Gravedad cuántica - Cienciorama

 Gravedad cuántica
Ignacio Cortese Mombeli
Se conoce la existencia de cuatro interacciones fundamentales que son
la gravitacional, la electromagnética, la fuerte y la débil. La primera es
relevante para fenómenos físicos a escalas grandes y muy grandes,
desde el movimiento de un grano de sal en la superficie de la Tierra
hasta la dinámica de los cúmulos de galaxias (cada una con miles de
millones de estrellas similares al Sol). Las otras tres interacciones son
significativas para la descripción de sistemas cuánticos a escalas
pequeñas y muy pequeñas, desde las moléculas o átomos hasta la
estructura interna de los nucleones (protones y neutrones). También
estas tres últimas interacciones son significativas en los procesos de
radiación.
En la teoría de la relatividad general de Einstein se describe la acción de
la gravedad como la responsable de la forma geométrica del espaciotiempo, y por lo tanto afecta a todo (objeto material o radiación) dentro
de él. El llamado modelo estándar es la teoría que describe las otras tres
interacciones vistas como campos en un esquema unificado en términos
de partículas elementales e interacciones entre ellas.
Las cuatro interacciones se entienden muy bien en sus respectivas
escalas. Sin embargo, se cree que a distancias mucho muy pequeñas,
del orden de la escala de Planck, 1.6 x 10-33 cm, la gravedad vuelve a
ser relevante para la descripción de sistemas físicos cuánticos. Por
tanto, existe en la actualidad un marcado interés por la formulación de
una teoría cuántica de la gravedad.
Hay dos propuestas fuertes para la formulación de una teoría cuántica
de la gravedad: una, la gravedad cuántica de lazos, es una línea de
ideas cercana a las fundamentales de la relatividad general; la otra
proviene de la teoría de cuerdas y ha sido propuesta por grupos de
investigación ligados al desarrollo de la teoría de partículas en el modelo
estándar, y en particular por herederos de la tradición en investigación
que dio origen a la bomba atómica. En la primera propuesta la
concepción de la gravedad cuántica sigue asociada a una estructura del
espacio-tiempo, una en la que los objetos físicos no habitarían un
espacio con una geometría continua, sino un espacio de puntos discretos
donde las herramientas geométricas usuales no funcionan. Por otro
lado, la propuesta de la teoría de cuerdas está formulada en términos de
campos como el modelo estándar, pero sobre un espacio de dimensión
muy grande. Ambas propuestas tienen sus aciertos y sus fallas, y donde
una acierta la otra falla, pero aún se desconoce la manera formal en que
se podrían complementar.
Existe la idea de que la integración de la relatividad general con la
mecánica cuántica implicaría la existencia de una distancia mínima
inexplorable para la física, independientemente de los dispositivos y
experimentos que puedan diseñarse. En contraste con la mecánica
clásica, en la mecánica cuántica se considera que las partículas no
tienen trayectorias. Esto está conectado con el hecho de que las
posiciones y las velocidades no pueden estar determinadas con absoluta
precisión según el teorema de incertidumbres de Heisenberg. De ser
correcta la idea acerca de una longitud mínima, entonces se tendría una
relación de incertidumbre similar a la anterior pero en referencia a la
posición de una partícula: sería teóricamente imposible determinar con
absoluta certeza las coordenadas de una partícula en un plano, por
ejemplo.
Se agradece al doctor José Antonio Zapata, del Instituto de Matemáticas
de la UNAM, Morelia,Mich., la revisión de la nota.