¿Por qué es tan difícil de unificar con las otras fuerzas fundamentales 3 gravedad?

Question

La electricidad y el magnetismo fue unificado en el siglo 19, y la unificación del electromagnetismo con la fuerza débil siguieron el ejemplo, poniendo en juego las interacciones electrodébiles.

Me han dicho que unificar estos con la fuerza fuerte es probable que sea mucho más fácil que la unificación con la gravedad, aunque todavía muy duro.

Al parecer esto es debido al hecho de que la electromagnética, la nuclear débil y la fuerza nuclear débil ecuaciones son relativamente similares, mientras que las ecuaciones de la gravedad difieren en gran medida.

¿Cuáles son las diferencias fundamentales entre estas ecuaciones? (Si usted podría escribir algo de eso sería genial, y luego explicar las diferencias técnicas, si es necesario).

¿Qué es acerca de estas diferencias que las hacen mucho más difícil de unificar?

Answer 1

Si nos remontamos a los orígenes, la dificultad en la fusión de la gravedad con las otras fuerzas en su mayoría proviene de la relatividad general de ser puramente geométrica de la teoría, de nuevo, que en su forma original-y todas las otras fuerzas que se cuántica, por lo que sobre todo me refiero a los que son transmitidos por bien definido de la fuerza de las partículas. El fotón como partícula que transmite el campo electromagnético es el ejemplo más sencillo, pero la idea se traslada muy bien a los débiles y fuertes de las fuerzas.

La relatividad General en contraste funciona muy, muy bien incluso sin la invocación de tales conceptos, o para que las partículas de materia en general. Como Einstein formulado, GR realmente, realmente es todo acerca de los espacios curvos.

Por analogía posteriormente fue asumido -- creo que en algún momento de la década de 1960 o tal vez de la década de 1950? -- que la gravedad también debe tener un quantum forma, pero siempre ha sido una suposición, no una prueba absoluta, una especie de "trabajaron aquí y aquí, y aquí... así que seguramente también funciona igual de bien para la última fuerza de la gravedad?"

Pero es un poco difícil para el puente de la enorme brecha. Es razonablemente fácil de proporcionar una descripción general de la gravedad como universalmente atractivo de la fuerza, aunque aún hay que llegar rápidamente en pares de la infinidad de problemas que no se ve con otras fuerzas. Pero si usted hace eso... ¿qué pasó con toda esa parte sobre el espacio está curvado? El más simple de todos los atractivos de quantum de la fuerza que el modelo simplemente mantener el espacio como un marco rígido y hacer todo más o menos como con la fuerza electromagnética, sólo con un único tipo de carga (masa).

Así, usted puede hacer uno (espacio curvo), o puede hacer que el otro (universal gravitón-mediada por el quantum de la atracción), pero no es trivial hacer ambas cosas. Y no importa cómo usted lo hace, el resto de las fuerzas no directamente curvan el espacio, lo que mantiene la gravedad bastante singular. En consecuencia, los detalles nunca parecen funcionar bastante bien, y muchos libros se han escrito acerca de por qué podría ser.

Answer 2

Una detallada cuenta de las sutilezas y detalles que destacar el problema, es un tema de investigación por sí mismo!

Se hace un intento de aquí para proporcionar una breve discusión sobre los argumentos epistemológicos, sin matemático de la jerga o los detalles de la fenomenología, que estoy seguro de que algunos desearían para complementar o mejorar. Le daría la bienvenida.

Hay un número de razones que, cuando se combinan, pueden ayudarnos a entender por qué no vemos cómo proceder en el empeño de encontrar una buena teoría de la gravedad cuántica y, por tanto, unificar con las otras fuerzas de la naturaleza. La razón principal es el físicamente diferentes estructuras de la fuerza de la gravedad y otras fuerzas de la naturaleza. Cuando se trata de la gravedad, incluso la noción de las fluctuaciones cuánticas de campos es ya de por sí problemático. Mientras que para las otras fuerzas de la naturaleza las fluctuaciones cuánticas han interpretación significativa y son relativamente fáciles de calcular.

Otra posible razón es que las herramientas que estamos utilizando y la filosofía que tenemos en la noción de cuantificación de los campos, y que tratamos de empujar esta filosofía para incluir la gravedad. Esto ha sido realizado en el "viejo" enfoques, en los que se hicieron intentos de construir perturbativa renormalizable teorías de la gravedad cuántica. Todos ellos han sufrido de una u otra deficiencia.

Un éxito de la teoría cuántica de campos que nos permite hacer cálculos y obtener resultados razonables, que luego pueden ser probados en contra de los experimentos. En los dos enfoques principales para la gravedad cuántica, la teoría de cuerdas y loop quantum gravity, comprobable cálculos no ha sido posible acceder experimentalmente, debido a la gran cantidad de energía requerida. De modo que los resultados de estas teorías siguen siendo, en el mejor, en el momento presente, sólo especulaciones teóricas. Pero tanto estas teorías están siendo desarrolladas y no son, en esta fase, finalizada teorías de la naturaleza.

Answer 3

En mi opinión, la cuestión básica es que la Relatividad General es una teoría determinista y la Gravedad se manifiesta en el nivel macroscópico, mientras que la teoría Cuántica es un probabilística de la teoría y se manifiesta a nivel microscópico, y otras fuerzas que operan en este nivel. Por lo tanto es difícil para unificar estas teorías. Ha habido importantes esfuerzos durante las últimas cinco décadas, los físicos teóricos / los físicos de partículas / matemáticos para dar una satisfactoria Teoría Cuántica de la Gravedad, y no han sido 1. Kuchar - Isham 's enfoque Canónico 2. B. DeWitt es covariante enfoque 3. Ashtekar loop quantum gravity enfoque 4. Penrose es Twistor enfoque de teoría etc. pero como todavía no tenemos una satisfactoria teoría. Tal vez, necesitamos una Nueva teoría Matemática como la Geometría No Conmutativa para unificar estas dos, quién sabe !

Answer 4

Perdona mi ignorancia pero a mí me parece que las otras 3 fuerzas fundamentales que pueden ser descritos en términos eléctricos (de ahí la unificación supongo). Utilizamos las fuerzas nucleares, incluso en estaciones de energía. Sin embargo, la gravedad me parece completamente distinta a la entidad, puede ser considerada una distorsión en el espacio-tiempo. Si tengo imagen en mi mente de un tiempo futuro, donde una especie de elástico se extiende medio es derivar la potencia del efecto gravitacional de un agujero negro, a continuación, no esta de romper las leyes de la física? I. e. E=MC al cuadrado nos dice que la masa y la energía son intercambiables. Así que si esta hipotética fuente de alimentación creado la suficiente energía que podrían ser convertidos en masa, lo que eventualmente podría convertirse en una masa suficientemente grande para crear un negro....... ad infinitum. Como digo perdona mi ignorancia. Este debe haber sido el pensamiento a través correctamente. Cuidar, Stuart Cheesman.