LA TEORÍA CUÁNTICA DE CAMPOS
La materia conocida como «teoría cuántica de campos» ha aparecido como una unión de las ideas procedentes de la relatividad especial y la mecánica cuántica. Difiere de la mecánica cuántica estándar (es decir, no relativista) en que el número de partículas, de cualquier tipo, no necesita ser constante. Cada tipo de partícula tiene su antipartícula (a veces, como en el caso de los fotones, la misma que la partícula original). Una partícula con masa y su antipartícula pueden aniquilarse para dar energía, y un par partícula-antipartícula puede crearse a partir de la energía. En realidad, el número de partículas no necesita estar definido; se permiten superposiciones lineales de estados con diferentes números de partículas.
La teoría cuántica de campos suprema es la «electrodinámica cuántica» —básicamente la teoría de electrones y fotones—. Esta teoría es notable por la precisión de sus predicciones (v.g. el valor preciso del momento magnético del electrón, citado en el anterior capítulo). Sin embargo, es una teoría más bien desordenada —y no consistente globalmente— debido a que inicialmente da respuestas «infinitas» sin sentido. Éstas deben ser eliminadas mediante un proceso conocido como «renormalización».
No todas las teorías cuánticas de campos son susceptibles de renormalización, y es difícil calcular con ellas incluso cuando lo son. Una aproximación popular a la teoría cuántica de campos es vía «integrales de camino», que supone la formación de superposiciones lineales cuánticas no sólo de diferentes estados de partículas (como con las funciones de onda ordinarias) sino de historias completas espacio-temporales de comportamiento físico (véase Feynman, 1985, para una presentación popular). Sin embargo, esta aproximación tiene infinitos adicionales propios de ella, y sólo se puede entender vía la introducción de diversos «trucos matemáticos». A pesar de la potencia indudable y la impresionante precisión de la teoría cuántica de campos (en aquellos pocos casos en los que la teoría se puede llevar hasta el final), nos quedamos con una sensación de que se necesita una comprensión más profunda antes de poder estar seguros de cualquier «imagen de la realidad física» a la que parezca conducir.[6.27]
Debería dejar claro que la compatibilidad entre la teoría cuántica y la relatividad especial que proporciona la teoría cuántica de campos es sólo parcial —sólo afecta a U— y es sobre todo de naturaleza matemáticamente formal. La dificultad de una interpretación relativísticamente consistente de los «saltos cuánticos» que ocurren con R, la que nos dejaron los experimentos de tipo EPR, no es ni siquiera esbozada por la teoría cuántica de campos. Tampoco hay todavía ninguna teoría cuántica de campo gravitatorio consistente o creíble. Sugeriré, en el capítulo VIII, que estos temas pueden no estar completamente disociados.