A horcajadas en el Tiempo
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La Unificación De La Gravedad<br />
cuántica con la r<strong>el</strong>atividad especial surgieron nuevos conceptos trasc<strong>en</strong>d<strong>en</strong>tales d<strong>el</strong> micromundo. No se sabe cómo se han de modificar esos<br />
conceptos para combinar la teoría cuántica con la teoría g<strong>en</strong>eral de la r<strong>el</strong>atividad. Nadie sabe aún si esa combinación es posible.<br />
La principal dificultad para <strong>en</strong>contrar una teoría que unifique la r<strong>el</strong>atividad con la teoría cuántica estriba <strong>en</strong> que la r<strong>el</strong>atividad g<strong>en</strong>eral es<br />
una teoría «clásica», esto quiere decir que no incorpora <strong>el</strong> principio de incertidumbre de la mecánica cuántica. El punto de partida de la r<strong>el</strong>atividad<br />
g<strong>en</strong>eral es <strong>el</strong> «principio de equival<strong>en</strong>cia»: <strong>el</strong> principio de que un campo gravitatorio local es indifer<strong>en</strong>ciable de un movimi<strong>en</strong>to ac<strong>el</strong>erado. En<br />
consecu<strong>en</strong>cia, un primer paso necesario, por consigui<strong>en</strong>te, consiste <strong>en</strong> combinar la r<strong>el</strong>atividad g<strong>en</strong>eral con <strong>el</strong> principio de incertidumbre. Lo<br />
anterior, puede t<strong>en</strong>er algunas derivaciones muy notables, como que los agujeros negros no sean negros, y que <strong>el</strong> universo no t<strong>en</strong>ga ninguna<br />
singularidad, sino que sea completam<strong>en</strong>te autocont<strong>en</strong>ido y sin una frontera.<br />
Einstein reconocía <strong>en</strong> <strong>el</strong> principio de equival<strong>en</strong>cia que la pres<strong>en</strong>cia de un campo gravitatorio local es sólo un símil de si un observador<br />
está ac<strong>el</strong>erando o no; es decir, dep<strong>en</strong>de d<strong>el</strong> sistema de coord<strong>en</strong>adas con que decida medir su movimi<strong>en</strong>to. Por ejemplo, si <strong>el</strong>igiéramos para <strong>el</strong><br />
sistema de coord<strong>en</strong>adas una nave espacial <strong>en</strong> ac<strong>el</strong>eración habría un campo «gravitatorio», pero <strong>en</strong> un sistema de coord<strong>en</strong>adas que no esté <strong>en</strong><br />
ac<strong>el</strong>eración no habrá ninguno. Pero las leyes matemáticas fundam<strong>en</strong>tales de la física deberían ser iguales para todos los observadores,<br />
indep<strong>en</strong>di<strong>en</strong>tem<strong>en</strong>te de que <strong>el</strong> observador esté ac<strong>el</strong>erando, permanezca quieto o se mueva de cualquier modo respecto a otro. Si no, las leyes<br />
fundam<strong>en</strong>tales dep<strong>en</strong>derían de la <strong>el</strong>ección arbitraria por un observador de un sistema de coord<strong>en</strong>adas determinante, y ese tipo de arbitrariedad<br />
no debería darse <strong>en</strong> las leyes fundam<strong>en</strong>tales. Este principio de «invarianza coordinada g<strong>en</strong>eral» se halla incorporado a la teoría de la r<strong>el</strong>atividad<br />
g<strong>en</strong>eral. A este respecto, va más lejos de la primera teoría de la r<strong>el</strong>atividad especial de Einstein, que sólo exigía que las leyes matemáticas de la<br />
física tuvies<strong>en</strong> la misma forma para observadores que estuvieran moviéndose de manera uniforme <strong>en</strong> la r<strong>el</strong>ación los unos con los otros: un<br />
movimi<strong>en</strong>to especial a una v<strong>el</strong>ocidad constante.<br />
Según la teoría r<strong>el</strong>ativista d<strong>el</strong> campo cuántico, un campo de gravedad constante<br />
crea un baño radiante de partículas cuánticas, como los fotones, a una temperatura<br />
determinada. Sería como estar d<strong>en</strong>tro de un horno (por suerte, esta temperatura es muy<br />
baja <strong>en</strong> la fuerza de gravedad de la Tierra). Pero <strong>el</strong> principio de equival<strong>en</strong>cia <strong>en</strong>traña que un<br />
campo gravitatorio sea lo mismo que una ac<strong>el</strong>eración. En consecu<strong>en</strong>cia, un observador <strong>en</strong><br />
ac<strong>el</strong>eración ve un baño de partículas cuánticas creadas por <strong>el</strong> campo «gravitatorio»,<br />
mi<strong>en</strong>tras que <strong>el</strong> que está inmóvil no lo ve. Se altera, por tanto, la idea misma de creación y<br />
destrucción de partículas cuánticas. No está claro lo que quedará d<strong>el</strong> concepto «partícula<br />
cuántica» <strong>en</strong> la r<strong>el</strong>atividad g<strong>en</strong>eral, pero <strong>en</strong> la actualidad este concepto es es<strong>en</strong>cial para la<br />
visión que ti<strong>en</strong><strong>en</strong> los físicos d<strong>el</strong> micromundo.<br />
Por otra parte, se ti<strong>en</strong>e <strong>el</strong> problema que <strong>el</strong> principio de incertidumbre implica que <strong>el</strong><br />
espacio «vacío» está ll<strong>en</strong>o de pares de partículas y antipartículas virtuales. Estos pares<br />
t<strong>en</strong>drían una cantidad infinita de <strong>en</strong>ergía y, por consigui<strong>en</strong>te, a través de la ecuación<br />
r<strong>el</strong>ativista E = mc 2 , t<strong>en</strong>drían una cantidad infinita de masa. Su atracción gravitatoria<br />
curvaría, por tanto, <strong>el</strong> universo hasta un tamaño semejante al de una bolita de juegos<br />
infantiles. En consecu<strong>en</strong>cia, cuando se trabaja con la r<strong>el</strong>atividad g<strong>en</strong>eral es necesario<br />
considerar que, para <strong>el</strong>la, <strong>el</strong> «vacío» es verdaderam<strong>en</strong>te vacío, ya que ignora todo acerca<br />
de los campos y de la dualidad onda-partícula.<br />
Por otro lado, al int<strong>en</strong>tar incorporar <strong>el</strong> principio de incertidumbre a la r<strong>el</strong>atividad<br />
g<strong>en</strong>eral se dispone de sólo dos cantidades que pued<strong>en</strong> estar sujetas a ajustes: la int<strong>en</strong>sidad<br />
de la gravedad y <strong>el</strong> valor de la constante cosmológica. Pero <strong>el</strong>lo es altam<strong>en</strong>te incoher<strong>en</strong>te,<br />
dado la gran cantidad de infinitos que aparec<strong>en</strong> <strong>en</strong> los resultados cuantificados. Lo anterior,<br />
implica que existiría un espaciotiempo con curvaturas infinitas, lo que repres<strong>en</strong>ta una<br />
trem<strong>en</strong>da contradicción con las observaciones que indican que son m<strong>en</strong>surables y finitas.<br />
Figura 12.05.00.2.- Las matemáticas de la<br />
r<strong>el</strong>atividad g<strong>en</strong>eral sólo dejan espacio para<br />
ajustar la int<strong>en</strong>sidad de la gravedad y la<br />
constante cosmológica, lo que es insufici<strong>en</strong>te<br />
para anular los infinitos.<br />
Los físicos teóricos que han estudiado det<strong>en</strong>idam<strong>en</strong>te estos problemas, cre<strong>en</strong> que<br />
para combinar la teoría cuántica con la teoría de la r<strong>el</strong>atividad g<strong>en</strong>eral habrá que modificar sustancialm<strong>en</strong>te las ideas físicas fundam<strong>en</strong>tales.<br />
Einstein creía que sí se lograba combinar la teoría cuántica con la de la r<strong>el</strong>atividad g<strong>en</strong>eral <strong>el</strong> resultado sería una teoría d<strong>el</strong> campo unificado de<br />
todas las fuerzas. Pese a los grandes esfuerzos de los físicos de mayor tal<strong>en</strong>to, hasta ahora nadie ha conseguido realizar esta combinación de<br />
un modo matemática y físicam<strong>en</strong>te convinc<strong>en</strong>te y limpio. Esto no debe sorpr<strong>en</strong>dernos si t<strong>en</strong>emos <strong>en</strong> cu<strong>en</strong>ta que a los físicos les costó varias<br />
décadas de esfuerzo int<strong>el</strong>ectual combinar la teoría cuántica con la teoría de la r<strong>el</strong>atividad especial o restringida, que era más simple (la fusión<br />
tuvo como consecu<strong>en</strong>cia las notables teorías r<strong>el</strong>ativitas d<strong>el</strong> campo cuántico y una nueva visión d<strong>el</strong> microcosmos). Es muy probable que los físicos<br />
tard<strong>en</strong> aún décadas <strong>en</strong> conseguir una fusión coher<strong>en</strong>te de la teoría cuántica y de la de la r<strong>el</strong>atividad g<strong>en</strong>eral. Encontrar una teoría cuántica de la<br />
gravedad sigue si<strong>en</strong>do <strong>el</strong> gran problema por resolver de la física teórica moderna.<br />
Los físicos, pese a carecer de una teoría cuántica de la gravedad viable, no pued<strong>en</strong> resistir la t<strong>en</strong>tación de proponer hipótesis sobre las<br />
características d<strong>el</strong> espaciotiempo a escalas de distancia de 10 -33 cm (la escala de Planck, a la que pasan a ser importantes los efectos cuánticos<br />
de la gravedad), aunque sólo sea para conv<strong>en</strong>cerse de que sus conceptos más amados se desintegran a tales distancias. Pero cualquiera de<br />
esas hipótesis, por ahora, chocan con una realidad: los fósiles que se dispon<strong>en</strong> para estudiarlos no sabemos interpretarlos. A temperaturas muy<br />
http://www.astrocosmo.cl/h-foton/h-foton-12_05.htm (3 of 4)29/12/2004 23:40:18