Gibt es unter Physikern einen Konsens darüber, ob sich die Raumzeit tatsächlich krümmt und wenn ja, was ist das?

Ich denke, Ihre Frage ist gut, weil sie nach der grundlegenden Natur der Schwerkraft fragt, die sowohl vom herkömmlich geometrischen Ansatz als auch vom QFT-Ansatz aus gesehen wird.

Erstens ist der zitierte Text aus Wikipedia nicht ganz korrekt. Sie müssen vorsichtig mit den Worten sein, die Menschen verwenden, um Physik zu beschreiben. Jede physikalische Theorie ist eine effektive Feldtheorie (EFT), wie in einer anderen Antwort hier erklärt . Es ist kein Problem, die allgemeine Relativitätstheorie und die Quantenmechanik zu kombinieren, solange Sie nicht sehr hohe Energien untersuchen . Mit „sehr hoch“ meine ich die Planck-Skala. GR als QFT ist ein nützliches Beispiel für EFT. Das Papier, auf das Sie in einem Ihrer Kommentare hinweisen, ist eine gute Referenz dafür.

In der Physik besteht die ultimative Aufgabe darin, physikalische Observablen zu berechnen und sie dann mit experimentellen Daten zu vergleichen. Wie man die physikalischen Observablen berechnet, hängt von der Theorie, den Näherungen usw. ab. Und das liegt an Ihnen. Sie können GR oder QFT wählen. Die Leute haben viel mehr an GR-Methoden gearbeitet und sie bis zu dem Punkt geschärft, dass sie jetzt die Standardmethode zur Berechnung von Observablen in der Gravitation/Kosmologie sind. Der geometrische Ansatz von GR, der von Anfang an klassisch ist, ist weiter entwickelt und einfacher zu verwenden als der QFT-Ansatz.

Wie Sie in Ihren Kommentaren betont haben, ist es richtig, dass man GR mit QFT modellieren kann. Ich denke, das erste Papier, das dies auf einer soliden Grundlage diskutierte, war Quantisierung von Einsteins Gravitationsfeld: allgemeine Behandlung von SN Gupta. Es wurde seitdem von vielen Autoren bearbeitet. Deser zeigte in Self-Interaction and Gauge Invariance , wie man ausgehend von der Aktion für ein freies, masseloses Spin-2-Feld nichtlineare GR ableiten kann.

Es geht um Benutzerfreundlichkeit. So wie Sie bei einigen Problemen die Newtonschen Gesetze anstelle der Hamiltonschen Mechanik verwenden würden, wird GR anstelle von QFT verwendet. Abgesehen davon ist die Verwendung der Methode der Amplitudenstreuung zur Berechnung physikalischer Observablen in GR ein aktives Forschungsgebiet, und ich erwarte, dass in Zukunft viele neue, aufregende Dinge entstehen werden. Ein Beispiel ist die kürzlich erschienene Veröffentlichung General Relativity from Scattering Amplitudes .

Meine Meinung war schon immer, dass die Idee, dass die Raumzeit nur ein Spin-2-Teilchen ist, Mist ist. (EDIT: Es gibt jedoch unterschiedliche Linien. Siehe https://en.wikipedia.org/wiki/Anatoly_Logunov#Relativistic_theory_of_gravitation , wo die Schwerkraft als Theorie innerhalb der speziellen Relativitätstheorie entwickelt wird . Dies widerspricht Einsteins Vorstellung von der Schwerkraft und ist es tatsächlich eine andere Theorie als die Allgemeine Relativitätstheorie.)

Die Aussage geht davon aus, dass die Schwerkraft dem Elektromagnetismus entspricht. Bei der QED treten Wechselwirkungen zwischen Ladungen zum virtuellen Photonenaustausch auf. Sollte die Schwerkraft nicht gleich sein?

Nein, wegen des Äquivalenzprinzips. Die Gravitation ist ein intertiales Phänomen, was Einstein auf die Idee brachte, sie als gekrümmte Raumzeit, also als geometrischen Effekt, zu beschreiben.

Wenn man die Masse eines Schwarzen Lochs messen will, tauscht man damit kein virtuelles Graviton aus. Vielmehr kann man ihn nur mit einem sehr großen Radius umkreisen, so dass wir die Formeln der Newtonschen Gravitation verwenden und dann die Zeit messen können, die für eine kreisförmige Umlaufbahn benötigt wird. Keplers drittes Gesetz würde dann eine Formel für die Masse liefern. Im wirklichen Leben messen wir die geodätische Abweichung, beispielsweise durch Gravitationslinsen.

Hier gibt es keinen virtuellen Austausch, da es keine Gewalt gibt. Man misst lediglich Dinge wie Längen und Dauern, die rein lokale Prozesse sind. Die Wirkung der Schwerkraft ist global (wenn man ausgedehnte Systeme ignoriert, in denen Gezeiteneffekte eine Rolle spielen). Durch das Äquivalenzprinzip können wir immer ein Koordinatensystem finden, in dem die Christoffel-Symbole verschwinden (diese sagen etwas über die geodätische Abweichung aus, dh wie schnell zwei Trägheitspfade, die mit nahe beieinander liegenden parallelen Geschwindigkeiten beginnen, nach kurzer Zeit abweichen).

Dass sich die Schwerkraft grundlegend von allen anderen Kräften unterscheidet, wurde zuerst von Matvei Bronstein erkannt. Google seinen Namen für weitere Details.

Man kann jedoch Störungen über einem festen Hintergrund der Raumzeit quantisieren. Wir müssen davon ausgehen, dass die Störungen schwach sind, wie könnte man sonst Hintergrund von Störungen trennen? Man kann auch eine Quantenfeldtheorie auf der Grundlage einer klassischen Raumzeit formulieren.

Man kann jedoch den Hintergrund nicht quantisieren. Das heißt, wir haben keine Ahnung, was Gravitation auf mikroskopischer Ebene ist.

Andererseits wissen wir, dass ein Elektron eine Kombination aus linken und rechten Weyl-Quantenfeldern ist, die über das Higgs-Kondensat wechselwirken.