{"id":11606,"date":"2020-04-05T09:30:45","date_gmt":"2020-04-05T08:30:45","guid":{"rendered":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/?p=11606"},"modified":"2020-04-05T08:28:11","modified_gmt":"2020-04-05T07:28:11","slug":"%c2%bfdos-verdades-incompatibles-la-cuantica-y-la-relatividad-2","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/2020\/04\/05\/%c2%bfdos-verdades-incompatibles-la-cuantica-y-la-relatividad-2\/","title":{"rendered":"\u00bfDos verdades incompatibles? La Cu\u00e1ntica y la Relatividad"},"content":{"rendered":"
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El mundo de la F\u00edsica tiene planteado un gran problema y los f\u00edsicos son muy conscientes de ello, conocen su existencia desde hace d\u00e9cadas. El problema es el siguiente:<\/p>\n

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\"1\"Explicaci\u00f3n<\/p>\n

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Existen dos pilares fundamentales en los cuales se apoya toda la f\u00edsica moderna. Uno es la relatividad<\/a><\/a> general de Albert Einstein<\/a><\/a>, que nos proporciona el marco te\u00f3rico para la comprensi\u00f3n del universo a una escala m\u00e1xima: estrellas, galaxias, c\u00famulos (o clusters) de galaxias, y a\u00fan m\u00e1s all\u00e1, hasta la inmensa expansi\u00f3n del propio universo.<\/p>\n

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\"MEC\u00c1NICA\"La<\/p>\n

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El otro pilar es la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica, que en un primer momento vislumbro Max Planck y posteriormente fue desarrollada por el mismo Einstein<\/a><\/a>, W. Heisemberg, Schr\u00f6dinger, Dirac, Feynman, Niels Bohr y otros, que nos ofrece un marco te\u00f3rico para comprender el universo en su escala m\u00ednima: mol\u00e9culas, \u00e1tomos, y as\u00ed hasta las part\u00edculas subat\u00f3micas, como los electrones<\/a> y quarks<\/a>.<\/p>\n

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\"Las<\/p>\n

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Durante a\u00f1os de investigaci\u00f3n, los f\u00edsicos han confirmado experimentalmente, con una exactitud casi inimaginable, la practica totalidad de las predicciones que hacen las dos teor\u00edas. Sin embargo, estos mismos instrumentos te\u00f3ricos nos llevan a una conclusi\u00f3n inquietante: tal como se formulan actualmente, la relatividad<\/a><\/a> general y la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica no pueden ser ambas ciertas a la vez.<\/p>\n

Nos encontramos con que las dos teor\u00edas en las que se basan los enormes avances realizados por la f\u00edsica durante el \u00faltimo siglo (avances que han explicado la expansi\u00f3n de los cielos y la estructura fundamental de la materia) son mutuamente incompatibles. Cuando se juntan ambas teor\u00edas, aunque la formulaci\u00f3n propuesta parezca l\u00f3gica, aquello explota; la respuesta es un sinsentido que nos arroja un sin fin de infinitos a la cara.<\/p>\n

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As\u00ed que si t\u00fa, lector, no has o\u00eddo nunca previamente hablar de este feroz antagonismo, te puedes preguntar a que\u00a0 ser\u00e1 debido. No es tan dif\u00edcil encontrar la respuesta. Salvo en algunos casos muy especiales, los f\u00edsicos estudian cosas que son o bien peque\u00f1as y ligeras (como los \u00e1tomos y sus partes constituyentes), o cosas que son enormes y pesadas (como estrellas de neutrones<\/a> y agujeros negros<\/a><\/a>), pero no ambas al mismo tiempo. Esto significa que s\u00f3lo necesitan utilizar la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica, o la relatividad<\/a><\/a> general, y pueden minimizar el problema que se crea cuando las acercan demasiado; las dos teor\u00edas no pueden estar juntas. Durante m\u00e1s de medio siglo, este planteamiento no ha sido tan feliz como la ignorancia, pero ha estado muy cerca de serlo.<\/p>\n

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No obstante, el universo puede ser un caso extremo. En las profundidades centrales de un agujero negro<\/a><\/a> se aplasta una descomunal masa hasta reducirse a un tama\u00f1o min\u00fasculo. En el momento del Bing Bang, la totalidad del universo sali\u00f3 de la explosi\u00f3n de una bolita microsc\u00f3pica cuyo tama\u00f1o hace que un grano de arena parezca gigantesco. Estos contextos son diminutos y, sin embargo, tienen una masa incre\u00edblemente grande, por lo que necesitan basarse tanto en la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica como en la relatividad<\/a><\/a> general.<\/p>\n

Por ciertas razones, las f\u00f3rmulas de la relatividad<\/a><\/a> general y las de la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica, cuando se combinan, empiezan a agitarse, a traquetear y a tener escapes de vapor como el motor de un viejo autom\u00f3vil. O dicho de manera menos figurativa, hay en la f\u00edsica preguntas muy bien planteadas que ocasionan esas respuestas sin sentido, a que me refer\u00ed antes, a partir de la desafortunada amalgama de las ecuaciones de las dos teor\u00edas.<\/p>\n

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Siempre hemos querido saber qu\u00e9 pasa dentro de un Agujero Negro. Sin embargo, nadie entr\u00f3 nunca y regres\u00f3 para poder contarlo. Seg\u00fan todos los indicios, lo que pueda caer dentro del agujero negro<\/a><\/a>, una vez pasado el l\u00edmite de ir\u00e1s y no volver\u00e1s del horizonte de sucesos, quedar\u00e1 all\u00ed \u201ctriturado\u201d hasta densidades inimaginables. No sabemos qu\u00e9 clase de materia es la que pueda confiormar una singularidad<\/a><\/a> y qu\u00e9 es lo que pasa con las part\u00edculas de materia que all\u00ed pudieron llegar atra\u00eddas por la inmensa fuerza gravitatoria que el A.N. genera.<\/p>\n

Aunque se desee mantener el profundo interior de un agujero negro<\/a><\/a> y el surgimiento inicial del universo envueltos en el misterio, no se puede evitar sentir que la hostilidad entre la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica y la relatividad<\/a><\/a> general est\u00e1 clamando por un nivel m\u00e1s profundo de comprensi\u00f3n.<\/p>\n

\u00bfPuede ser cre\u00edble 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 peque\u00f1as otra.<\/p>\n

No creo que eso pueda ser as\u00ed. Mi opini\u00f3n es que a\u00fan no hemos encontrado la llave que abre la puerta de una teor\u00eda cu\u00e1ntica de la gravedad, es decir, una teor\u00eda que unifique de una vez por todas las dos teor\u00edas m\u00e1s importantes de la f\u00edsica: mec\u00e1nica cu\u00e1ntica + relatividad<\/a><\/a> general.<\/p>\n

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La teor\u00eda de supercuerdas<\/a><\/a> ha venido a darme la raz\u00f3n. Los intensos trabajos de investigaci\u00f3n llevada a cabo durante las \u00faltimas d\u00e9cadas demuestran que puede ser posible la unificaci\u00f3n de las dos teor\u00edas cu\u00e1ntica y relativista a trav\u00e9s de nuevas y profundas matem\u00e1ticas topol\u00f3gicas que han tomado la direcci\u00f3n de nuevos planteamientos m\u00e1s avanzados y modernos, que pueden explicar la materia en su nivel b\u00e1sico para resolver la tensi\u00f3n existente entre las dos teor\u00edas.<\/p>\n

En esta nueva teor\u00eda de supercuerdas<\/a><\/a> se trabaja en 10, 11 \u00f3 en 26 dimensiones, se ampl\u00eda el espacio ahora muy reducido y se consigue con ello, no s\u00f3lo el hecho de que la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica y la relatividad<\/a><\/a> general no se rechacen, sino que por el contrario, se necesitan la una a la otra para que esta nueva teor\u00eda tenga sentido. Seg\u00fan la teor\u00eda de supercuerdas<\/a><\/a>, el matrimonio de las leyes de lo muy grande y las leyes de lo muy peque\u00f1o no s\u00f3lo es feliz, sino inevitable.<\/p>\n

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\"Documental<\/p>\n

\"Los\"El<\/p>\n

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Esto es s\u00f3lo una parte de las buenas noticias, porque adem\u00e1s, la teor\u00eda de las supercuerdas (abreviando teor\u00eda de cuerdas) hace que esta uni\u00f3n avance dando un paso de gigante. Durante 30 a\u00f1os, Einstein<\/a><\/a> se dedic\u00f3 por entero a buscar esta teor\u00eda de unificaci\u00f3n de las dos teor\u00edas, no lo consigui\u00f3 y muri\u00f3 en el empe\u00f1o; la explicaci\u00f3n de su fracaso reside en que en aquel tiempo, las matem\u00e1ticas de la teor\u00eda de supercuerdas<\/a><\/a> eran a\u00fan desconocidas.\u00a0 Sin embargo, hay una curiosa coincidencia en todo esto, me explico:<\/p>\n

Cuando los f\u00edsicos trabajan con las matem\u00e1ticas de la nueva teor\u00eda de supercuerdas<\/a><\/a>, Einstein<\/a><\/a>, sin que nadie le llame, all\u00ed aparece y se hace presente por medio de las ecuaciones de campo de la relatividad<\/a><\/a> general que, como por arte de magia, surgen de la nada y se hacen presentes en la nueva teor\u00eda que todo lo unifica y tambi\u00e9n todo lo explica; posee el poder demostrar que todos los sorprendentes sucesos que se producen en nuestro universo (desde la fren\u00e9tica danza de una part\u00edcula subat\u00f3mica que se llama quark<\/a> hasta el majestuoso baile de las galaxias o de las estrellas binarias bailando un valls, la bola de fuego del Big Bang<\/a><\/a> y los agujeros negros<\/a><\/a>) todo est\u00e1 comprendido dentro de un gran principio f\u00edsico en una ecuaci\u00f3n magistral.<\/p>\n

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Esta nueva teor\u00eda requiere conceptos nuevos y matem\u00e1ticas muy avanzados y nos exige cambiar nuestra manera actual de entender el espacio, el tiempo y la materia. Llevar\u00e1 cierto tiempo adaptarse a ella hasta instalarnos en un nivel en el que resulte c\u00f3modo su manejo y su entendimiento. No obstante, vista en su propio contexto, la teor\u00eda de cuerdas emerge como un producto impresionante pero natural, a partir de los descubrimientos revolucionarios que se han realizado en la f\u00edsica del \u00faltimo siglo. De hecho, gracias a esta nueva y magnifica teor\u00eda, veremos que el conflicto a que antes me refer\u00eda existente entre la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica y la relatividad<\/a><\/a> general no es realmente el primero, sino el tercero de una serie de conflictos decisivos con los que se tuvieron que enfrentar los cient\u00edficos durante el siglo pasado, y que fueron resueltos como consecuencia de una revisi\u00f3n radical de nuestra manera de entender el universo.<\/p>\n

El primero de estos conceptos conflictivos, que ya se hab\u00eda detectado nada menos que a finales del siglo XIX, est\u00e1 referido a las desconcertantes propiedades del movimiento de la luz.<\/p>\n

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\"La\"Newton,<\/p>\n

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Isaac Newton<\/a><\/a> y sus leyes del movimiento nos dec\u00eda que si alguien pudiera correr a una velocidad suficientemente r\u00e1pida podr\u00eda emparejarse con un rayo de luz que se est\u00e9 emitiendo, y las leyes del electromagnetismo de Maxwell dec\u00edan que esto era totalmente imposible. Einstein<\/a><\/a>, en 1.905, vino a solucionar el problema con su teor\u00eda de la relatividad<\/a><\/a> especial y a partir de ah\u00ed le dio un vuelco completo a nuestro modo de entender el espacio y el tiempo que, seg\u00fan esta teor\u00eda, no se pueden considerar separadamente y como conceptos fijos e inamovibles para todos, sino que por el contrario, el espacio-tiempo era una estructura maleable cuya forma y modo de presentarse depend\u00edan del estado de movimiento del observador que lo est\u00e9 midiendo.<\/p>\n

El escenario creado por el desarrollo de la relatividad<\/a><\/a> especial construy\u00f3 inmediatamente el escenario para el segundo conflicto. Una de las conclusiones de Einstein<\/a><\/a> es que ning\u00fan objeto (de hecho, ninguna influencia o perturbaci\u00f3n de ninguna clase) puede viajar a una velocidad superior a la de la luz. Einstein<\/a><\/a> ampli\u00f3 su teor\u00eda en 1915 \u2013 relatividad<\/a><\/a> general \u2013 y perfeccion\u00f3 la teor\u00eda de la gravitaci\u00f3n de Newton<\/a><\/a>, ofreciendo un nuevo concepto de la gravedad que estaba producida por la presencia de grandes masas, tales como planetas o estrellas, que curvaban el espacio y distorsionaban el tiempo. Tambi\u00e9n la Luz acusa los efectos gravitatorios.<\/p>\n

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Tales distorsiones en la estructura del espacio y el tiempo transmiten la fuerza de la gravedad de un lugar a otro. La luna no se escapa y se mantiene ah\u00ed, a 400.000 Km de distancia de la Tierra, porque est\u00e1 influenciada por la fuerza de gravedad que ambos objetos crean y los mantiene unidos por esa cuerda invisible que tira de la una hacia la otra y viceversa. Igualmente ocurre con el Sol y la Tierra que, separados por 150 millones de kil\u00f3metros, est\u00e1n influidos por esa fuerza gravitatoria que hace girar a la Tierra (y a los dem\u00e1s planetas del Sistema Solar) alrededor del Sol.<\/p>\n

As\u00ed las cosas, no podemos ya pensar que el espacio y el tiempo sean un tel\u00f3n de fondo inerte en el que se desarrollan los sucesos del universo, al contrario; seg\u00fan la relatividad<\/a><\/a> especial y la relatividad<\/a><\/a> general, son actores que desempe\u00f1an un papel \u00edntimamente ligado al desarrollo de los sucesos.<\/p>\n

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\"El\"Confirman<\/p>\n

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En el \u201cuniverso\u201d infinitesimal de las part\u00edculas ocurren cosas muy extra\u00f1as que no vemos en la vida cotidiana. Se pudo confirmar el entrelazamiento cu\u00e1ntico gracias a la luz de las estrellas.<\/p>\n

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El descubrimiento de la relatividad<\/a><\/a> general, aunque resuelve un conflicto, nos lleva a otro. Durante tres d\u00e9cadas desde 1.900, en que Max Planck public\u00f3 su trabajo sobre la absorci\u00f3n o emisi\u00f3n de energ\u00eda de manera discontinua y mediante paquetes discretos a los que \u00e9l llamo cuantos<\/em>, los f\u00edsicos desarrollaron la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica en respuesta a varios problemas evidentes que se pusieron de manifiesto cuando los conceptos de la f\u00edsica del siglo XIX se aplicaron al mundo microsc\u00f3pico. As\u00ed que el tercer conflicto estaba servido, la incompatibilidad manifiesta entre relatividad<\/a><\/a> general y mec\u00e1nica cu\u00e1ntica.<\/p>\n

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\"Espacio-tiempo\"Curvatura<\/p>\n

\"T\u00fanel\"Espacio-tiempo<\/p>\n

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La forma geom\u00e9trica ligeramente curvada del espacio que aparece a partir de la relatividad<\/a><\/a> general, es incompatible con el comportamiento microsc\u00f3pico irritante y fren\u00e9tico del universo que se deduce de la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica, lo cual era sin duda alguna el problema central de la f\u00edsica moderna.<\/p>\n

Las dos grandes teor\u00edas de la f\u00edsica, la relatividad<\/a><\/a> general y la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica, infalibles y perfectas por separado, no funcionaban cuando trat\u00e1bamos de unirlas resulta algo incomprensible, y, de todo ello podemos deducir que, el problema radica en que debemos saber como desarrolar nuevas teor\u00edas que modernicen a las ya existentes que, siendo buenas herramientas, tambi\u00e9n nos resultan incompletas para lo que, en realidad, necesitamos.<\/p>\n

emilio silvera<\/em><\/p>\n<\/div>\n

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