = 1Lp / 1tp) adquiere una característica “espumosa” de Wheeler, denominada “espuma espacio-temporal”. Considerado a menudo como una metáfora en la física ortodoxa, y no como una “cosa real”, Wilczek recibió un Nobel hace algunos años restando el obstáculo de la espuma del espacio-tiempo y prediciendo con precisión los rangos de las fuerzas Fuertes y Débiles; Cambiando las definiciones de la hipótesis electro-débil.

Así, la espuma del espacio-tiempo, por cada estándar, califica como un medio. Si la espuma de espacio-tiempo no estuviera presente, los rangos de las Fuerzas Fuerte y Débil (por lo tanto, el Electro-débil) serían mucho mayores, y el requisito de energía para cada sistema de las 4 fuerzas de la naturaleza sería diferente.

El punto es que la espuma espacio-temporal es un medio, por definición, y es acumulativa; cuanto mayor sea la distancia, mayor será la cantidad de espuma espacio-tiempo que una fuerza debe atravesar. Wheeler había escrito esto en su último tablero negro antes de morir. Aunque las matemáticas aún no están resueltas, tanto las fuerzas electromagnéticas como las gravitacionales también deben atravesar este medio. Dado que tanto las fuerzas electromagnéticas como las gravitacionales son de muy largo alcance; quien resuelva ese problema probablemente también ganará un Nobel.

Otro ejemplo de esto es que en la escala de Planck, la característica espumosa es dinámica, donde los pares virtuales de partículas antipartículas aparecen y desaparecen en un marco de tiempo de unos pocos intervalos de tiempo de Planck (10 ^ 43 / segundo). El modelo estándar en física ortodoxa tiene el protón hecho de 3 quarks (valencia – AKA reales), que constituyen el 1% de la masa de protones. El 99% de la masa de protones proviene del principio de incertidumbre de Heisenberg, en la forma de tiempo masa-energía:

Cuando delta-t es 1 intervalo de tiempo de Planck, la masa-energía es bastante grande, alrededor de 2 mil millones de julios, o 1 kilotón de arma nuclear (Hiroshima fue de aproximadamente 15KT). El delta-E en un protón, según el Modelo Estándar, representa el 99% de la masa a través de la Fuerza Fuerte y virtual (quarks marinos – un mar de quarks). Lo mismo ocurre con los neutrones, según ese modelo.

Si el modelo estándar es correcto, entonces el 99% de la energía de masa del cosmos visible es “virtual”, por lo tanto, la gravitación en una escala cosmológica es del 99% a través de la energía de masa virtual (del cosmos visible); el resultado de la espuma del espacio-tiempo de Wheeler en una escala de Planck …

Esto no es un pensamiento original o marginal, esto es lo que describió Wheeler, literalmente, en 1955. Por alguna extraña razón más allá de mi comprensión, cuando lo mencionas en una multitud de físicos ortodoxos, se vuelven locos. están tan enamorados de sus ideas, carreras enteras dedicadas a la elaboración de la matemática de Gravedad Cuántica Cuántica, etc., que no pueden ser probadas o refutadas en el futuro previsible, que lo obvio y lo que ya se ha medido, bueno , simplemente no les gusta.

Como resultado, uno de los más grandes físicos que haya vivido, Wheeler, quien trabajó hombro a hombro con Einstein, Schrodinger, Heisenberg, Misner, Bohr … se encontró en sus últimos años asignado a la división marginal entre científicos jóvenes. La razón es que para obtener un doctorado, debe tener una idea original, generalmente asignada por el profesor, que tiene una hipótesis de mascotas, cuyos estudiantes graduados escribirán docenas y docenas de documentos en los que pondrá su nombre.

Piense fuera de la caja, exista fuera de la caja y permanezca fuera de la caja. La alternativa es segura y acogedora, una vida dentro de la caja, donde todos te quieren porque estás sintonizado en la misma estación. En el momento de tu muerte, cuando mires hacia atrás a tu vida dentro de la caja, te arrepentirás de las millones de oportunidades que nunca tuviste, todas y cada una, incluso pensando.

En principio, la gravitación, o más bien la Relatividad General, describe fenómenos perfectamente bien a escalas cosmológicas, mientras que la mecánica cuántica nos permite comprender la dinámica a escalas microscópicas. El problema es más bien unificar estas dos teorías para comprender fenómenos extremos como los agujeros negros o el Big Bang en sí. De hecho, hay una buena conexión entre la física de los mundos microscópicos y macroscópicos cuando se trata de comprender los primeros segundos de existencia del Universo después del Big Bang. Por ejemplo, podemos crear el plasma de quark gluon a escala microscópica, el estado de la materia prevalece en los primeros microsegundos del universo. Iones pesados ​​y plasma de quark-gluon También hay algunos intentos teóricos para hacer una síntesis entre la gravitación y Mecánica cuántica bajo el nombre de Loop Quantum Gravity. ¿Qué es la gravedad cuántica de bucles? – Universo Hoy

Relatividad general.

Describe fenómenos físicos en escalas de hasta cúmulos de galaxias (y, de hecho, milisegundos hasta el Big Bang) y, por supuesto, en todas las demás escalas, excepto en el mundo cuántico.

Tenemos dos descripciones muy diferentes de la misma realidad: una describe lo muy pequeño y la otra muy grande. Y ambas descripciones no cuadran.

Sabemos que cada descripción es correcta para su dominio, y de manera experimental, pero produce predicciones incorrectas para el otro dominio.

De ahí la búsqueda legendaria de una teoría de todo.

Y tal vez no hay ninguno.

Claro, el electromagnetismo y la gravedad.

El electromagnetismo tiene un impacto menor ya que en grandes escalas muchos cuerpos y estructuras materiales tienden a ser eléctricamente neutros, pero muchos no lo son, y los campos electrostáticos y magnéticos tienen impacto en grandes estructuras, incluso en escalas astronómicas y cosmológicas, siendo responsables de fenómenos tan importantes como los cósmicos. Los rayos, y por supuesto la radiación electromagnética en todo su espectro.

La gravedad es la fuerza dominante en las escalas cosmológicas y está bien modelada por la Relatividad General.

El problema es que el electromagnetismo puede reducirse a la mecánica cuántica (más precisamente a la electrodinámica cuántica QED, uno de los “aspectos” de la mecánica cuántica) mientras que la gravedad no puede, por lo que tenemos dos teorías relevantes que rigen las escalas muy grandes que no son compatibles con entre ellos en aquellos dominios donde deberían superponerse (los agujeros negros y el universo muy temprano muy cerca del Big Bang).

A escalas muy grandes miras la cosmología y la astrofísica. Es un área bastante intrigante, ya que se estudian los fenómenos bajo la influencia de la gravedad (por ejemplo, la Relatividad General), pero al mismo tiempo se deben tener en cuenta los efectos físicos cuánticos, inflados en la dimensión cósmica por la inflación cósmica.

A2a: Los mismos fenómenos se aplican a todas las escalas, es solo que mientras más objetos haya en el sistema, más segura será la ubicación y el movimiento de probabilidad conjunta. En nuestra escala humana, hay tantos átomos que constituyen un objeto típico, su ubicación y movimiento son muy ciertos y, por lo tanto, indistintamente cercanos a las leyes de movimiento de Newton.

Lo único que sucede a escalas más grandes es que la gravedad se convierte en la fuerza predominante (pero solo debido al equilibrio de carga íntimo a escalas más pequeñas), y la gravedad aún no se puede describir en un contexto mecánico cuántico; Para eso necesitas la relatividad general.

Sí.

La escala de materia ordinaria va de los átomos a las estrellas, supone que los átomos son esferas duras y que la masa es proporcional al cubo de longitud y se carga a la superficie.

La escala subatómica tiene una carga cuantificada independiente de la masa y, por lo tanto, la masa es inversamente proporcional a la longitud.

La escala gravitacional, supone que la masa y la carga son proporcionales a la esfera en la que están contenidos. Esto significa que la cantidad de materia y carga en cualquier esfera dada, es la misma que una salchicha, la longitud es proporcional al diámetro.

Sí.

Astrodinámica o n-cuerpos Mecánica orbital [1].

Notas al pie

[1] Mecánica orbital – Wikipedia

Supongo que una respuesta sería la cosmología .

Prácticamente el resto de la física es aplicable para eso, excepto por algunas teorías muy específicas.

La física cuántica es la teoría general, mientras que la física clásica es un límite a la física cuántica en el límite donde h— → 0., h es la constante de Planck.