[escepticos] Campos

["Fernando Peregrin" <amscofin@...>]

REALIDAD FÍSICA DE LOS CAMPOS:
Una breve historia

Mecánica clásica:
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El campo es meramente un modo de describir un fenómeno físico: la
interacción entre partículas mediante fuerzas que actúan - instantáneamente
- a distancia.

Mecánica relativista:
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Debido al valor finito de la velocidad de propagación de las interacciones,
la situación cambia: las fuerzas que actúan sobre una partícula en un
instante dado no están determinadas por las posiciones de las demás en el
mismo instante. Un cambio en la posición de una partícula repercute en las
demás cuando haya transcurrido un cierto tiempo. No podemos hablar de una
interacción directa de partículas colocadas las unas a distancias de las
otras. Las interacciones pueden ocurrir en un instante cualquiera tan sólo
entre puntos vecinos en el espacio ( interacción local o de contacto ).
Debemos de hablar, por esto, de la interacción de una partícula con el
campo y de la ulterior interacción del campo con la segunda partícula. Esto
puede interpretarse diciendo que el propio campo cobra realidad física.
( Landau y Lifshitz, Teoría Clásica de los Campos )

Sin embargo, en teoría, se puede construir una electrodinámica formulada a
partir de las interacciones a distancia ( fuerzas ), teniendo en cuenta,
eso sí, que dicha interacción a distancia está retardada en el tiempo. (
las soluciones de Lienard y Wiechert ); sin embargo, esto no es práctico
debido a que muchos tipos de fuentes pueden producir el mismo tipo de
efectos, lo que confiere ambigüedad a una teoría así formulada.
Mediante el campo, obviamos este problema, ya que separamos la creación del
campo del efecto que éste produce sobre todas y cada una de las partículas.
La gravitación relativista no cuántica sólo puede tratarse correctamente
con el concepto de campo. En efecto, la métrica del espacio-tiempo viene
determinada por los campos gravitatorios, de forma que existe una
correspondencia entre dichos campos reales y las g(ik).

Mecánica cuántica relativista
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En un principio, parecía que no era necesario el concepto de campo: las
partículas interactuaban mediante el intercambio de cuantos: No obstante,
pronto se vio que la única manera de tratar la producción y absorción de
fotones o la creación de pares virtuales partícula-antipartícula, era
mediante una formalización basada en el Hamiltoniano, lo que forzaba a
tomar el punto de vista de campo en vez de interacción entre partículas (
R.P.Feynman, "Space-Time Approach to Quantum Electrodynamics", Physical
Review, 76 -1949 )
Una teoría de campo cuántico es una teoría donde los ingredientes
fundamentales son campos y no partículas; las partículas son como pequeños
paquetes de energía en el campo. Hay un campo de electrones ( lo que se
conoce históricamente como "segunda cuantificación", o cuantificación de la
propia función de onda del electrón ), hay un campo de fotones y demás, uno
por cada partícula realmente elemental ( S. Weinberg, "Hacia las leyes
finales de la física", Conferencia en honor de Dirac, 1987).
Un experimento típico que se puede entender únicamente desde el punto de
vista de dar "realidad física" al campo cuántico es el de Aharonov-Böhm.

... y R.P. Feynman
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Feynman observó que el punto de vista del campo cuántico era menos práctico
cuando se trataba de estudiar interacciones entre partículas muy próximas (
o de la propia partícula sobre ella misma ), por la razón de que emisor y
receptor no eran en realidad distinguibles, tan íntimo es el intercambio de
cuantos. De esta forma, formuló la Electrodinámica Cuántica (QED)  a la
Feynman, basándose en las interacciones directas entre partículas en su
momento de máxima proximidad, y haciendo entrar en juego los cuantos
virtuales.
La equivalencia entre la QED formulada con la ayuda de los hoy célebres
"diagramas de Feynman" y la basada en la teoría cuántica de campos (
Schwinger y Tomonaga ), se debe a F.Dyson.
Vemos que la "realidad" de los campos es un concepto relativo, si bien la
tendencia general va en la línea de lo expuesto más arriba por Steven
Weinberg.

Por la traducción, transcripción y algún que otro comentario intercalado en
el texto:
Feranando Peregrín