Cuando hablo con investigadores y profesores en mi departamento de física, a veces capto este trasfondo en la conversación cuando se habla de GR: casi como si algunos no estuvieran completamente convencidos de la teoría general de la relatividad.
Me preguntaba, ¿hay alguna observación cosmológica que, en general, no pueda predecir?
Como ejemplo hipotético: tal vez alguna estrella siga una órbita que se desvíe de la órbita predicha por GR.
He tomado un curso sobre GR, por lo que tengo un conocimiento básico del tema.
Quizás el ejemplo más famoso de falla potencial de GR son las curvas de rotación de las galaxias . Sin embargo, también podría explicarse por una masa adicional ( materia oscura ), por lo que aún no está claro cómo se resolverá. (Una situación similar ocurrió a principios de 1900 cuando la gente predijo que el planeta Vulcano cerca de Mercurio explicaría su anomalía de perhelio. Sabemos cómo resultó eso).
(Es muy triste que esta pregunta parezca ser manejada de manera extremadamente emocional, muy irracional. He visto personas gritándose unos a otros en conferencias sobre si la materia oscura es cierta o si es necesario ajustar la ley de la gravedad).
¿Hay alguna observación cosmológica que, en general, no logra predecir?
No.
Un problema con GR es que admite singularidades (p. ej., agujeros negros, kugelblitzes, la singularidad inicial), una característica que la mayoría de los físicos creen que no puede ser correcta. Sin embargo, hasta la fecha, no ha habido ninguna observación (por ejemplo) del interior de un agujero negro que desmienta esta conjetura.
Por otro lado, GR ha superado todas las pruebas que se le han presentado. Casi todas las teorías alternativas de la gravitación han fallado en una u otra prueba.
"La teoría de la relatividad se considera autoconsistente, es consistente con muchos resultados experimentales y sirve como base de muchas teorías exitosas como la electrodinámica cuántica. Por lo tanto, la crítica fundamental (como la de Herbert Dingle, Louis Essen, Petr Beckmann, Maurice Allais y Tom van Flandern) no ha sido tomado en serio por la comunidad científica, y debido a la falta de calidad de muchas publicaciones críticas (encontradas en el proceso de revisión por pares) rara vez fueron aceptadas para su publicación en revistas científicas acreditadas. como en la década de 1920, la mayoría de los trabajos críticos han sido publicados en pequeñas editoriales, revistas alternativas (como "Apeiron" o "Galilean Electrodynamics") o sitios web privados, por lo que la crítica a la relatividad ha sido abordada por la comunidad científica. ,ha sido principalmente en estudios históricos.
Sin embargo, esto no significa que no haya más desarrollo en la física moderna. El progreso de la tecnología a lo largo del tiempo ha llevado a formas extremadamente precisas de probar las predicciones de la relatividad, y hasta ahora ha superado con éxito todas las pruebas (como en los aceleradores de partículas para probar la relatividad especial y mediante observaciones astronómicas para probar la relatividad general). Además, en el campo teórico continúan las investigaciones destinadas a unir la relatividad general y la teoría cuántica. Los modelos más prometedores son la teoría de cuerdas y la gravedad cuántica de bucles. Algunas variaciones de esos modelos también predicen violaciones de la invariancia de Lorentz en una escala muy pequeña". ( http://en.wikipedia.org/wiki/Criticism_of_the_the_theory_of_relativity#Status_of_criticism )
Así que diría que su única "deficiencia" es que aún no se ha unificado con otras teorías, pero dado que es autoconsistente, esa no es realmente una deficiencia de GR.
El problema de la rotación de galaxias es el más obvio, pero el advenimiento de las computadoras ha permitido que esto se elimine (en mi opinión) con distribuciones complejas de materia oscura. El desafío es encontrar una anomalía 'crucial' que no se pueda eludir de esta manera. Las posibilidades incluyen: cúmulos globulares que muestran una anomalía de rotación similar ( Scarpa et al., 2006 ) pero son demasiado pequeños para verse afectados por la materia oscura, estrellas binarias anchas que también muestran una anomalía ( Hernandez et al., 2011 ) (una anomalía muy local). caso es Próxima Centauri). Otras anomalías útiles incluyen las anomalías de sobrevuelo. Tenga en cuenta que todos estos problemas ocurren con aceleraciones muy bajas y he sugerido que GR falla en estas condiciones ( McCulloch, 2012 ).
En la medida en que se ha probado en órbitas de satélites y en las observaciones cosmológicas se valida la teoría de la Relatividad General.
Donde falla es cuando se lleva la construcción matemática al extremo, por ejemplo: señalar partículas elementales como en el modelo estándar actual . Pero esto es un fracaso de todas las teorías clásicas, y GR es una teoría clásica.
Para la electrodinámica, el enigma del infinito en un potencial 1/r se resuelve mediante la mecánica cuántica, es decir, postula funciones de probabilidad en lugar de órbitas para la teoría atómica. La expectativa es que cuando la gravitación sea cuantizada, las singularidades de cálculo clásicas serán resueltas.
El santo grial es hacia la unificación de las cuatro fuerzas, en un modelo matemático cuantizado. En la actualidad, las únicas teorías candidatas que pueden permitir de manera demostrable la cuantificación de la gravedad y la incorporación del modelo estándar de física de partículas son las teorías de cuerdas, que se encuentran en etapa de investigación.
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