Incompatibilidad entre la relatividad y la mecánica cuántica

Aunque sería más preciso decir que la gravedad es la manifestación del efecto del espacio-tiempo curvo sobre los cuerpos en movimiento, y es la masa la que curva el espacio-tiempo, por lo que el prof. Rennie tiene razón en esto, hay diferencias de opinión, al menos, sobre los otros aspectos. No está nada claro que la masa sea un tipo de carga análoga a la carga eléctrica, aunque algunos investigadores están intentando hacer funcionar esta idea y unificar la gravedad con el Modelo Estándar o QFT.

Sea como fuere, lo que está claro es que la gravedad o la curvatura es diferente del electromagnetismo o el encanto, etc., por un lado, porque la gravedad no es una fuerza . Einstein, Schroedinger, otros pioneros en GR fueron bastante explícitos al respecto. Vea la gravedad no es un mantra de fuerza, https://physics.stackexchange.com/a/18324/6432 para una discusión sobre esto.

Así que existen grandes diferencias entre la gravedad y las (otras) fuerzas fundamentales, y esta bien puede ser la razón por la cual la gravedad aún no se ha cuantificado con éxito.

Pero hay aún más incompatibilidades entre todo el espíritu de GR y el espíritu de QM. JS Bell también estaba bastante preocupado por las incompatibilidades aparentemente fundamentales entre la relatividad y la teoría cuántica. Para mí, señalaría que en QM, las funciones de onda viven en el espacio de configuración, que, por ejemplo, para dos partículas, es de seis dimensiones, y también QM trata otras variables dinámicas como el espín como si fueran iguales en derecho, esto hace que el espacio aún más grande. También QM trata el momento como una base tan válida para las coordenadas como la posición, y esto también es ajeno al espíritu de la relatividad, que trata a la variedad riemanniana tetradimensional real como básica.

Precisamente por la necesidad de superar esta incompatibilidad, el paso a la Teoría Cuántica de Campos reemplazó estas funciones de onda sobre el espacio de configuración con funciones valoradas por operadores en el espacio-tiempo. Pero aunque esto funciona un poco para superar la incompatibilidad de la relatividad especial con QM, hace que los fundamentos de QFT sean mucho más turbios (el papel de las probabilidades, por ejemplo, la regla de Born) e introduce infinitos. Por lo tanto, aunque podría ser una forma de reconciliar QM y la teoría de la relatividad, es aún más un proyecto inacabado y debido a los fundamentos insatisfactorios de QFT (en comparación con los fundamentos claros de QM), todavía se puede sospechar que falta una idea para realmente reconciliar los dos o incluso que alguien tiene que ceder y conceder algo o no habrá tratado...

No es realmente correcto decir que la gravedad distorsiona el espacio y el tiempo. Es la masa la que distorsiona el espacio-tiempo, y vemos el efecto de esto como gravedad.

A riesgo de simplificar demasiado, para cada una de las fuerzas hay una "carga" que provoca la fuerza. La carga eléctrica ordinaria causa la fuerza electromagnética, mientras que la carga débil y la carga de color causan la fuerza débil y la fuerte. La "carga" que provoca la fuerza gravitatoria es la masa.

En realidad, las fuerzas fuertes, etc. pueden distorsionar el espacio-tiempo. Por ejemplo, en un protón, los quarks se mantienen unidos por la fuerza fuerte, y la cantidad de energía que esto produce provoca una fuerza gravitatoria. Si mides la masa de un protón (que describe cuánto potencial gravitacional genera), encuentras que es mucho mayor que si sumas las masas de los tres quarks. La masa extra proviene del efecto de la fuerza fuerte. En principio, esto también es cierto para las fuerzas débiles y electromagnéticas, aunque no estoy seguro de antemano qué sistemas tendrías que estudiar para ver esto.