Esta es, supongo, una pregunta bastante vaga o general, así que espero que esté bien publicarla en este foro. Pero supongo que de eso se trata la ciencia: preguntar y ver qué sucede. Es solo un interés personal para ver si ya se ha hecho algo al respecto o si la gente está pensando o interesada en explorarlo.
Estaba leyendo este artículo sobre cómo la medición del tiempo hace que el tiempo sea más confuso localmente al reloj, y me hizo pensar en las similitudes entre las dimensiones del espacio y el tiempo, y por qué basamos todas nuestras teorías en la suposición de que el espacio y el tiempo son un . La relatividad general es un buen ejemplo. El espacio y el tiempo son un tejido casi irrompible a través del cual todo se mueve, incluso si la masa lo dobla. En casi todas las formas de la física forma un andamio en el que posamos todas nuestras teorías y todos nuestros datos. ¿Y si fueran producto de algo más fundamental?
Mi pregunta es : ¿es posible/útil/interesante/ya hecho para reformular QFT (y quizás la gravedad cuántica) en términos de algo más que espacio-tiempo y ver si el espacio y el tiempo se separan como una consecuencia natural?
¿Es posible que sean consecuencia de las interacciones de las partículas, que están determinadas por otras variables? ¿Qué pasa si, al eliminar nuestras suposiciones de espacio y tiempo, encontramos algo muy similar, pero no exactamente igual?
¿Qué tipo de suposiciones deberían hacerse para volver a un sistema que se parecería a QFT? Dado que parece haber sido una estimación bastante buena de la realidad hasta ahora. (con un problema menor al menos)
¿Qué pasa si la presencia de partículas de vacío permite un espacio "vacío"? ¿Qué pasa si a medida que una partícula se vuelve (sí, el tiempo, la terminología es un poco difícil cuando se habla de espacio-tiempo) menos segura, define más espacio para llenar? ¿Qué pasa si el espacio-tiempo que distorsiona la masa es una tensión en una serie de partículas, cada una tirando o empujando entre sí y, por lo tanto, distorsionando su estructura y comportamiento y, por lo tanto, el efecto aparente del espacio-tiempo que proviene de estas partículas?
En esencia, ¿es posible darle la vuelta a nuestra formulación de tal manera que el espacio-tiempo no sea fundamental?
Me doy cuenta de que estas son ideas bastante locas al lado de la teoría establecida, pero solo las estoy lanzando para ver qué piensa la gente. Creo que la idea es fascinante y tal vez a alguien más también.
No estás lejos de uno de los principales temas de investigación en la actualidad. Se conoce como gravedad cuántica (QG), es decir, un matrimonio de la teoría cuántica (QT) y la Relatividad General (GR). Es posible que esta pregunta ya tenga preguntas relacionadas en este sitio, pero la suya merece una respuesta debido a algo de lo que ha pensado.
Más de una explicación a continuación, pero el resultado final es que no sabemos qué sucede en la escala de tamaño muy muy pequeño donde (o tiempo o energías muy muy altas - números a continuación, pero lejos de cualquier cosa que podamos ver o experimentar actualmente en ) el espacio-tiempo puede no tener ningún sentido, y a esas escalas las cosas pueden parecerse más a un burbujeo altamente energético y sin forma de 'cosas', que Wheeler llamó espuma cuántica, donde el espacio-tiempo aún no existe, y tampoco ninguna de las partículas que conocemos. saber. El pensamiento/esperanza era que a medida que aumenta la escala de tamaño, el espacio-tiempo emerge de ella. En realidad, hay algunas teorías (teorías realmente propuestas) sobre cómo se ve realmente, la idea de que puede verse así es que en esos tamaños e intervalos de tiempo, lo que de otro modo podría ser el espacio-tiempo está experimentando fluctuaciones cuánticas que están burbujeando por todas partes. . La teoría de la espuma nunca se formó por completo, la versión moderna de eso se llama redes de espín. Vea un artículo sobre la espuma cuántica enhttp://abyss.uoregon.edu/~js/ast123/lectures/lec17.html , que incluye una figura que se usa a menudo para representar cómo se vería a escalas cada vez más pequeñas.
La forma en que se veía el espacio-tiempo durante los primeros tiempos de Planck también es algo que existiría en nuestro universo ahora si miramos lo suficientemente pequeño, es decir, en la escala de Planck, más pequeño que cualquier partícula elemental.
Se pensaba que esta época en la evolución del universo era como se veía el universo por primera vez, llamada época planckiana. Las escalas eran desde el Big Bang del universo hasta aproximadamente segundos
Consulte la historia del universo en Wikipedia para conocer algo sobre la época de Planck en https://en.m.wikipedia.org/wiki/Chronology_of_the_universe
En esos momentos esperamos que se necesite una teoría de la Gravedad Cuántica para explicar lo que hay allí.
Lo mismo es cierto si tratamos de mirar AHORA a escalas de tamaño de aproximadamente metro. No hay átomos, partículas o espacio-tiempo, simplemente lo que sea que la Gravedad Cuántica pueda describir las cosas.
La gravedad cuántica se describe y analiza en el artículo de Wikipedia https://en.m.wikipedia.org/wiki/Quantum_gravity .
Se entiende que en la escala muy, muy pequeña (escala de tiempo, escala de tamaño o escala de energía más alta, aproximadamente 15 órdenes de magnitud más que la energía a la que podemos acelerar las partículas en el Gran Colisionador de Hadrones; resulta que esas escalas son equivalentes y llamada la escala de Planck) Tanto QT como GR se aplican, por lo que deben trabajar juntos. Pero cuando tratamos de hacer que funcionen juntos, los resultados son inconsistentes o conducen a infinitos de los que no podemos escapar. Este último problema está etiquetado como que la cuantificación de GR conduce a una teoría no renormalizable.
Ahora hay una serie de teorías de QG. Las más conocidas son la Teoría de Cuerdas (ST, y sus primas, Superstrings y M Theory) y Loop QG (LQG).
ST dice que lo que existe en esas escalas son cuerdas cuánticas y extensiones de éstas a dimensiones superiores, como 2 membranas, 3 volúmenes, etc. ST requiere 10 u 11 dimensiones de espacio-tiempo, todas espaciales excepto una que es tiempo. La idea es que todos menos 4 están envueltos en dimensiones submicroscópicas y se llaman variedades de Calabi-Yau. Puede ver una representación de uno en el artículo de Wikipedia de QG. Las diferentes vibraciones de las cuerdas que componen la teoría conducen a las diferentes partículas posibles en el universo, y la dinámica ST decide lo que sucede. Una de esas partículas es el gravitón de espín 2 y, de hecho, a escalas de energía más bajas, ST recupera la Relatividad General (es decir, que las variaciones o curvatura del espacio-tiempo son la gravedad y sus ecuaciones). El problema con ST es que tiene demasiados parámetros arbitrarios, y no ha sido posible encontrar evidencia experimental para ello. La parte reciente más trabajada de la teoría es aquella en la que se puede mantener el principio holográfico, y se han encontrado resultados en los que se ha encontrado la solución de cadena basada en ese principio holográfico (también llamada correspondencia CFT/AdS si desea buscar). ST es también una Teoría del Todo. (TOE), tiene como objetivo unificar/explicar todas las fuerzas. ST está etiquetado como dependiente del fondo, postula el espacio-tiempo lorentziano en 10-11 dimensiones para empezar. El principio holográfico lo hace débilmente independiente del fondo. ST es también una Teoría del Todo. (TOE), tiene como objetivo unificar/explicar todas las fuerzas. ST está etiquetado como dependiente del fondo, postula el espacio-tiempo lorentziano en 10-11 dimensiones para empezar. El principio holográfico lo hace débilmente independiente del fondo. ST es también una Teoría del Todo. (TOE), tiene como objetivo unificar/explicar todas las fuerzas. ST está etiquetado como dependiente del fondo, postula el espacio-tiempo lorentziano en 10-11 dimensiones para empezar. El principio holográfico lo hace débilmente independiente del fondo.
La otra teoría, LQG, es independiente del fondo (es decir, no asume ningún fondo de espacio-tiempo para comenzar) pero no pretende ser un TOE, solo de la gravedad en el reino cuántico. Puedes buscarlo en Google. No hay tanta investigación actual sobre él como sobre las diferentes versiones de ST, aunque ST (excepto las versiones CFT/AdS) está en un momento de calma porque depende de que la supersimetría sea cierta (no totalmente, pero las versiones más fáciles), y seguimos al no encontrar una partícula supersimétrica aunque las energías del LHC deberían estar en el rango de las más ligeras. Entonces, las cosas siguen en juego, sin una idea clara de cómo puede ser una verdadera teoría de QG.
La conclusión es que nadie sabe cómo es el espacio-tiempo, o cómo es, en las escalas de Planck y más pequeñas, y hasta que tengamos una teoría funcional y semiverificada, el espacio-tiempo tal como lo conocemos puede no existir en esas escalas. El trabajo de Quantum Gravity tiene como objetivo averiguar qué es el espacio-tiempo a esas escalas.
Sí, el problema es que puedes llevar la pregunta un poco más lejos, al ámbito de las matemáticas. Cualquier física que podamos describir usando matemáticas tiene, al menos, las mismas "limitaciones" que las matemáticas. Y esto significa que cualquier teoría matemática puede describirse en términos de conjuntos. Entonces, solo una cosa necesita existir: el conjunto vacío. A partir del conjunto vacío construyes todo, incluso los infinitos más grandes. O, si limita el universo a los posibles universos computables, puede decir que solo hay una cadena contable con condiciones iniciales adecuadas y ejecutando la regla de autómatas celulares 110. Entonces puede preguntarse ¿por qué estas condiciones iniciales específicas entre otras igualmente justificadas (es decir, injustificadas)? Lo que de alguna manera conduce a la idea de un platonismo fuerte (también conocido como la teoría del multiverso de Max Tegmark). Eso tiene muchas más teorías (es decir, universos) de lo que predice la teoría de cuerdas.
Buscar algo con 10 o más dimensiones en escalas muy pequeñas puede ser un trabajo fascinante, pero algún día tiene que haber una conexión con el espacio y el tiempo. Quizás las teorías de cuerdas podrían explicar por qué el espacio se contrae y se expande y el tiempo transcurre más lento o más rápido desde el punto de observación, lejos de un punto de interés local.
Pero el tiempo y el espacio 3D son tan fundamentales como nada más podría serlo. Todo está incrustado en él, tanto nuestro ser como toda observación científica. El continuo espacio-tiempo reivindicado no es más que la confesión del tiempo y el espacio 3D complementado por el conocimiento de que el espacio tiene una topología curva debido a las acumulaciones de masa.
La mecánica cuántica... es una rama de la física que constituye la teoría fundamental de la naturaleza a pequeña escala y bajas energías de los átomos y partículas subatómicas. Wikipedia
Cito eso porque a veces hay intentos de adoptar QM a procesos macroscópicos. El problema para la unificación de QM y GR es nuestro conocimiento acerca de cómo la radiación electromagnética sigue el camino geodésico iniciado por el potencial gravitacional de las acumulaciones de masa.
Pero supongo que de eso se trata la ciencia: preguntar y ver qué sucede.
Aquí hay uno de esos intentos: ¿Es el cambio de energía en el campo gravitatorio un fenómeno electromagnético?
El espacio y el tiempo son una propiedad inevitable del Universo, como dijo Bob Bee estás muy cerca de uno de los principales Temas de Investigación de la Física en la actualidad la unificación de la Física Cuántica y la Relatividad General para formar una Teoría Cuántica de la Gravedad, esta teoría nos permitirá para formular - "La Teoría del Todo", que finalmente unificará todas las fuerzas fundamentales del Universo en una sola. Hemos formulado teorías cuánticas para todas las demás fuerzas: electromagnética, nuclear débil y nuclear fuerte. La gravedad es la única fuerza que queda fuera, debido a la propiedad inevitable de la presencia última del espacio y el tiempo. Voy a explicar esto sin ningún cálculo matemático o referencias. Las otras tres fuerzas fundamentales no requerían la presencia del tejido espacio-temporal para explicar su existencia y funcionamiento. pero la Gravedad misma se construye en el umbral de esta propiedad. Para formular una Teoría Cuántica de la Gravedad, debemos excluir la propiedad del espacio-tiempo de la gravedad o incluirla en las otras tres fuerzas fundamentales.
La Relatividad General describe la Gravedad como una consecuencia de la deformación de la estructura del espacio y el tiempo causada por la presencia de masa o energía. La teoría newtoniana de la gravedad simplemente explicaba la Gravedad como una fuerza que existe sin explicar su razón de ser. Lo que dices ya se ha hecho en una teoría conocida como la Teoría de la Gravedad del Bucle Cuántico, en la que el espacio y el tiempo no son cantidades entretejidas en un solo tejido, sino que el tejido mismo está hecho de pequeños trozos de espacio y tiempo, y eso hay tales trozos indivisibles presentes. Por lo tanto, los fragmentos indivisibles de espacio y tiempo establecen que un cuerpo puede ocupar el menor espacio posible y que puede haber un evento menos simple que pueda tener lugar, ha habido otros intentos, todos los cuales tienen sentido matemáticamente pero no pueden verificarse experimentalmente.
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