Inkompatibilität zwischen Relativitätstheorie und Quantenmechanik

Obwohl es genauer wäre zu sagen, dass die Schwerkraft die Manifestation der Wirkung der gekrümmten Raumzeit auf sich bewegende Körper ist, und es die Masse ist, die die Raumzeit krümmt, so prof. Da hat Rennie recht, bei den anderen Aspekten gibt es zumindest Meinungsverschiedenheiten. Es ist überhaupt nicht klar, dass Masse eine Art Ladung analog zur elektrischen Ladung ist, obwohl einige Forscher versuchen, diese Idee zum Funktionieren zu bringen und die Schwerkraft mit dem Standardmodell oder QFT zu vereinen.

Wie dem auch sei, klar ist, dass Gravitation oder Krümmung sich von Elektromagnetismus oder Charme usw. unterscheiden, zum einen, weil Gravitation keine Kraft ist . Einstein, Schrödinger und andere GR-Pioniere äußerten sich diesbezüglich recht deutlich. Siehe Schwerkraft ist kein Kraft-Mantra, https://physics.stackexchange.com/a/18324/6432 für eine Diskussion darüber.

Es gibt also große Unterschiede zwischen der Gravitation und den (anderen) fundamentalen Kräften, und dies ist möglicherweise der Grund, warum die Gravitation noch nicht erfolgreich quantisiert wurde.

Aber es gibt noch mehr Unvereinbarkeiten zwischen dem gesamten Geist von GR und dem Geist von QM. JS Bell war auch ziemlich besorgt über die scheinbar fundamentalen Inkompatibilitäten zwischen Relativitätstheorie und Quantentheorie. Für mich möchte ich darauf hinweisen, dass in der QM die Wellenfunktionen auf dem Konfigurationsraum leben, der beispielsweise für zwei Teilchen sechsdimensional ist, und dass die QM auch andere dynamische Variablen wie den Spin als gleichberechtigt behandelt, was dies ausmacht der Raum noch größer. Auch die QM behandelt den Impuls als eine ebenso gültige Basis für Koordinaten wie den Ort, und auch dies ist dem Geist der Relativität fremd, der die tatsächliche vierdimensionale Riemannsche Mannigfaltigkeit als grundlegend behandelt.

Aus genau der Notwendigkeit, diese Inkompatibilität zu überwinden, ersetzte der Übergang zur Quantenfeldtheorie diese Wellenfunktionen über dem Konfigurationsraum durch operatorwertige Funktionen über der Raumzeit. Aber obwohl dies irgendwie funktioniert, um die Inkompatibilität der speziellen Relativitätstheorie mit QM zu überwinden, macht es die Grundlagen der QFT viel düsterer (die Rolle von Wahrscheinlichkeiten, zum Beispiel die Born-Regel) und führt Unendlichkeiten ein. Obwohl es also ein Weg sein könnte, QM und Relativitätstheorie in Einklang zu bringen, ist es immer noch eher ein unvollendetes Projekt, und aufgrund der unbefriedigenden Grundlagen der QFT (im Vergleich zu den klaren Grundlagen der QM) kann man immer noch vermuten, dass eine Idee dazu fehlt die beiden wirklich in Einklang bringen oder sogar, dass jemand nachgeben und etwas nachgeben muss, oder es wird keinen Vertrag geben ...

Es ist nicht wirklich richtig zu sagen, dass die Schwerkraft Raum und Zeit verzerrt. Es ist Masse, die die Raumzeit verzerrt, und wir sehen die Wirkung davon als Schwerkraft.

Auf die Gefahr hin, zu stark zu vereinfachen, gibt es für jede der Kräfte eine "Ladung", die die Kraft verursacht. Gewöhnliche elektrische Ladung verursacht die elektromagnetische Kraft, während schwache Ladung und Farbladung die schwache und starke Kraft verursachen. Die "Ladung", die die Gravitationskraft verursacht, ist Masse.

Tatsächlich können die starken usw. Kräfte die Raumzeit verzerren. Beispielsweise werden in einem Proton die Quarks durch die starke Kraft zusammengehalten, und die dadurch erzeugte Energiemenge verursacht eine Gravitationskraft. Wenn Sie die Masse eines Protons messen (die beschreibt, wie viel Gravitationspotential es erzeugt), stellen Sie fest, dass sie viel größer ist, als wenn Sie die Massen der drei Quarks addieren. Die zusätzliche Masse entsteht durch die Wirkung der starken Kraft. Im Prinzip gilt dies auch für die schwachen und elektromagnetischen Kräfte, obwohl ich nicht ohne Weiteres sicher bin, welche Systeme Sie studieren müssten, um dies zu sehen.