Un nuevo enfoque de la unificación de la teoría general de la relatividad y la teoría cuántica

Hoy en día, los físicos no pueden describir que ocurrió en el Big Bang. La teoría cuántica y la teoría de la relatividad fallan en este estado primordial caliente y casi infinitamente denso del universo. Solo una teoría de la gravedad cuántica que lo abarque todo la cual unifique estos dos pilares fundamentales de la física puede proporcionar un visión acerca de cómo comenzó el universo. Un grupo de científicos ha realizado un importante descubrimiento en este sentido. De acuerdo con su teoría, el espacio consta de bloques de construcció. Tomando esto como punto de inicio, los científicos llegan a una de las más fundamentales ecuaciones de la cosmología, la ecuación de Friedmann, la cual describe el universo. Esto muestra que la mecánica cuántica y la teoría de la relatividad realmente pueden ser unificadas.

Durante más de un siglo, las dos grandes teorías físicas han coexistido pero han sido irreconciliables: mientras que la teoría general de la relavitidad de Einstein describe la gravedad y el mundo en general, la física cuántica describe el mundo de los átomos y partículas elementales. Ambas teorías funcionan extremadamente bien dentro de sus límites, sin embargo, fallan, en su formulación actual, en algunas regiones extremas, a distancias extremadamente pequeñas, lo que se conoce como escala de Planck, por ejemplo. Por tanto, el espacio y el tiempo no tienen sentido en los agujeros negros o durante el Big Bang.

En la teoría de la relatividad de Einstein, el espacio es continuo. Ahora, los investigadores han roto ese espacio en pequeñas células elementales y aplican le aplican los principios de la física cuántica, así como al espacio mismo y a la teoría de la relatividad que lo describe. Esta es la idea de la unificación.

Un problema fundamental de todas las aproximaciones a la gravedad cuántica consisten en tender puentes entre las enormes escalas dimensionales de los átomos de espacio y las dimensiones del universo. Es aquí donde los investigadores han tenido éxito. Su enfoque está basado en la teoría de campos de grupo, fuertemente relacionada con la gravedad cuántica de bucles. La tarea ahora consiste en describir como el espacio del universo evoluciona a partir de células elementales.

Esta extremadamente exigente tarea matemática llevó a un sorprendente éxito. Bajo supuestos especiales, el espacio es creado a partir de estos bloques de construcción, y evoluciona como un universo en expansión. Por primera vez, los científicos han sido capaces de derivar la ecuación de Friedmann directamente como parte de una teoría comple de la estructura del espacio. Esta ecuación fundamental, que describe el universo en expansión, fue derivada por el matemático ruso Alexander Friedmann en 1920 de las bases de la teoría general de la relatividad. Por tanto, los científicos han tenido éxito tendiendo un puente en el hueco entre el micromundo y el macromundo, y por tanto, entre la mecánica cuántica y la teoría general de la relatividad. Han mostrado que el espacio emerge como un condensado de estas células elementales y evoluciona en un universo que se reorganiza por si mismo.

La actual solución es válida solo para un universo homogéneo, pero el mundo real es mucho más complejo. Contiene inhomogeneidades, tales como planetas, estrellas y galaxias. Los físicos trabajan actualmente para incluirlos en la teoría.

Y han planeado algo realmente grande como último objetivo. Por un lado, quieren investigar sin es posible describir el espacio incluso durante el Big Bang. Hace unos poco años, un investigador de la AIE encontró pistas, como parte de una versión simplificada de la gravedad cuántica de bucles, en la cual posiblemente se le pueda seguir la pista al tiempo y espacio a través del Big Bang. Con su teoría, el grupo de investigadores espera confirmar o mejorar el resultado.

Si continuan las pruebas con éxito, los investigadores quizas puedan usarla para explicar también la suposición de la expansión inflacionaria del universo brevemente tras el Big Bang, y la naturaleza de la misteriosa energía oscura. Este campo de energía da lugar a la expansión del universo cada vez mayor.

Via MPG