Gravitación

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alshain
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Mensajepor alshain » 30 Sep 2005, 12:05

Aquí está la parte prometida sobre los métodos para obtener una gravitación cuántica. En lo que viene siento haber usado demasiados términos técnicos, pero para tratarlo con cierta profundidad esto es necesario si no quiero llenar varias páginas. Espero que a pesar de eso se pueda extraer la idea fundamental y si hay dudas pues a preguntar.

Existe un método clásico inventado por Dirac para obtener una teoría cuántica de la correspondiente teoría clásica. Se lo denomina cuantización canónica. Se empieza eligiendo una coordenada temporal en el espacio-tiempo para poder definir la formulación Hamiltoniana de la teoría clásica, en la cual el corchete de Poisson de las variables dinámicas canónico-conjugadas es la unidad. La variable dinámica de la “posición canónica” queda definida sobre el espacio de configuración, y su dinámica, el “momento canónico”, viene dada a lo largo de la coordenada temporal elegida conformando ambas el espacio de fase. Luego se procede a convertir el corchete de Poisson en un conmutador y las variables en operadores en un espacio de Hilbert. Para la relatividad general uno puede intentar lo mismo, pero de distintas formas.

Uno puede considerar perturbaciones de una métrica plana (g = n + h, donde g es la métrica total, n la métrica plana y h la perturbación) y cuantizar h como si fuera un campo clásico como cualquier otro (como el electromagnético, por ejemplo) sobre el espacio-tiempo plano (n), haciendo uso de la cuantización canónica u otro método equivalente. De este procedimiento se obtienen unas partículas de espín-2 (gravitones) que portan la fuerza gravitacional de la perturbación. Problemas: Varios. Primero hay problemas técnicos, ya que el término de interacción en la gravitación no es un polinomio y requiere de una expansión en potencias crecientes, cosa que hace que los vértices en los diagramas de Feynman describiendo las interacciones tengan una cantidad creciente de lineas y aparezan infinitos indeseados que no pueden eliminarse. Para este problema no hay solución y se dice en este contexto que la gravedad no es “renormalizable”. Segundo hay un problema conceptual, ya que la relatividad general no es una teoría de perturbaciones sobre un espacio-tiempo plano. Aunque se pueden hacer buenas aproximaciones, viene a ser análogo a usar epiciclos para acercarse al modelo copernicano.

Uno puede intentar cuantizar canónicamente la relatividad de forma directa. Para esto se la separa en rebanadas espaciales para cada instante de tiempo y se define el espacio de configuración como el de las métricas espaciales (y no espacio-temporales). Luego se cuantiza. Esto lleva a varios problemas sobre los que no voy a entrar por ser demasiado técnicos. Para evitarlos hay una idea de reformular las variables dinámicas de la gravitación con un cambio de variables denominado de Ashtekar-Sen. Procediendo luego de forma similar se obtiene la gravedad cuántica de lazos. Ésta teoría parece prometedora en algunos aspectos, pero todavía no parece que se haya podido resolver con toda generalidad soluciones distintas del vacío, por lo que la teoría no tiene por el momento el límite de bajas energías del modelo estándar de partículas.

Por otro lado, también hay formas totalmente distintas de abordar el problema. Uno puede considerar el Lagrangiano de una cuerda relativista en un espacio-tiempo plano de n dimensiones con sus ecuaciones de movimiento clásicas y luego cuantizar (de forma canónica sobre la formulación Hamiltoniana o con otro método). En el espectro vibración de la cuerda aparecen modos de espín-2 (gravitones). Esto es la forma elemental de la teoría de cuerdas, o, si se consideran objetos de p dimensiones (p < n), una teoría de p-branas. A partir de ahí el juego consiste en ir tomando una serie de hipótesis más o menos descabelladas para obtener la física actual y obeservada. Éxito de la teoria es proporcionar un marco donde calcular scattering sin infinitos indeseados y acercase (o tener como límite) así a la física del modelo estandar. Problemas: entre otros considera un espacio-tiempo plano (recordemos la analogía de los epiciclos) y necesita de bastantes hipótesis por el momento no observadas (supersimetría, dimensiones adicionales, etc.).

Este es el orígen de las formas más conocidas de gravitación cuántica. Hay otras propuestas alternativas pero enumerarlas todas sería bastante largo. Un buen resumen se encuentra en wikipedia:
http://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_gravity
… aunque hay una buena discusión (en a hoja “discussion”) sobre la validez y neutralidad del artículo …

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gravitones

Mensajepor Guest » 26 Oct 2005, 13:37

Tanto en este tema como en muchos otros, quizá por tener una empanada de fórmulas y números cuánticos, tengo opiniones que se acercan a Feynman sobre los fotones. (Partículas), que por mi parte conjunto a los gravitones. Creo que estos últimos deben de existir, en cuanto a un valor másico de alrededor de 10 elev a -50 gr. Además que su energía es prácticamente inexistente, o sea, inerte.
Dispone de un campo gravitatorio inmutable, que se acusa hasta el infinito, con el valor decreciente que nos enseña la física clásica. Este campo, inmutable, únicamente se superpone al de otros gravitones, en la medida que agentes externos, han obligado a desplazarlos con lo que el efecto de su suma, se acusa siempre instantáneamente.
No sigo por cuanto creo que con lo manifestado, ya puede haber bastante discusión. Me gustaría que lograra sacarme de mis raras ideas, explicandolo con un mínimo de cálculo y un máximo de descripción gráfica, pues sería de la manera que podría entenderlo.Soy un técnico antiguo y no estoy al día.

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Mensajepor alshain » 26 Oct 2005, 22:02

El gravitón, como bosón portador de la fuerza gravitatoria, no debería tener masa en reposo (al igual que el fotón). Transportaría en campo gravitatorio de una masa a otra acoplandose a su vez él mismo al campo gravitatorio (sufriéndo los campos gravitatorios y a su vez creando uno).

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Mensajepor Guest » 27 Oct 2005, 12:45

alshain escribió:El gravitón, como bosón portador de la fuerza gravitatoria, no debería tener masa en reposo (al igual que el fotón). Transportaría en campo gravitatorio de una masa a otra acoplandose a su vez él mismo al campo gravitatorio (sufriéndo los campos gravitatorios y a su vez creando uno).


He aquí, el problema de mi interpretación. La explicación de que el gravitón no tiene masa en reposo, al igual que el fotón, no la asumo. Para mí el gravitón, no es bosón portador de la fuerza gravitatoria. Es la propia fuerza gravitatoria. Se halla indefectiblemente arrastrada por la Energía del fotón. Su campo gravitatorio, siendo constante, se suma al
de otros, en la medida de que los fotones le han desplazado.
Por ello, creo que los fotones, son los guardianes de los gravitones, formando una partícula inseparable. El comportamiento de la atracción siempre positiva de la masa, y el que no podamos aislarle, pudiera ser una razón.
Para mí, se podría adjudicar al gravitón una masa de 10 el. a -50 gr, y el fotón (conjunción del gravitón con la Energía que le arrastra) practicamente el mismo valor, pues deberíamos sumarle únicamente 10 el. a -79 gr.
Con ello quedaría explicado que todas las partículas tienen masa. Independientemente de obedecer a las fuerzas estudiadas, la gravedad es intocable y está inmersa en todas ellas. Mas o menos eso pueden dar a entender las cuerdas vibrantes adimensionales, que contienen el gravitón.
Por cierto, Feynman, (y no conozco que le hayan contradecido) explica que la luz, son partículas, contrariamente a la opinión general de que también son ondas. Da evidencias de ello en sus famosos Diagramas. Si es así, ¿podrías exponerme la composición total de un rayo Solar a su llegada a un objeto terrestre?.Paro ya de preguntas y especulaciones, pues probablemente con lo que me expliques, podré ir dilucidando las preguntas que mantengo y que me aferran a una concepción rebelde de lo desarrollado en la actualidad. (Mis estudios provienen de concepciones del los años 60, cosa que quiero actualizar).Saludos Carlos.

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Mensajepor alshain » 27 Oct 2005, 13:00

carlos, no tengo ningún problema en tomarme algo de tiempo para servirte de interlocutor en tus elucubraciones. Sin embargo, si quieres que esto alcance una cierta profundidad y quieres que yo no me desanime ya, debes usar una terminología más estandar, que yo sea capaz de entender. Verás, por ejemplo en este párrafo:

carlos escribió:La explicación de que el gravitón no tiene masa en reposo, al igual que el fotón, no la asumo. Para mí el gravitón, no es bosón portador de la fuerza gravitatoria. Es la propia fuerza gravitatoria. Se halla indefectiblemente arrastrada por la Energía del fotón. Su campo gravitatorio, siendo constante, se suma al
de otros, en la medida de que los fotones le han desplazado.
Por ello, creo que los fotones, son los guardianes de los gravitones, formando una partícula inseparable. El comportamiento de la atracción siempre positiva de la masa, y el que no podamos aislarle, pudiera ser una razón.


No me dice nada “arrastrada”, ni “desplazado”, ni “guardianes”. No sé qué es que no podamos “aislarle”, siendo que el gravitón no lo hemos detectado todavía y no sé qué quieres decir con eso de que es la “propia fuerza gravitatoria”, siendo que, si es el bosón portador, pues entonces es nada más y nada menos que una representación de la fuerza bajo ciertas aproximaciones. Por otro lado me temo que mucho menos puedo entender eso de que son una “partícula inseparable”, cuando es evidente que ahí estás hablando de dos, el fotón y el gravitón.

Con el resto de tu post me pasa igual, así que te animo a ir paso a paso y con algo más de rigor en los términos y los conceptos.

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Mensajepor Guest » 27 Oct 2005, 13:14

alshain escribió:carlos, no tengo ningún problema en tomarme algo de tiempo para servirte de interlocutor en tus elucubraciones. Sin embargo, si quieres que esto alcance una cierta profundidad y quieres que yo no me desanime ya, debes usar una terminología más estandar, que yo sea capaz de entender. Verás, por ejemplo en este párrafo:

carlos escribió:La explicación de que el gravitón no tiene masa en reposo, al igual que el fotón, no la asumo. Para mí el gravitón, no es bosón portador de la fuerza gravitatoria. Es la propia fuerza gravitatoria. Se halla indefectiblemente arrastrada por la Energía del fotón. Su campo gravitatorio, siendo constante, se suma al
de otros, en la medida de que los fotones le han desplazado.
Por ello, creo que los fotones, son los guardianes de los gravitones, formando una partícula inseparable. El comportamiento de la atracción siempre positiva de la masa, y el que no podamos aislarle, pudiera ser una razón.


No me dice nada “arrastrada”, ni “desplazado”, ni “guardianes”. No sé que es que no podamos “aislarle” siendo que el gravitón no lo hemos detectado todavía y no sé qué quieres decir con eso de que es la propia fuerza gravitatoria, siendo que, si es el bosón portador, pues entonces es ni más ni menos que una representación de la fuerza, y mucho menos puedo entender eso de que son una partícula inseparable, cuando es evidente que hablamos de dos.

Con el resto de tu post me pasa igual, así que te animo a ir paso a paso y con algo más de rigor en los términos.

No te falta razón. Mi afán de aclarar conceptos que no digiero, me atolondra. Debería empezar por el principio. ¿Cual es la composición total de un rayo Solar cuando llega a la superficie Terrestre?. Prometo ser comedido en mis futuras preguntas. Gracias por atenderme.

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Mensajepor alshain » 27 Oct 2005, 14:16

carlos escribió:¿Cual es la composición total de un rayo Solar cuando llega a la superficie Terrestre?

No sé qué tiene que ver esto con el tema, pero quizás es que me falta todavía algo de perspectiva para entender lo que pretendes decir. La luz solar que nos llega es un conjunto de longitudes de onda con un pico de intensidad alrededor de los 5000 Angstroms. El resto se reparten más o menos según una distribución de un cuerpo negro a unos 6000 grados de temperatura. Como las distintas capas solares por las que pasa la luz antes de llegar al espacio no son transparentes, se trata de un espectro con lineas de absorpción según la tercera ley de Kirchhoff. Una imagen del especto en el rango de luz visible se puede encontrar aquí, que da una idea de su complejidad.

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Mensajepor Guest » 31 Oct 2005, 14:28

alshain escribió:
carlos escribió:¿Cual es la composición total de un rayo Solar cuando llega a la superficie Terrestre?

No sé qué tiene que ver esto con el tema, pero quizás es que me falta todavía algo de perspectiva para entender lo que pretendes decir. La luz solar que nos llega es un conjunto de longitudes de onda con un pico de intensidad alrededor de los 5000 Angstroms. El resto se reparten más o menos según una distribución de un cuerpo negro a unos 6000 grados de temperatura. Como las distintas capas solares por las que pasa la luz antes de llegar al espacio no son transparentes, se trata de un espectro con lineas de absorpción según la tercera ley de Kirchhoff. Una imagen del especto en el rango de luz visible se puede encontrar aquí, que da una idea de su complejidad.


Aclarada esta primera duda, ya me dificulta hilacionar el tema del gravitón. Feynman, hace un cuarto de siglo, dijo que la luz estaba constituida por partículas que transcurrían con diversas frecuencias, abarcando el abanico que mencionas. Yo esperaba que actualmente, se hubiera descubierto algo más. Pensaba, que el transcurso de los rayos Solares por el espacio interplanetario y atmosférico, podía alterar aunque fuera mínimamente, su composición final, debido a posibles interacciones por los chubascos de primera y segunda fase de los rayos Cósmicos.
Además, habla del Gravitón, no descubierto aún en sus días. También, que el fotón, podía desintegrarse en Positrón-Electrón. El Electrón es másico, y el positrón, tendremos que asimilarlo como antimásico, pero.
¿No es el fotón elemento simple? ¿Cómo se desintegra?.
Con estas lecturas, interpreté que las partículas de luz, debían incorporar en su esencia, algo másico.
Como tengo aún muchas dudas con explicaciones de autores diversos, necesito para continuar, que me aclares los conceptos que aparecen en artículos utilizados indiscriminadamente, induciendo a falsa interpretación.
-¿Cómo definir con propiedad "Energía" "Gamma" "Partículas luz" Cuanto" Fotón" Onda electromagnética"?.
-¿Cómo se calculó el valor de de la energía del rayo Solar? ¿Es válido el de su densidad de 1,5 erg/c3?
-¿La onda de long. mínima corresponde al Planck 10 elev.-33 cm?.
Si las respuestas desvanecen mis perspectivas, me satisfará, el aprender para ponerme al día, pero darán al traste con mis desvaríos.

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Mensajepor alshain » 01 Nov 2005, 22:26

carlos escribió:¿No es el fotón elemento simple? ¿Cómo se desintegra?

No se desintegra, sino que dos fotones (y no uno, ya que de otra forma no se conserva el momento lineal) se pueden transformar en un electrón y un positrón, los cuales pueden aniquilarse para dar lugar a su vez a dos fotones. Las reglas para esto se derivan de la electrodinámica cuántica, una teoría cuántica del campo electromagnético, formulada por Feynman.

carlos escribió:Con estas lecturas, interpreté que las partículas de luz, debían incorporar en su esencia, algo másico.

Lo mencionado funciona porque el fotón transporta un momento lineal, que puede ser transformado en masa de partículas.

Una consecuencia de la electrodinámica cuántica es que puede haber una interacción entre la luz y el vacío cuántico que ésta atraviesa (un interesante fenómeno es conocido con el nombre de efecto de Scharnhorst), pero creo que esto nos llevaría demasiado lejos ahora.

carlos escribió:Como tengo aún muchas dudas con explicaciones de autores diversos, necesito para continuar, que me aclares los conceptos que aparecen en artículos utilizados indiscriminadamente, induciendo a falsa interpretación.
-¿Cómo definir con propiedad "Energía" "Gamma" "Partículas luz" Cuanto" Fotón" Onda electromagnética"?.
-¿Cómo se calculó el valor de de la energía del rayo Solar? ¿Es válido el de su densidad de 1,5 erg/c3?
-¿La onda de long. mínima corresponde al Planck 10 elev.-33 cm?.
Si las respuestas desvanecen mis perspectivas, me satisfará, el aprender para ponerme al día, pero darán al traste con mis desvaríos.

Me parecen muy bien tus ganas de aprender, pero debes darte cuenta que yo no puedo responder aquí a todo eso. Quizás deberías pensar en ir paso por paso, porque, digo yo, si no sabes qué es una onda electromagnética ¿cómo pretendes entender a Feynman o saber cómo se comporta un fotón? Quizás podrías abrir otro tema sobre electrodinámica o electromagnetismo, y así igual con otros aspectos que no tienes claros agrupados temáticamente, porque si viertes todas esas preguntas sin conexión aparente a uno se le hace muy cuesta arriba ponerse a contestar.

Un saludo.

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Mensajepor HiPeRioNNN » 14 Nov 2005, 20:26

Después de hacerme extractos a mano, impresiones, algún que otro cálculo, esquemas, tachones, cacos mentales, hojas arrugadas, esperanzas de entendimiento... ¡buf! Un sinfín de cosas, al fín he conseguido tener una pequeña síntesis de lo que me habías explicaco, alshain.

¡Hola! :D

No quiero repetir lo que me has dicho para que no resulte redundante, pero sí me gustaría hacerte un pequeño resumencito de tus palabras para ver si lo he llegao a pillar o no.
Reconozco que el contenido matemático llega a superarme, pero no importa. Me basta con llegar a conclusiones sin necesidad de operar, y admitir ciertas cosas que dices como verdaderas sin llegar a entenderlas.

Por lo que he entendido la relatividad general no ayuda a la formulación de la Gravitación Cuántica cuando intentamos describir a la materia en estado cuántico y al espacio-tiempo en estado clásico porque el Colapso nos produce una propagación superlumínica, y tampoco cuando el espacio-tiempo lo llevamos a contenido cuántico porque nos rompe el sentido de causalidad y el concepto de Cono de Luz.
Tampoco nos ayuda si, la relatividad, es cuantizada canónicamente de forma directa, ya que nos da problemas en soluciones distintas al vacío.
Pero sí nos ayuda si, tomando una cuerda relativista, le aplicamos el Lagrangiano y la cuantizamos, de modo que llegamos a la Teoría de Cuerdas o de P-Branas según el número de dimensiones. Esta será una de las 5 formas de llegar a la Teoría de Cuerdas, cierto?

Perdona mi superficialidad, pero es que estos temas los llevo palante como puedo, de oídas, de leídas, y no estoy familiarizado con el contenido analítico. Aunque ya te digo que lo que me digas me lo creeré.
Me ha gustado porque tengo ahora un enfoque teórico de todo el jaleo este ejjeje.
Si te animas a continuar, seré todo ojos O_O

Una preguntita, si no es molestia:
Las demás fuerzas fundamentales, la nuclear débil y fuerte y la electromagnética, ¿están ligadas entre sí? Es que, muchas cosas me dan a entender que el propósito de la Teoría de Cuerdas es ligar las fuerzas Gravitacional y Electromagnética, pero ¿qué hay de las otras dos?

Muchas gracias.
Un saludo!

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