Relatividad General y Física Cuántica - una unión imposible
Escrito por Administrator   
Domingo, 04 de Octubre de 2009 21:30

Luis de la Barrera me envía el siguiente youtube sobre la unificación de la teoría Cuántica y la Relatividad General. Gracias Luis.

imagen de http://www.cs4fn.org/quantum/images/quantumuniverse.jpgComo es bien sabido, la fuerza gravitatoria se describe en Relatividad General como una alteración de la geometría, basándose en el principio de equivalencia. Este principio nos dice que una fuerza gravitatoria es equivalente a una aceleración y que no hay forma de distinguirlas. De este modo, si uno se monta en el espacio en un ascensor se se mueve hacia arriba con una aceleración "g" (equivalente a la aceleración de la gravedad en la tierra), no podremos saber si realmente estamos en un ascensor o en la tierra sometidos a nuestro propio peso.

 

Si desde un ascensor acelerado hacia arriba lanzamos un rayo luminoso horizontalmente, éste describirá una curva hacia abajo si lo vemos desde fuera del ascensor. Ahora bien, de acuerdo con el principio de equivalencia, si en lugar de lanzar el rayo en el ascensor lo hacemos en la tierra, tiene que describir la misma trayectoria curva. Esto implica que un objeto masivo produce una curvatura en el espacio. Un rayo de luz viaja siempre siguiendo el camino más corto entre dos puntos, por tanto, si entre dos puntos la luz ha seguido una trayectoria curva quiere decir que el espacio es curvo, ya que en un espacio no curvo la línea más corta es siempre la línea recta. Por ejemplo, si nos obligan a movernos en la superficie de una esfera, el camino más corto entre dos puntos cualesquiera no es nunca una línea recta, ya que la superficie de una esfera es curva.

¿Hay algún problema en la descripción de la gravedad en términos de curvatura del espacio? en principio ninguno. El único problema es que no podremos hacer un tratamiento cuántico de la gravedad como el que existe para el resto de las interacciones y, por tanto, no podremos hacer una teoría unificada para todas las interacciones.

¿En qué consiste el tratamiento cuántico del resto de interacciones? Las interacciones se entienden en cuántica como un intercambio de partículas. Estas partículas que se intercambian surgen cuando pretendemos hacer una teoría cuántica de un campo, como por ejemplo el electromagnético. Al hacer una teoría cuántica del campo y considerar que el campo es un operador (como ocurre con la posición y el momento cuando hacemos una teoría cuántica del movimiento de una partícula), al realizar un desarrollo del campo como superposición de términos armónicos, aparecen operadores de creación y aniquilación similares a los del oscilador armónico en mecánica cuántica. ¿Qué crean o aniquilan estos operadores? En el oscilador armónico esos operadores aumentan o disminuyen en un cuanto la energía del estado del oscilador. En la teoría cuántica del campo, éstos operadores aumentan o disminuyen en un cuanto un determinado término armónico del campo, que aumenta o disminuye la energía del campo. Esto es equivalente a decir que se crea o aniquila una partícula. En el caso del campo electromagnético estas partículas que se crean o aniquilan son los fotones.

¿Cómo se entiende la interacción como un intercambio de partículas? Si pensamos en el electromagnetismo, que es el caso más sencillo, cuando dos partículas cargadas intercambian un fotón, después del intercambio, habrán modificado sus velocidades. Esto es equivalente a que debido a una fuerza que existe entre ambas modifican sus velocidades. Cuando se realiza el tratamiento cuántico del campo es cuando se ve claramente que la fuerza se puede describir matemáticamente como ese intercambio de una partícula.

¿Qué impide hacer una teoría cuántica de la gravedad? Cuando hacemos una teoría cuántica del campo electromagnético (electrodinámica cuántica) e intentamos hacer cualquier cálculo sobre la fuerza que existe entre dos partículas cargadas, el cálculo se hace como un desarrollo perturbativo. Resulta que el primer término del desarrollo nos sale infinito. Entonces aplicamos una herramienta matemática conocida como renormalización, que consiste en decir que como estamos mirando las partículas tan de cerca las vemos con una carga infinita. El problema es que el siguiente término también es infinito. No pasa nada, volvemos a renormalizar diciendo que la masa de las partículas también era infinita. El hecho es que a partir de ese segundo infinito no vuelve a apararecer ninguno más y podemos seguir con nuestros cáculos, obteniendo unos resultados con una precisión asombrosa que se ha comprobado en el laboratorio. El problema de la gravedad consiste en que la "carga" de la fuerza gravitatoria es la masa. Por tanto, para una partícula determinada no disponemos de dos parámetros independientes (carga y masa) que nos permitan eliminar los dos primeros infinitos. Se dice que la gravedad es una teoría no renormalizable y nos tenemos que conformar con la descripción que nos da la Relatividad General. El problema es que parece que no podemos construir una teoría que unifique el tratamiento de todas las interacciones. Algún día alguien lo conseguirá, aunque todavía no se ve un camino claro.

 

Actualizado ( Martes, 20 de Octubre de 2009 07:56 )
 
Comentarios (13)
opinio
13 Lunes, 25 de Septiembre de 2017 20:57
felipe matias aranda
excelente opinion, aporte para compartir claaramente de mi parte y los chicos de la gran hermandad blanca, les deseamos feliz 2017 chicos!
.
comprender mediante la filosofia
12 Jueves, 27 de Julio de 2017 18:54
eddie andia
una alteracion de la geometria, pero la geometria en una creacion
mental y arbitraria. La comprension de lo espiritual, lo que mantiene en equilibrio armonico de la gran maquina del universo
no hay
11 Jueves, 27 de Julio de 2017 18:49
eddie andia
una alteracion de la geometria, pero la geometria en una creacion
mental y arbitraria. La comprension de lo espiritual, lo que mantiene el equilibrio armonico de la gran maquina del universo
no hay
10 Jueves, 27 de Julio de 2017 18:47
eddie andia
una alteracion de la geometria, pero la geometria en una creacion
mental y arbitraria. La comprension de lo espiritual, lo que mantiene el equilibrio armonico de la gran maquina del universo
Este Universo es la garganta del Omniverso
9 Jueves, 29 de Junio de 2017 00:17
Julio Valarezo
Yo creo que este universo es la garganta del Omniverso. El omniverso tiene estructura y nosotros normalmente pasamos de este universo al omniverso pero lo queremos hacer como un intercambio de energia; el asunto es que no hay intercambio de energia sino que nosotros estamos aqui en el universo y tambien estamos alla en el Omniverso; y como se da esto? Bueno tenemos espiritu; y el espiritu hace esto; si nuestro self que esta conectado con su espiritu conociera estas verdades, entonces aprenderemos como funciona esto de estar aqui y alla y esto porque nuestro espiritu esta en todas partes a la manera de las leyes del Omniverso.
union de rlatividad y ficica cuantica
8 Miércoles, 28 de Junio de 2017 04:03
gaelito
me parese que el universo que es todo lo que hay todos saben que no hay un fuera de el pero si hubiera una especie de gravedad que uniera todo como en el big bang ahi es donde la relatividad y la ficica cuantica se unirian ya que se unen por la gravedad que ejerse el universo
la fisica cuantica y la relatividad
7 Sábado, 07 de Marzo de 2015 03:25
rigoberto vazquez
es muy interezante todo el tema matematico ya sea fisica o relatividad pero lo que es verdad todos vivimos en este universo y no ay nada de malo que muchos quisieramos aprender como es que trabaja nuestro mundo y me refiero a todo el universo
pregunta
6 Domingo, 26 de Enero de 2014 23:48
gabriel garcia
quisiera saber si la teoría de la relatividad es considerado física o física cuántica (soy un poco ignorante de el tema pero quiero aprender)
Unificación de las dos teorías- relatividad y física cuántica
5 Sábado, 11 de Enero de 2014 19:42
delia beatriz olivé
El científico argentino Jorge Maldacena Profesor de la Universidad de Harvard acaba de recibir un importantísimo Premio internacional por su teoría de la unificación de ambas Teorías.
Rogaría confirmación de este importante descubrimiento.
Mi mail es dbolive@hotmail.com
peero no lo.pillo
4 Lunes, 12 de Agosto de 2013 00:51
eres muy listo
donde esta la grasia?
no entendi
3 Martes, 09 de Julio de 2013 19:35
lucas
que paso con born se peleo con einstein o es mentira?????????????????????????????????????
Re:
2 Lunes, 10 de Diciembre de 2012 22:14
HollieMitchell19
I took my first credit loans when I was a teenager and that supported my relatives a lot. However, I require the consolidation loans as well.
Gracias
1 Viernes, 02 de Abril de 2010 19:17
Aldo Delva
Exelente Aporte, te pasaste.

Gracias.

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