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¿Dos verdades incompatibles?

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Física    ~    Comentarios Comments (3)

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El mundo de la Física tiene planteado un gran problema y los físicos son muy conscientes de ello, conocen su existencia desde hace décadas. El problema centra la gran aventura de la Física actual y consiste en hallar una formulación que combine las dos grandes teorías de la Ciencia: La Relatividad y la Mecánica Cuántica. Aunque parece que, tal matrimonio, resulta imposible y que, los contrayentes son imcompatibles.

 Captura de la web La Escala del Universo

                                                                                                        Lo grande y lo pequeño: La Escala del Universo.

Existen dos pilares fundamentales en los cuales se apoya toda la Física moderna. Uno es la relatividad general de Albert Einstein, que nos proporciona el marco teórico para la comprensión del Universo a una escala máxima: estrellas, Galaxias, cúmulos (o clusters) de Galaxias, y aún más allá, hasta la inmensa expansión del propio Universo. Allí donde exista un cuerpo masivo está presente la fuerza gravitatoria que atraerá la masa circundante. Dos galaxias de grandes dimensiones se atraeran siempre hasta unirse en “matrimonio” para crear una galaxia mayor.

El otro pilar es la mecánica cuántica que, en un primer momento vislumbro Max Planck y posteriormente fue desarrollada por W.Heisemberg, Schrödinger, el mismo Einstein, Dirac, Niels Bohr y otros y que nos ofrece un marco teórico para comprender el Universo en su escala mínima: moléculas, átomos, y así hasta las partículas subatómicas, como los electrones y quarks.

Durante años de investigación los físicos han confirmado experimentalmente, con una exactitud casi inimaginable, la practica totalidad de las predicciones que hacen las dos teorías. Sin embargo, estos mismos instrumentos teóricos nos llevan a una conclusión inquietante: Tal como se formulan actualmente, la relatividad general y la mecánica cuántica no puede ser ambas ciertas a la vez.

Nos encontramos con que las dos teorías en las que se basan los enormes avances realizado por la física durante el último siglo (avances que han explicado la expansión de los cielos y la estructura fundamental de la materia) son mutuamente incompatibles. Cuando se juntan ambas teorías, aunque la formulación propuesta parezca lógica, aquello explota, la respuesta es un sinsentido que nos arroja un sin fin de infinitos a la cara.

 

Las diferencias entre la relatividad general y la mecánica cuántica son tan grandes que, por el momento, ha fallado cualquier intento de reconciliarlas. Sin embargo, estos intentos han sido completamente teóricos y eso les ofrece una utilidad limitada.

Así que si tú, lector no has oído nunca previamente hablar de este feroz antagonismo, te puedes preguntar a que es debido. No es tan difícil encontrar la respuesta. Salvo en algunos casos muy especiales, los físicos estudian cosas que son o bien pequeñas y ligeras (como los átomos y sus partes constituyentes), o cosas que son enormes y pesadas (como estrellas de Neutrones y Agujeros Negros), pero no ambas al mismo tiempo. Esto significa que sólo necesitan utilizar la mecánica cuántica, o la relatividad general, y pueden minimizar el problema que se crea cuando las acercan demasiado, las dos teorías no pueden estar juntas. Durante más de medio siglo este planteamiento no ha sido tan feliz como la ignorancia, pero ha estado muy cerca de serlo.

La Cuántica… ¿Cuántos caminos tendrá?

No obstante, el Universo puede ser un caso extremo. En las profundidades centrales de un agujero negro se aplasta una descomunal masa hasta reducirse a un tamaño minúsculo. En el momento del Bing Bang, la totalidad del Universo salió de la explosión de una bolita microscópica cuyo tamaño hace que un grano de arena parezca gigantesco. Estos contextos son diminutos y, sin embargo, tienen una masa increíblemente grande, por lo que necesitan basarse tanto en la mecánica cuántica como en la relatividad general.

 

Según los primeros trabajos sobre la teoría cuántica de la gravedad, el propio espaciotiempo varió en su topografía, dependiendo de las dimensiones del universo recien nacido. Cuando el universo era del tamaño de un núcleo atómico (ver imagen de abajo), las condiciones eran relativamente lisas y uniformes; a los 10-30 cm (centro) es evidente una cierta granulidad; y a la llamada longitud de Planck, todavía unas 1.000 veces más pequeño (abajo), el espacio tiempo fluctúa violentamente.

Los físicos han intentado con denuedo elaborar una teoría completa de la gravedad que incluya la mecánica cuántica. Los cálculos de la mayoría de las teorías propuesta de la «gravedad cuántica» arrojan numerosos infinitos. Por ciertas razones, las fórmulas de la relatividad general y las de la mecánica cuántica, cuando se combinan, empiezan a agitarse, a traquetear y tener escapes de vapor como el motor de un viejo automóvil. O dicho de manera menos figurativa, hay en la Física preguntas muy bien planteadas que ocasionan esas respuestas sin sentido, a que me referí antes, a partir de la desafortunada amalgama de las ecuaciones de las dos teorías.

Aunque se desee mantener el profundo interior de un agujero negro y el surgimiento inicial del Universo envueltos en el misterio, no se puede evitar sentir que la hostilidad entre la mecánica cuántica y la relatividad general está clamando por un nivel más profundo de comprensión.

                          No creo que el Universo esté dividido en dos partes

¿Puede ser creíble que para conocer el Universo en su conjunto tengamos que dividirlo en dos y, conocer cada parte por separado? Las cosas grandes una ley, las cosas pequeñas otra.

No creo que eso pueda ser así. Mi opinión es que aún no hemos encontrado la llave que habré la puerta de una teoría cuántica de la gravedad, es decir, una teoría que unifique, de una vez por todas las dos teorías más importantes de la Física: Mecánica Cuántica+Relatividad General. La respuesta, si es que la hay, parece estar en la Teoría de Supercuerdas o la más moderna versión de la Teoría M.

Recordemos que Einstein se pasó los últimos 30 años de su vida en Princeton tratando de buscar la fórmula maravillosa que uniera éstas dos grandes teorías, la R.G. y la M.C., no lo consiguió por que aún no existían las matemáticas necesarias para poder llegar a tales profundidades del conocimiento.

Y, aún hoy, tampoco existen.

emilio silvera

 

  1. 1
    Fandila
    el 23 de octubre del 2013 a las 11:49

    Si se considera que cualquier punto existente es infinito, o lo que es lo mismo cualquier punto constituyente de lo concreto posee en si mismo lo que se ha dado en llamar la energía infinita de punto cero, no hay mejor relación entre el universo pequeño, sus elementos y partículas con la macro materia.
    Por ahí han de ir los tiros, a mi entender, para congeniar lo cuantico con lo macro. No son mundos distintos sino universos implicitos los unos en los otros. El pequeño y el gran universo son relativos entre sí. Las variables comunes varían según las dimensiones fundamentales y algunas otras que puedan darse.
    Extrañarse de que la energía del universo sea igual a la de un punto cualquiera, no habría por que. Acaso no es eso lo que se dice para el big-bang.
    El pequeño universo de una simple elemento será tan válido como uno mayor, ¡¡ Su energía es la misma!!, aunque su forma de expresión varie.
    Los grandes inconvenientes para el desarrollo o estudio de lo infinitesimal-infinito son la consideración de la velocidad de la luz como la maxima para cualquier punto o situación(Nunca se ha demostrado) ya sea cuantica infracuantica o macro. Nos faltan datos. O que las intensas concentraciones de materia (Agujeros negros o pequeñísicmos elementos) formen un universo aparte, casi no compatible con lo macro.
    ¿Qué haría que un elemento surja desde una “sopa originaria” y se conforme como partícula con todas las de la ley?. ¿Por qué se independizan del medio libre? Pues no de forma muy distinta a como las estrellas de una galaxia se mentienen alrededor de su llamado agujero negro.
    ¿Cual pudiera ser la fuerza atractiva de la pequeña “singularidad” que mantiene unidos los elementos de una partícula? Se nos habla y es facil de establecer una fuerza fuerte. Pero antes de su establecimiento ¿cuales fueron las fuerzas que procuraran el reagrupamiento inicial imprescindible. ¿La gravedad? ¿Sabemos realmento lo que es la gravedad, o tal vez sea la manifestación variable  de algo más profundo.
    Qué son las fuerzas centrales de que se dice en la unión primigenia de elementos.
    La respuesta es siempre la misma: interacción de ondas. Nunca se dice que cualquier dimensión (Macro, de Planck o infraPlancK… etc.) se relacionan sin fisura unas con otras en una relación elástica (De variables: velocidad, energía, masa, espacio…) que hace que el conjunto permanezca en aglomeración permanente, e interaccionados. Pues existe la distorsión.  la individualidades imprescindibles que conforman el Todo.
    Un Todo nunca disperso porque lo o”todo lo ocupa ” y evoluciona en formas multiples por no decir infinitas.
    ¿Por qué se agrupan y reunen en unos lugares u otros, o en tantos, para dar lugar a la materia?
    … Porque no son continuos, ni podrían serlo: los cuantos son las individualides que todo lo forman, es una cuestión de la geometría del espacio curvo(Donde lo haya).
    Como las vestiduras tradicionales  japonesas, no utílizan broches ni botones ni imperdibles, simplemente lazos. Lazos en el sentido físico de la palabra.
    Saludos

    Responder
  2. 2
    emilio silvera
    el 24 de octubre del 2013 a las 4:31

    Amigo Fanifila:
    Como tantos de nosotros también, dejas en el aire un montón de preguntas que nadie sabe contestar pero que, se plantean porque están ahí pendientes de una respoesta que, por el momento, no llega.

    “¿Qué haría que un elemento surja desde una “sopa originaria” y se conforme como partícula con todas las de la ley?. ¿Por qué se independizan del medio libre? Pues no de forma muy distinta a como las estrellas de una galaxia se mentienen alrededor de su llamado agujero negro.

    ¿Cual pudiera ser la fuerza atractiva de la pequeña “singularidad” que mantiene unidos los elementos de una partícula? Se nos habla y es facil de establecer una fuerza fuerte. Pero antes de su establecimiento ¿cuales fueron las fuerzas que procuraran el reagrupamiento inicial imprescindible. ¿La gravedad? ¿Sabemos realmento lo que es la gravedad, o tal vez sea la manifestación variable  de algo más profundo.”

    Para no saber no sabemos a ciencia cierta ni lo que pueda ser la Luz que, como otras tantas cuestiones se nos escapa al intelecto que trata de alcanzar esos saberes que están tan profundamente situados en la Naturaleza y que la Humaniodad persigue intuyendo que hay mucho más de lo que se ve.
    Pero, como nos dejó dijo Hilber:

    ¡”Tenemos que saber, sabremos”!

    Un abrazo amigo mío.
     

    Responder
  3. 3
    emilio silvera
    el 26 de octubre del 2013 a las 4:00

    Estimado amigo:
    Si se fija, a la derecha de la página del Blog, hay un lugar que dice: “Enlaces internos”, puede pinchar en la tercera línea: Contactar con Emilio Silvera V. y, su mensaje, llegará directamente al Sr. Shalafi, Administrador del lugar y experto en esas cuestiones que pregunta. Él le podrá asesorar mejor que yo que no estoy al tanto de esas cuestiones.
    Saludos.

    Responder

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