Vacío polarizable

En física teórica , particularmente en física marginal , el vacío polarizable (VP) y su teoría asociada se refieren a propuestas de Harold Puthoff , Robert H. Dicke y otros para desarrollar un análogo de la relatividad general para describir la gravedad y su relación con el electromagnetismo . ^{[ 1 ]}

En esencia, Dicke y Puthoff propusieron que la presencia de masa altera la permitividad eléctrica y la permeabilidad magnética del espaciotiempo plano , ε _o y μ _o respectivamente, multiplicándolas por una función escalar, K :

${\displaystyle \varepsilon _{0}\to \varepsilon =K\varepsilon _{0}\;;\;\mu _{0}\to \mu =K\mu _{0}}$

argumentando que esto afectará las longitudes de las reglas hechas de materia ordinaria de modo que en presencia de un campo gravitatorio, la métrica del espaciotiempo de Minkowski es reemplazada por

${\displaystyle ds^{2}=-{\frac {1}{\kappa ^{2}}}dt^{2}+\kappa ^{2}\,(dx^{2}+dy^{2}+dz^{2})}$

dónde${\displaystyle \kappa ^{2}=K}$es la denominada " constante dieléctrica del vacío " . Esta es una métrica "diagonal" dada en términos de una carta cartesiana y que tiene la misma forma estratificada conformemente plana en la teoría de la gravitación de Watt-Misner . Sin embargo, según Dicke y Puthoff, κ debe satisfacer una ecuación de campo que difiere de la ecuación de campo de la teoría de Watt-Misner. En el caso de un vacío estático con simetría esférica, esto produce la solución asintóticamente plana.

${\displaystyle \kappa =\exp(m/r)=1+m/r+O\left({\frac {1}{r^{2}}}\right)}$

El espaciotiempo lorentziano resultante coincide con la solución análoga de la teoría de Watt-Misner. Presenta el mismo límite de campo débil y de campo lejano que la solución de vacío de Schwarzschild en la relatividad general. Satisface tres de las cuatro pruebas clásicas de la gravitación relativista (desplazamiento al rojo, desviación de la luz y precesión del perihelio de Mercurio) dentro del límite de la precisión observacional. Sin embargo, como demostró Ibison (2003), predice de forma diferente la espiral de partículas de prueba debida a la radiación gravitacional.

Sin embargo, exigir métricas estratificadas conformemente planas descarta la posibilidad de recuperar la métrica de Kerr de campo débil y es ciertamente inconsistente con la afirmación de que PV puede proporcionar una "aproximación" general de la teoría general de la relatividad . En particular, esta teoría no presenta efectos de arrastre de marcos . Además, el impacto de la radiación gravitacional en las partículas de prueba difiere profundamente entre las teorías escalares y las teorías tensoriales de la gravitación, como la relatividad general. LIGO no está concebido principalmente como una prueba para descartar teorías escalares. Sin embargo, se espera que lo haga como un beneficio secundario una vez que detecte señales inequívocas de ondas gravitacionales que exhiban las características esperadas en la relatividad general.

Ibison ha considerado una «solución cosmológica» de PV, análoga a la solución de polvo de Friedmann con hipercortes ortogonales planos en la relatividad general, y argumenta que este modelo es inconsistente con diversas restricciones observacionales y teóricas. También encuentra una tasa de espiralización que no coincide con las observaciones. Este último resultado discrepa del de Watt y Misner, cuya variedad lorentziana difiere de PV en el caso de la cosmología.

Contrariamente a lo que afirma Puthoff, es ampliamente aceptado que ninguna teoría escalar de la gravitación puede reproducir todos los éxitos de la relatividad general. Cabe destacar que De Felice utiliza relaciones constitutivas para obtener un tensor de susceptibilidad que reside en hiperrebanadas espaciales; esto proporciona grados de libertad adicionales, que ayudan a compensar el grado de libertad que falta en la teoría PV y otras teorías escalares.

El propio Puthoff ha ofrecido varias caracterizaciones de su propuesta, que ha sido caracterizada de diversas maneras como

• un intento de reformular la relatividad general en términos de una analogía puramente formal con la propagación de la luz a través de un medio óptico ,
• un intento de reemplazar la relatividad general con una teoría escalar de la gravitación que presenta analogías formales con la teoría del electromagnetismo de Maxwell,
• un intento de unificar la gravitación y el electromagnetismo en una teoría de la electrogravedad ,
• un intento de proporcionar un mecanismo físico de cómo el espacio-tiempo se curva en la relatividad general, lo que sugiere (a Puthoff) la posibilidad de "ingeniería métrica" ​​para fines tales como la propulsión de naves espaciales (véase el Programa de Física de Propulsión Revolucionaria ).

El término PV tiene su origen en trabajos más convencionales de físicos como Robert Dicke. Sin embargo, en la jerga actual, parece estar más estrechamente asociado con las especulaciones de Puthoff. Estas afirmaciones no han sido aceptadas por la física convencional.

Los físicos convencionales coinciden en que la PV es

1. no es viable como unificación de la gravitación y el electromagnetismo
2. no es una "reformulación" de la relatividad general,
3. No es una teoría viable de la gravitación, ya que viola los requisitos observacionales y teóricos.

Entre los antecedentes de la energía fotovoltaica y las propuestas relacionadas más recientes se incluyen las siguientes:

1. En 1921, H. A. Wilson propuso reducir la gravitación al electromagnetismo mediante la analogía formal entre la "refracción de la luz" en las teorías métricas de la gravitación y la propagación de la luz a través de un medio óptico con un índice de refracción que varía espacialmente . El enfoque de Wilson para una teoría de campo unificada no se considera viable en la actualidad. ^{[ 2 ]}
2. Un intento (aproximadamente entre 1960 y 1970) de Robert Dicke y Fernando de Felice por resucitar y mejorar la idea de Wilson de un análogo óptico de los efectos gravitacionales. Si se interpreta de forma conservadora como un intento de proporcionar un enfoque alternativo a la GTR en lugar de como un trabajo hacia una teoría que unifique el electromagnetismo y la gravitación, este enfoque no es descabellado, aunque probablemente de utilidad bastante limitada. ^{[ 3 ] [ 4 ]}
3. La propuesta de Andrei Sakharov de 1967 planteaba que la gravitación podría surgir de efectos subyacentes de la teoría cuántica de campos, de forma análoga a como la teoría clásica (sencilla) de la elasticidad surge de la física de partículas (complicada). Este trabajo se considera generalmente aceptado como una teoría convencional y, si bien no del todo inverosímil, es altamente especulativa, y la mayoría de los físicos opinan que se ha avanzado poco en este sentido.
4. En una serie de artículos, Bernard Haisch y Alfonso Rueda propusieron que la inercia de los objetos masivos surge como una "fuerza de reacción electromagnética" , debido a la interacción con el llamado campo de punto cero . Según la física convencional, sus afirmaciones se basan en cálculos incorrectos de la teoría cuántica de campos.
5. Trabajos recientes, motivados en gran parte por los descubrimientos del efecto Unruh , la radiación de Hawking y la termodinámica de los agujeros negros , buscan desarrollar una teoría completa de análogos físicos como los agujeros negros ópticos . Si bien no se trata de una teoría de campo unificada, en cierto sentido puede considerarse un trabajo hacia una unificación aún más ambiciosa, en la que algunos de los efectos más famosos, generalmente atribuidos a la relatividad general (pero familiares para muchas teorías métricas de la gravitación), se verían como efectos esencialmente termodinámicos , no específicamente gravitacionales . Este trabajo ha despertado gran interés porque podría permitir la verificación experimental del concepto básico de la radiación de Hawking, ampliamente considerada como una de las propuestas más revolucionarias de la física del siglo XX, pero que, en su encarnación gravitacional, parece imposible de verificar en experimentos en laboratorios terrestres.
6. La propuesta de 1999 de Keith Watt y Charles W. Misner de una teoría escalar de la gravitación que postula una métrica estratificada conformemente plana de la forma${\displaystyle ds^{2}=-\exp(2\,\phi )+\exp(-2\phi )(dx^{2}+dy^{2}+dz^{2}}$, dado con respecto a una carta cartesiana , donde φ satisface una cierta ecuación diferencial parcial que se reduce en una región de vacío a la ecuación de onda del espaciotiempo plano${\displaystyle \Box \phi =0}$Esta es una "teoría de juguete", no una teoría de la gravitación en toda regla, ya que, como señalaron Watt y Misner, si bien esta teoría tiene el límite newtoniano correcto , no coincide con el resultado de ciertas observaciones.
7. Matthew R. Edwards sugiere que el medio gravitoóptico está compuesto de gravitones y puede, a su vez, conectarse con el enfoque del vacío polarizable. ^{[ 5 ]}

• Gravedad inducida (para la propuesta de Sakharov)
• Las ecuaciones de Maxwell en el espaciotiempo curvo
• Tensor de energía-impulso electromagnético
• Polarización del vacío

• Visser, Matt (2005). "Gravedad analógica" . Living Reviews in Relativity . Archivado del original el 31 de diciembre de 2005. Recuperado el 2 de junio de 2006 .
• Ibison, M. (2003). "Investigación de la cosmología del vacío polarizable". arXiv : astro-ph/0302273 .
• Watt, Keith y Misner, Charles (10 de octubre de 1999). "Gravedad escalar relativista: un laboratorio para la relatividad numérica". arXiv : gr-qc/9910032 .