Divulgación Vacío cuántico

[Elektro]

Buenas. He estado leyendo e informándome acerca del vacío y sus características y se me han planteado varias dudas que agradecería que me resolvieran.

En primer lugar, lo que me pregunto es si realmente existe el vacío con todas las letras, un vacío absoluto, sin ninguna presencia de energía, sea lo minúsculo que sea.

Dicho esto, según lo que he leído, parece que la respuesta es que no. Así que eso me lleva a plantearme si tiene sentido hablar de tejido espacio-temporal y de materia (o energía) como dos conceptos separados. Es decir, existe el espacio sin materia, o la materia sin espacio?

Esto a su vez me lleva a preguntarme si realmente el espacio se curva, ya que realmente lo que se deduce (en caso de que lo anteriormente dicho sea cierto) que lo que ocurre es una interacción energética siempre, ya sea en el caso de la gravedad o en el caso de un simple prisma de vidrio que separa un haz de luz blanca en sus distintas componentes.

Espero que se entienda lo dicho y puedan resolverme estas dudas.

Gracias de antemano!

[Julián]

Re: Vacío cuántico

En primer lugar, lo que me pregunto es si realmente existe el vacío con todas las letras, un vacío absoluto, sin ninguna presencia de energía, sea lo minúsculo que sea.

No, siempre hay un nivel mínimo de energía

Dicho esto, según lo que he leído, parece que la respuesta es que no. Así que eso me lleva a plantearme si tiene sentido hablar de tejido espacio-temporal y de materia (o energía) como dos conceptos separados. Es decir, existe el espacio sin materia, o la materia sin espacio?

Esta cuestión es más filosófica que física. Porque el espacio-tiempo en el cual existimos existen cuerpos y por supuesto energía, si hablamos de que si es posible que exista el espacio o espacio-tiempo sin materia o energía será una cuestión teórica sin poder hablar con conocimiento verdadero, el cual se obtendría de la observación y experimentación.
Pero si nos atenemos a la definición de materia como todo aquello que tiene localización espacial, posee energía. Puedes verlo en http://es.wikipedia.org/wiki/Materia
Así que si hablamos de materia necesariamente está implicito el espacio-tiempo. Y de energía también porque si es energía cinética implica velocidad y por lo tanto espacio y si es potencial también implica espacio porque está en función de la posición. Y si hablamos de campos vectoriales, como todo vector tiene implicito una dirección y eso implica espacio.

Esto a su vez me lleva a preguntarme si realmente el espacio se curva, ya que realmente lo que se deduce (en caso de que lo anteriormente dicho sea cierto) que lo que ocurre es una interacción energética siempre, ya sea en el caso de la gravedad o en el caso de un simple prisma de vidrio que separa un haz de luz blanca en sus distintas componentes.

Es incorrecto decir interacción energética (de la forma en que lo expresas como que si la energía interactúa con ella), lo que interactúan son los cuerpos, campos y en dicha interacción hay variación de energía (en los cuerpos o campos). Por ejemplo en el caso de la gravedad, los que interactúan son las masas mediante el campo gravitatorio

[Elektro]

Re: Vacío cuántico

Así que si hablamos de materia necesariamente está implicito el espacio-tiempo. Y de energía también porque si es energía cinética implica velocidad y por lo tanto espacio y si es potencial también implica espacio porque está en función de la posición. Y si hablamos de campos vectoriales, como todo vector tiene implicito una dirección y eso implica espacio.

De acuerdo, pero lo que más me intriga es si es posible la existencia de espacio-tiempo sin materia o energia.

Es incorrecto decir interacción energética (de la forma en que lo expresas como que si la energía interactúa con ella), lo que interactúan son los cuerpos, campos y en dicha interacción hay variación de energía (en los cuerpos o campos). Por ejemplo en el caso de la gravedad, los que interactúan son las masas mediante el campo gravitatorio.

Con lo que yo tengo entendido acerca de las dos teorías fundamentales principales que hay ahora (teoría de cuerdas y teoría cuántica de bucles) las interacciones son entre energía pura, y no entre materia, solo que a niveles de tamaño más grandes la cosa cambia, pero en un estado fundamental lo que interacciona es la energía. Otra cuestión que no entiendo es el hecho de decir que lo que interaccionan son los cuerpos y los campos. Es decir, son los cuerpos los que crean esos campos, de manera que los campos son algo imaginario (en mi opinión de inexperto, obviamente), ya que lo que ocurre es que los cuerpos interaccionan entre si, aunque sea a grandes distancias, sigue siendo una interacción de cuerpos. A lo que me refiero es a que los campos no existen por sí mismos, al igual que el espacio-tiempo, de manera que es un error tratar de entenderlos como entes singulares e independientes, por mucho que sea necesario para describir las interacciones matemáticamente. Al menos así lo entiendo yo, corrígeme si me equivoco, que para eso lo digo.

[abuelillo]

Re: Vacío cuántico

Otra cuestión que no entiendo es el hecho de decir que lo que interaccionan son los cuerpos y los campos. Es decir, son los cuerpos los que crean esos campos, de manera que los campos son algo imaginario (en mi opinión de inexperto, obviamente), ya que lo que ocurre es que los cuerpos interaccionan entre si, aunque sea a grandes distancias, sigue siendo una interacción de cuerpos. A lo que me refiero es a que los campos no existen por sí mismos, al igual que el espacio-tiempo, de manera que es un error tratar de entenderlos como entes singulares e independientes, por mucho que sea necesario para describir las interacciones matemáticamente. Al menos así lo entiendo yo, corrígeme si me equivoco, que para eso lo digo.

Lo que planteas es mas metafisico o filosofico que otra cosa, cierto que todo se trata de modelos matematicos, pero que describen como se comportan las cosas en la realidad.

Si estas en medio del espacio y notas un tiron una fuerza que te empuja hacia tu izquierda, miras a tu alrededor y no hay nada. Dirias que es algo imaginario ? Tiene un efecto fisico medible, te esta empujando en una direccion. Si razonas que no hay nada donde tu estas y es un planeta lejano que te esta empujando, luego tendras que explicar como consigue un planeta lejano afectarte a traves del espacio vacio, sin tocarte y sin generar algo que seria equivalente e indistinguible de un campo de fuerza.
Un campo en si podriamos decir que solo son unos calculos o ecuaciones en un papel, pero describen exactamente la fuerza que notarias en una situacion real, es decir describe perfectamente la realidad.

No se puede profundizar mucho mas en la realidad, si intentas ir mas alla , ya es metafisica, que puede ser esa fuerza ? si no te basta con creer que es una fuerza distribuida a lo largo del espacio, buff no se me ocurre, cualquier cosa es valida, quizas el planeta te manda a velocidad instantenea un "objeto con masa" que te empuja y desparece instantamente y es imposible de observar ? es dios que va empujando a la gente en el espacio de acuerdo con la disposicion de los planeta a tu alrededor ? no le veo sentido a respuestas de este tipo, y cualquier otra respuesta quizas seria tan rara o ridicula como estas dos que he puesto.

Parece que tambien le das un estatus especial a los cuerpos, supongo que te referiras a particulas que tengan masa, pero esto tampoco es nada especial, si pudieses sustituir toda la masa del planeta tierra por su energia equivalente, esta seguiria generando la misma fuerza de gravedad.

[d1240]

Re: Vacío cuántico

Hola a todos. Yo tengo una duda sobre el vacío cuántico y la solución que propuso Dirac con la "Hole Theory. Si todos los estados de energía negativo tienen carga negativa ¿Cómo defendía Dirac que el vacío tuviera carga neutra? y también si todos los estados de energía negativa están llenos, ¿Cómo es posible que la energía del vacío también sea nula?.
Un saludo

[pod]

Re: Vacío cuántico

Unos cuantos mensajes de este hilo que se salían del tema original han sido reorganizados al nuevo hilo Física y realidad. Por favor, continuad allí el debate, dejando este hilo únicamente para consultas sobre el concepto de Vacío cuántico.

[reti]

Re: Vacío cuántico

Hola a todos. Yo tengo una duda sobre el vacío cuántico y la solución que propuso Dirac con la "Hole Theory. Si todos los estados de energía negativo tienen carga negativa ¿Cómo defendía Dirac que el vacío tuviera carga neutra? y también si todos los estados de energía negativa están llenos, ¿Cómo es posible que la energía del vacío también sea nula?.
Un saludo

La idea del "mar de electrones lleno" de Dirac solo era una manera elegante de salir al paso de las soluciones con energia negativa que salen en su ecuacion. Como la energia parece poder ser negativa, para evitar que un electron cayera hacia estados de energias, cada vez mas y mas negativas, penso que esos estados estaban todos ocupados por electrones y de ahi la idea del "mar lleno". Pero como comentas esa idea crea mas problemas de los que resuelve y se abandono muy rapidamente.


La pregunta de si un campo se puede considerar que "llena el vacio" de algo o no, es un poco ociosa. Si en la mecanica, Newton define la fuerza gravitatoria como:

$F\left( r \right) = a \frac{1}{{r}^{2 } }$

pues ya esta llenando el vacio del espacio con algo ya que se define una funcion que es no nula en ese espacio que llega hasta el infinito. Decir que esa fuerza asi definida no es un "elemento de realidad" no tiene sentido ya que es mediante esa fuerza como se interpreta el movimiento de la luna, que si que es real.

Otra cosas distinta es, que mediante esa misma teoria pueda defienirse el potencial gravitatorio y sea este la causa o el "elemento de realidad" que justifica el movimiento de la luna. Tanto un concepto, tanto como el otro, se ha utizado indistintamente a lo largo del tiempo para darle coherencia a la mecanica.

En la teoria cuantica de campos la cosa ya no esta tan clara como en la mecanica y definir que es o no, un elemento de realidad ( para saber que hay o no hay en el vacio), no es una cosa evidente e inmediata segun he oido por ahi ( Como yo de esto no se, mejor me callo), pero tiene la misma justifcacion final que en la mecanica, y es, ... que sirve para justificar algo que si puede medirse.