¿Cómo es posible que la teoría de la relatividad y la teoría cuántica se contradigan entre sí y, a la vez, sean verdaderas y encuentren tantas aplicaciones?

Answer 1

En primer lugar, la relatividad especial y la mecánica cuántica no se contradicen entre sí. De hecho, se han unificado en un conjunto de teorías conocidas como teoría cuántica de campos, cuyo primer ejemplo, la electrodinámica cuántica, fue formulado de manera independiente por Feynman, Schwinger y Tomonaga alrededor de 1945.

Dicho esto, nadie hasta la fecha ha logrado unificar la mecánica cuántica y la relatividad general ; es decir, actualmente no tenemos una teoría consistente de la gravedad cuántica.

¿Cómo no es esto una contradicción? Bueno, solo aplicamos la mecánica cuántica a los sistemas que están bajo ciertas especificaciones, y solo aplicamos la relatividad general a los sistemas que están bajo otras especificaciones, que son mutuamente excluyentes. De manera ingenua, podemos decir que la mecánica cuántica se aplica a cosas realmente pequeñas y la relatividad general se aplica a cosas realmente grandes, aunque la situación es más compleja que esto.

Usando solo las constantes fundamentales [math] \ hbar [/ math] (de la mecánica cuántica), [math] c [/ math] (de la relatividad especial), y [math] G [/ math] (de la relatividad general), pueden formar las escalas características de longitud, tiempo y energía en las cuales la gravedad cuántica se vuelve relevante (ya que a estas escalas, todas estas tres teorías —la mecánica cuántica, la relatividad especial y la relatividad general— serán necesarias para tener en cuenta). Son los siguientes (de wikipedia):

[math] l_p = \ sqrt {\ frac {\ hbar G} {c ^ 3}} \ approx 1.616 \ times 10 ^ {- 35} \ mathrm {m} [/ math]
[math] t_p = \ sqrt {\ frac {\ hbar G} {c ^ 5}} \ approx 5.391 \ times 10 ^ {- 44} \ mathrm {s} [/ math]
[math] E_p = \ sqrt {\ frac {\ hbar c ^ 5} {G}} \ approx 1.22 \ times 10 ^ {28} \ mathrm {eV} [/ math]

Como puede ver, estas escalas van mucho más allá de lo que experimentamos a diario, o incluso lo que nuestros aparatos experimentales más grandes, como el Gran Colisionador de Hadrones en el CERN, son capaces de explorar. Por lo tanto, en ningún momento en el futuro cercano podremos adquirir una comprensión experimental de la gravedad cuántica. Queda por verse si alguien puede llegar a una comprensión teórica exitosa de los temas.

EDITAR: Estoy empezando a sentirme como un evangelista aquí, pero la masa sigue siendo constante en la relatividad. Vea la respuesta de Matt Hodel a ¿Es la masa una cantidad relativa?

Answer 2

La relatividad general incluye singularidades y no se puede aplicar en situaciones extremas, mientras que la lógica cuántica es perfecta. No se pueden reconciliar sin ninguna “confusión”, pero se ha demostrado que son compatibles en [gr-qc / 9612043] Mecánica cuántica y relatividad: su unificación por hora local

Carver Mead, Cramer, De Broglie – Bohm demostraron que Einstein no estaba equivocado, y no tenemos justificación para pensar que Dios juega a los dados. John Bell estuvo de acuerdo, al igual que Schrodinger, quien observó que su ecuación era determinista en su cara. Como dijo Carver Mead, no estamos viendo un cuanto borroso a través de lentes transparentes, sino un cuanto claro a través de lentes borrosos.

En mi opinión, aceptar la noción de incertidumbre intrínseca no es científico e innecesario. Einstein tenía razón. Cuando Einstein presentó el mecanismo del láser para resolver el problema del determinismo, Bohr y Heisenberg juraron que nunca podría funcionar hasta después de que se demostrara cuando mostraron cómo la incertidumbre causaba certeza.

Einstein tampoco aceptó un modelo atemporal del cuanto, ya que era obvio para él que había un ordenamiento inmutable del evento local en el que todos los observadores estaban de acuerdo y esos eventos, y solo esos eventos, determinan el futuro de manera determinista.

El error de Einstein fue tomar esta noción de causalidad local un paso demasiado lejos o no lo suficiente, dependiendo de su perspectiva. En nuestro universo participativo los eventos son bi-causales, no causa y efecto. La causalidad es bilocal no no local.

Si considera la propia relatividad de Einstein y un observador de la velocidad de la luz cercana que viaja con una partícula, a medida que se acerca la velocidad de la luz, la distancia y el tiempo van a cero, lo que hace que el evento sea local para ese observador, en el mismo lugar, al mismo tiempo, conservando la insistencia de Einstein. sobre la causalidad local a pesar del hecho de que la interacción ocurrió a través de años luz desde nuestra perspectiva. El hecho es que existe un marco de referencia viable en el que el evento puede considerarse causalidad local y, a menos que exista un marco de este tipo, no puede haber una acción espeluznante.

Einstein descubrió la contabilidad cuántica de la constante de Plank por el efecto fotoeléctrico que demuestra la naturaleza cuántica de la luz. Con Bose, desarrolló los métodos estadísticos utilizados para determinar el resultado de las interacciones cuánticas. Él entendía el cuanto mejor que nadie. Se oponía a la loca interpretación de Copenhague y tenía buenas razones para oponerse. Algún día enseñarán interpretaciones deterministas equivalentes más sensatas y dejarán de decir que Einstein estaba equivocado. Con una interpretación sensata de la cuantificación de la hora local de la Hitoshi Kitada cuántica con la relatividad general tiene perfecto sentido.

Answer 3

No se contradicen entre sí. Simplemente no se integran convenientemente. Una trata sobre el comportamiento de las cosas en escalas increíblemente pequeñas y la otra trata sobre las cosas grandes compuestas de esas cosas muy pequeñas, y nos gustaría unirlas con una Teoría de la Gravedad Cuántica. Estoy seguro de que sucederá, pero hasta ahora ningún físico ha descubierto cómo se puede hacer.

Answer 4

La relatividad especial ya se separó de la relatividad general, a velocidades muy altas y con gravedad muy alta, incluso antes de que se comenzaran a definir las teorías cuánticas.

La relatividad cuántica parte de los otros tipos de relatividad a escala de tamaño. Seguro que es interesante seguir el trabajo que se está realizando en el campo.

Para tener una idea de la escala de tamaño ver:
La Escala del Universo 2