¿Todos los campos del universo que conocemos son campos cuánticos?

¿Todos los campos del universo que conocemos son campos cuánticos? ¿Todos los campos que existen deben ser inherentemente de naturaleza cuántica?

¿Qué hay de los campos que aún no se han descubierto (es decir, un nuevo campo como el campo de Higgs), todos tienen que ser campos cuánticos?

Todavía estamos tratando de entender cómo los campos gravitatorios tienen sentido en términos cuánticos, pero hay buenas razones teóricas para pensar que la gravedad debería ser tan cuántica como cualquier otro campo.
@JG: excepto que la gravedad cuántica casi definitivamente no está descrita por una teoría de campo cuántico. Hay buenas razones teóricas para creer que la gravedad debe cuantizarse de alguna manera, pero lo cierto es que la teoría cuántica de campos no es el camino a seguir.
@Prahar En su forma actual, sí; pero una vez que tengamos una comprensión más madura del tema, la gravedad será "un campo cuántico" en algún sentido, pero no el sentido de "tiene un límite ultravioleta CFT".
La premisa subyacente de la pregunta es un campo de minas terrestres epistemológicas y, por lo tanto, mal definido: ¿Qué significa que un "campo" "exista"? Por ejemplo, muchos experimentos se pueden explicar mucho mejor con la electrodinámica clásica que con una explicación electrodinámica cuántica desesperadamente complicada, pero algunos no. ¿Eso significa que el campo eléctrico clásico no "existe"?
@JG Eso parece más una respuesta que un comentario.

Respuestas (2)

Actualmente todos los campos fundamentales son cuánticos, excepto la gravedad. Por esta razón, la gravedad cuántica es un área candente de investigación, pero la teoría completa de la gravedad cuántica aún no se ha desarrollado. ¿Por qué no?

El desafío no es solo técnico, sino conceptual. Por un lado, la Teoría Cuántica de Campos no puede coexistir consistentemente con ninguna teoría clásica. Si la Teoría del Campo Cuántico es correcta, entonces la gravedad debe ser cuántica. Por otro lado, la gravedad no puede ser simplemente otra teoría cuántica de campos, porque la gravedad dobla el espacio y el tiempo ("el fondo"), en los que se basa la Teoría Cuántica de Campos, y esto crea desafíos irrazonables (el tiempo es constante e independiente en QFT). , pero depende del campo y es dinámico en GR) que técnicamente resultan en la no renormalización de la cuantificación.

La única forma lógica de resolver esta contradicción es admitir que ambas teorías, la Relatividad General y la Teoría Cuántica de Campos, son aproximaciones de otra teoría aún desconocida que en sí misma no es ni la Relatividad General ni la Teoría Cuántica de Campos. Como se mencionó en el comentario de @Prahar anterior, es probable que la gravedad se cuantice de alguna manera, pero la gravedad cuántica no será una teoría de campo cuántico estándar.

Tampoco se han descartado otras posibilidades, como que la gravedad puede no tener una naturaleza cuántica o tener una naturaleza que cambiaría nuestra comprensión de "cuántico" y qué queremos decir exactamente con él. Por lo tanto, la respuesta a su pregunta es que nadie lo sabe todavía.

Muchos considerarían fundamental el campo de Higgs. Otros aún pueden cuestionar su existencia. ¿Es realmente el Higss el que hace que las partículas sean masivas? ¿O es la gravedad cuántica en su lugar? La mejor respuesta a su persistente pregunta es que no lo sabemos. Lo que parece seguro es que la teoría cuántica de campos debe modificarse, pero no está claro si la gravedad debe volverse cuántica o algo completamente nuevo, ya que el concepto de física cuántica tal como lo conocemos se descompone en la escala de Planck. Tal vez sería útil si aclarara qué quiere decir exactamente con "cuántico" y cuál es la motivación de su pregunta.
La incompatibilidad de la relatividad general con la teoría cuántica de campos no es inherentemente "porque la gravedad dobla el espacio y el tiempo" , sino por el problema técnico de la no renormalización de la cuantificación ingenua de GR. Este problema también puede ocurrir con otras teorías clásicas que de ninguna manera doblan el espacio y el tiempo, por lo que afirmar que ese aspecto de GR tiene la culpa de no ser cuantificable no tiene fundamento.
@ACuriousMind Esta no es una pregunta de posgrado que se beneficiaría de tal nivel de detalles. Este problema técnico no es simplemente "técnico", sino que proviene del hecho de que QFT se basa en el tiempo estático (o estable), mientras que el tiempo en GR es dinámico y depende del campo en sí, que es solo otra forma de decir que el espacio-tiempo es curvo (incluso por el propio campo que se define en este momento en primer lugar). Por lo tanto, su comentario carece de la percepción física. Y si otro campo clásico también es no renormalizable, puede ser por una razón completamente diferente a la gravedad.
@ACuriousMind ¿Qué se está cuantificando en esos intentos "ingenuos"? ¿Alguna aproximación de campo débil?
@parker Debido a que actualmente la gravedad no es cuántica, no podemos excluir la posibilidad de descubrir otros campos que no serían cuánticos al menos hasta que aprendamos a cuantizarlos. Así que no, los campos recién descubiertos no tienen que ser auantum de inmediato. Por ejemplo, el campo relacionado con las propiedades causales del tiempo que Kozyrev supuestamente descubrió hace unos 60 años no era cuántico (busque Mecánica Causal de Kozyrev).

Creemos que fundamentalmente el universo es mecánico cuántico. Entonces esperaríamos que todos los campos fundamentales fueran de naturaleza cuántica. Sin embargo, eso no significa que todos los campos sean cuánticos.

Las leyes de la física dependen de la escala (Joseph Conlon da una muy buena exposición sobre esto en ¿Por qué la teoría de cuerdas? ). Así, la naturaleza del campo dependerá de la escala de la teoría/problema. Si la escala del problema se encuentra en el dominio clásico, entonces los campos de interés serán de naturaleza clásica. En principio, podemos resolver este problema con campos cuánticos, pero en la práctica no funciona de esa manera.

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