¿Existe un consenso entre los físicos sobre si el espacio-tiempo realmente se curva y, de ser así, qué es?

Creo que su pregunta es buena porque indaga sobre la naturaleza fundamental de la gravedad vista tanto desde el enfoque geométrico convencional como desde el enfoque QFT.

Primero, el texto citado de Wikipedia no es del todo exacto. Debe tener cuidado con las palabras que la gente usa para describir la física. Cada teoría física es una teoría de campo efectiva (EFT), como se explica en otra respuesta aquí . No hay nada problemático en combinar la relatividad general y la mecánica cuántica siempre que no pruebes energías muy altas . Por 'muy alto', me refiero a la escala de Planck. GR como QFT es un ejemplo útil de EFT. El papel que señalas en uno de tus comentarios es una buena referencia para ello.

En física, la última tarea es calcular observables físicos y luego compararlos con datos experimentales. La forma en que uno calcula los observables físicos depende de la teoría, las aproximaciones, etc. Y esto depende de usted. Puede elegir GR o QFT. La gente ha trabajado mucho más en los métodos GR y los ha perfeccionado hasta el punto de que ahora es la forma estándar de calcular observables en gravedad/cosmología. El enfoque geométrico de GR, que es clásico desde el principio, está más desarrollado y es más fácil de usar que el enfoque QFT.

Como señaló en sus comentarios, es correcto que uno puede modelar GR usando QFT. Creo que el primer artículo que discutió esto con una base firme fue Cuantización del campo gravitacional de Einstein: tratamiento general por SN Gupta. Ha sido trabajado por muchos autores desde entonces. Deser mostró en Self-Interaction and Gauge Invariance cómo se puede derivar GR no lineal a partir de la acción para un campo de espín-2 libre y sin masa.

Se trata de la facilidad de uso. Al igual que para algunos problemas, usaría las leyes de Newton en lugar de la mecánica hamiltoniana, se usa GR en lugar de QFT. Dicho esto, el uso del método de dispersión de amplitudes para calcular observables físicos en GR es un campo activo de investigación y espero que surjan muchas cosas nuevas y emocionantes en el futuro. Un ejemplo es el artículo reciente General Relativity from Scattering Amplitudes .

Mi opinión siempre ha sido que la idea de que el espacio-tiempo es solo una partícula de espín 2 es una mierda. (EDITAR: Sin embargo, hay diferentes líneas de pensamiento. Ver https://en.wikipedia.org/wiki/Anatoly_Logunov#Relativistic_theory_of_gravitation donde la gravedad se desarrolla como una teoría dentro de la relatividad especial . Esto va en contra de la concepción de la gravedad de Einstein, y de hecho es una teoría diferente de la teoría de la Relatividad General.)

La declaración asume que la gravedad es análoga al electromagnetismo. En QED, las interacciones entre cargas ocurren para el intercambio virtual de fotones. ¿No debería ser igual la gravedad?

No, por el principio de equivalencia. La gravedad es un fenómeno intercial , lo que llevó a Einstein a la idea de que deberíamos describirlo como un espacio-tiempo curvo, es decir, como un efecto geométrico.

Cuando se quiere medir la masa de un agujero negro, no se intercambia un gravitón virtual con él. Más bien, uno puede simplemente orbitar alrededor de él en un radio muy grande, de modo que podamos usar las fórmulas de la gravedad newtoniana y luego medir el tiempo que lleva completar una órbita circular. La tercera ley de Kepler proporcionaría entonces una fórmula para la masa. En la vida real, medimos la desviación geodésica, a través de lentes gravitacionales, por ejemplo.

No hay intercambio virtual aquí ya que no hay fuerza. Uno simplemente mide cosas como longitudes y duraciones, que son procesos puramente locales. El efecto de la gravedad es global (ignorando los sistemas extendidos donde los efectos de las mareas juegan un papel). Por el principio de equivalencia, siempre podemos encontrar un sistema de coordenadas en el que desaparezcan los símbolos de Christoffel (estos le informan sobre la desviación geodésica, es decir, qué tan rápido se desvían dos trayectorias de inercia que comienzan con velocidades paralelas juntas después de un pequeño período de tiempo).

Matvei Bronstein se dio cuenta por primera vez de que la gravedad es fundamentalmente diferente a todas las demás fuerzas. Google su nombre para más detalles.

Uno puede , sin embargo, cuantificar las perturbaciones por encima de un fondo fijo de espacio-tiempo. Necesitamos asumir que las perturbaciones son débiles, de lo contrario, ¿cómo se podría separar el fondo de la perturbación? También se puede formular la teoría cuántica de campos sobre un espacio-tiempo clásico.

Sin embargo, no se puede cuantizar el fondo. Es decir, no tenemos idea de qué es la gravedad a nivel microscópico.

Por otro lado, sabemos que un electrón es una combinación de campos cuánticos de Weyl izquierdo y derecho, que interactúan a través del condensado de Higgs.