Para la dinámica clásica a velocidades relativistas, consulte mecánica relativista .
La dinámica relativista se refiere a una combinación de conceptos relativistas y cuánticos para describir las relaciones entre el movimiento y las propiedades de un sistema relativista y las fuerzas que actúan sobre el sistema. Lo que distingue la dinámica relativista de otras teorías físicas es el uso de un parámetro de evolución escalar invariante para monitorear la evolución histórica de los eventos espacio-temporales . En una teoría invariante de escala, la fuerza de las interacciones de las partículas no depende de la energía de las partículas involucradas. [1] Los experimentos del siglo XX mostraron que la descripción física de los objetos microscópicos y submicroscópicos que se mueven en o cerca delLa velocidad de la luz planteó interrogantes sobre conceptos tan fundamentales como el espacio, el tiempo, la masa y la energía. La descripción teórica de los fenómenos físicos requirió la integración de conceptos de la relatividad y la teoría cuántica .
Vladimir Fock [2] fue el primero en proponer una teoría de parámetros de evolución para describir fenómenos cuánticos relativistas, pero la teoría de parámetros de evolución introducida por Ernst Stueckelberg [3] [4] está más estrechamente alineada con trabajos recientes. [5] [6] Las teorías de los parámetros de evolución fueron utilizadas por Feynman , [7] Schwinger [8] [9] y otros para formular la teoría cuántica de campos a fines de la década de 1940 y principios de la de 1950. Silvan S. Schweber [10] escribió una bonita exposición histórica de la investigación de Feynman sobre tal teoría. Un resurgimiento del interés en las teorías de los parámetros de la evolución comenzó en la década de 1970 con el trabajo de Horwitz y Piron , [11] y Fanchi y Collins. [12]
Concepto de parámetro de evolución invariante
Algunos investigadores ven el parámetro de evolución como un artefacto matemático, mientras que otros ven el parámetro como una cantidad físicamente mensurable. Para comprender el papel de un parámetro de evolución y la diferencia fundamental entre la teoría estándar y las teorías de parámetros de evolución, es necesario revisar el concepto de tiempo.
El tiempo t jugó el papel de un parámetro de evolución monótonamente creciente en la mecánica newtoniana clásica, como en la ley de fuerza F = dP / dt para un objeto clásico no relativista con momento P. Para Newton, el tiempo era una "flecha" que parametrizaba la dirección de evolución de un sistema.
Albert Einstein rechazó el concepto newtoniano e identificó t como la cuarta coordenada de un espacio-tiempo de cuatro vectores . La visión del tiempo de Einstein requiere una equivalencia física entre el tiempo coordinado y el espacio coordinado. Desde este punto de vista, el tiempo debería ser una coordenada reversible de la misma manera que el espacio. Las partículas que se mueven hacia atrás en el tiempo se utilizan a menudo para mostrar antipartículas en los diagramas de Feynman, pero no se piensa que realmente se muevan hacia atrás en el tiempo, por lo general, se hace para simplificar la notación. Sin embargo, muchas personas piensan que realmente están retrocediendo en el tiempo y lo toman como evidencia de la reversibilidad del tiempo.
El desarrollo de la mecánica cuántica no relativista a principios del siglo XX preservó el concepto newtoniano del tiempo en la ecuación de Schrödinger. La capacidad de la mecánica cuántica no relativista y la relatividad especial para describir con éxito las observaciones motivó esfuerzos para extender los conceptos cuánticos al dominio relativista. Los físicos tenían que decidir qué papel debería jugar el tiempo en la teoría cuántica relativista. El papel del tiempo fue una diferencia clave entre los puntos de vista einsteiniano y newtoniano de la teoría clásica. Fueron posibles dos hipótesis que eran consistentes con la relatividad especial :
Hipótesis I
Suponga t = tiempo de Einstein y rechace el tiempo de Newton.
Hipótesis II
Introduce dos variables temporales:
- Un tiempo coordinado en el sentido de Einstein
- Un parámetro de evolución invariante en el sentido de Newton
La hipótesis I condujo a una ecuación de conservación de probabilidad relativista que es esencialmente una reformulación de la ecuación de continuidad no relativista. Tiempo en la ecuación de conservación relativista probabilidad es tiempo de Einstein y es una consecuencia de la adopción implícita Hipótesis I . Al adoptar la Hipótesis I , el paradigma estándar tiene en su fundamento una paradoja temporal: el movimiento relativo a una sola variable temporal debe ser reversible aunque la segunda ley de la termodinámica establece una "flecha del tiempo" para los sistemas en evolución, incluidos los sistemas relativistas. Por lo tanto, aunque el tiempo de Einstein es reversible en la teoría estándar, la evolución de un sistema no es invariante en el tiempo. Desde la perspectiva de la Hipótesis I , el tiempo debe ser tanto una flecha irreversible ligada a la entropía como una coordenada reversible en el sentido einsteiniano. [13] El desarrollo de la dinámica relativista está motivado en parte por la preocupación de que la Hipótesis I fuera demasiado restrictiva.
Los problemas asociados con la formulación estándar de la mecánica cuántica relativista proporcionan una pista sobre la validez de la hipótesis I . Estos problemas incluían probabilidades negativas, teoría de huecos, la paradoja de Klein , valores esperados no covariantes, etc. [14] [15] [16] La mayoría de estos problemas nunca se resolvieron; se evitaron cuando se adoptó la teoría cuántica de campos (QFT) como paradigma estándar. La perspectiva QFT, particularmente su formulación por Schwinger, es un subconjunto de la dinámica relativista más general. [17] [18] [19] [20] [21] [22]
La Dinámica Relativista se basa en la Hipótesis II y emplea dos variables temporales: un tiempo coordinado y un parámetro de evolución. El parámetro de evolución, o tiempo parametrizado, puede verse como una cantidad medible físicamente, y se ha presentado un procedimiento para diseñar relojes de parámetros de evolución. [23] [24] Al reconocer la existencia de un tiempo parametrizado distinto y un tiempo coordinado distinto, se resuelve el conflicto entre una dirección universal del tiempo y un tiempo que puede pasar tan fácilmente del futuro al pasado como del pasado al futuro. La distinción entre tiempo parametrizado y tiempo coordinado elimina ambigüedades en las propiedades asociadas con los dos conceptos temporales en Dinámica relativista.
Publicaciones
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Ver también
Referencias
- ^ Flego, Silvana; Plastino, Angelo; Plastino, Ángel Ricardo (20/12/2011). "Consecuencias de la teoría de la información de la invariancia de escala de la ecuación de Schröedinger" . Entropía . MDPI AG. 13 (12): 2049-2058. doi : 10.3390 / e13122049 . ISSN 1099-4300 .
- ^ Fock, VA (1937): Phys. Z. Sowjetunion 12, 404.
- ^ Stueckelberg, ECG (1941): Helv. Phys. Acta 14, 322, 588.
- ^ Stueckelberg, ECG (1942): Helv. Phys. Acta 14, 23.
- ^ Fanchi, JR (1993). "Revisión de formulaciones de tiempo invariante de teorías cuánticas relativistas". Fundamentos de la Física . Springer Science and Business Media LLC. 23 (3): 487–548. doi : 10.1007 / bf01883726 . ISSN 0015-9018 . S2CID 120073749 .
- ^ Fanchi, JR (2003): "El potencial cuántico relativista y la no localidad", publicado en Horizons in World Physics , 240, editado por Albert Reimer, ( Nova Science Publishers , Hauppauge, Nueva York), págs. 117-159.
- ^ Feynman, RP (1 de noviembre de 1950). "Formulación matemática de la teoría cuántica de la interacción electromagnética" (PDF) . Revisión física . Sociedad Estadounidense de Física (APS). 80 (3): 440–457. doi : 10.1103 / physrev.80.440 . ISSN 0031-899X .
- ^ Schwinger, Julian (1 de junio de 1951). "Sobre la invarianza de calibre y la polarización de vacío". Revisión física . Sociedad Estadounidense de Física (APS). 82 (5): 664–679. doi : 10.1103 / physrev.82.664 . ISSN 0031-899X .
- ^ Schwinger, Julian (15 de junio de 1951). "La Teoría de los Campos Cuantizados. I". Revisión física . Sociedad Estadounidense de Física (APS). 82 (6): 914–927. doi : 10.1103 / physrev.82.914 . ISSN 0031-899X .
- ^ Schweber, Silvan S. (1 de abril de 1986). "Feynman y la visualización de procesos espacio-temporales". Reseñas de Física Moderna . Sociedad Estadounidense de Física (APS). 58 (2): 449–508. doi : 10.1103 / revmodphys.58.449 . ISSN 0034-6861 .
- ^ Horwitz, LP y C. Piron (1973): Helv. Phys. Acta 46, 316.
- ^ Fanchi, John R .; Collins, R. Eugene (1978). "Mecánica cuántica de partículas sin espinas relativistas". Fundamentos de la Física . Springer Nature. 8 (11-12): 851-877. doi : 10.1007 / bf00715059 . ISSN 0015-9018 . S2CID 120601267 .
- ^ Horwitz, LP; Shashoua, S .; Schieve, WC (1989). "Una ecuación relativista de Boltzmann manifiestamente covariante para la evolución de un sistema de eventos". Physica A: Mecánica estadística y sus aplicaciones . Elsevier BV. 161 (2): 300–338. doi : 10.1016 / 0378-4371 (89) 90471-8 . ISSN 0378-4371 .
- ^ Fanchi, JR (1993): Teoría cuántica relativista parametrizada(Kluwer, Dordrecht)
- ^ Weinberg, S. (1995): Teoría cuántica de campos , Volumen I (Cambridge University Press, Nueva York).
- ^ Prugovečki, Eduard (1994). "Sobre aspectos críticos fundamentales y geométricos de la electrodinámica cuántica". Fundamentos de la Física . Springer Science and Business Media LLC. 24 (3): 335–362. doi : 10.1007 / bf02058096 . ISSN 0015-9018 . S2CID 121653916 .
- ^ Fanchi, John R. (15 de diciembre de 1979). "Una teoría cuántica generalizada de campos". Physical Review D . Sociedad Estadounidense de Física (APS). 20 (12): 3108–3119. doi : 10.1103 / physrevd.20.3108 . ISSN 0556-2821 .
- ^ Fanchi, JR (1993): Teoría cuántica relativista parametrizada(Kluwer, Dordrecht)
- ^ Pavšič, Matej (1991). "Sobre la interpretación de la mecánica cuántica relativista con parámetro de evolución invariante". Fundamentos de la Física . Springer Nature. 21 (9): 1005–1019. doi : 10.1007 / bf00733384 . ISSN 0015-9018 . S2CID 119436518 .
- ^ Pavšič, M. (1991). "Mecánica cuántica relativista y teoría cuántica de campos con parámetro de evolución invariante". Nuovo Cimento Il A . Springer Science and Business Media LLC. 104 (9): 1337-1354. doi : 10.1007 / bf02789576 . ISSN 0369-3546 . S2CID 122902647 .
- ^ Pavšič, Matej (2001). "Relatividad polidimensional basada en Clifford-Álgebra y dinámica relativista". Fundamentos de la Física . 31 (8): 1185–1209. arXiv : hep-th / 0011216 . doi : 10.1023 / a: 1017599804103 . ISSN 0015-9018 . S2CID 117429211 .
- ^ Pavsič, M. (2001): El paisaje de la física teórica: una visión global (Kluwer, Dordrecht).
- ^ Fanchi, John R. (1 de septiembre de 1986). "Parametrización de la mecánica cuántica relativista". Physical Review A . Sociedad Estadounidense de Física (APS). 34 (3): 1677–1681. doi : 10.1103 / physreva.34.1677 . ISSN 0556-2791 . PMID 9897446 .
- ^ Fanchi, JR (1993): Teoría cuántica relativista parametrizada(Kluwer, Dordrecht)
enlaces externos
- Dinámica relativista de estrellas cerca de un agujero negro supermasivo (2014)
- Asociación Internacional de Dinámicas Relativistas (IARD)