Gravedad cuántica
Teoría que describiría la gravedad con las reglas de la mecánica cuántica. Todavía no existe. Es el hueco central de la física teórica: las dos teorías que sostienen todo lo demás —la relatividad general y la mecánica cuántica— son incompatibles entre sí, y ninguna de las dos parece dispensable.
Por qué el problema es difícil
Las otras tres interacciones fundamentales se cuantizaron con éxito dentro del modelo estándar. La gravedad se resiste por una razón técnica precisa: al tratarla con los métodos habituales de la teoría cuántica de campos, los cálculos producen infinitos que no se pueden absorber redefiniendo un número finito de parámetros. En la jerga, la gravedad es no renormalizable.
Hay además una dificultad conceptual anterior. En las demás teorías cuánticas, el espacio-tiempo es el escenario fijo donde ocurren las cosas. En relatividad general el espacio-tiempo es el actor: se curva, se deforma, evoluciona. Cuantizar la gravedad significa cuantizar el escenario mismo, y no está claro qué significa eso.
Dónde hace falta
En condiciones ordinarias los dos dominios no se solapan: la gravedad es despreciable a escala atómica y los efectos cuánticos son despreciables a escala astronómica. Los dos regímenes donde ambas cosas importan a la vez son el interior de un agujero negro y el universo primitivo, y son exactamente los lugares donde la relatividad general predice singularidades. La lectura habitual es que esas singularidades no existen: señalan el punto donde haría falta la teoría que no tenemos.
Los enfoques principales
- teoría de cuerdas. El más desarrollado y el que más gente ocupa. Incluye la gravedad de forma natural y ha producido resultados técnicos importantes, como la correspondencia AdS/CFT.
- Gravedad cuántica de bucles. Cuantiza directamente la geometría del espacio-tiempo, que resultaría granular a escala de Planck. No intenta unificar las demás fuerzas.
- Seguridad asintótica, conjuntos causales, triangulaciones dinámicas. Programas menores, activos y menos poblados.
El obstáculo real
No es la falta de ideas sino la falta de datos. Los efectos de gravedad cuántica se esperan a la escala de Planck, del orden de 10⁻³⁵ metros y 10¹⁹ GeV: unos dieciséis órdenes de magnitud por encima de la energía que alcanza el LHC. Ningún experimento concebible hoy explora ese régimen de forma directa, y los que buscan efectos indirectos —violación de invariancia de Lorentz, huellas en el fondo cósmico— no han encontrado nada.
Es una situación inusual en física: varias teorías candidatas matemáticamente sofisticadas y ningún experimento que las separe.
Conceptos vecinos
Fuentes
- Wikipedia EN: Quantum gravity (Categoría 1)
- Stanford Encyclopedia of Philosophy: Quantum Gravity (Categoría 1)
- Rovelli, C. (2004). Quantum Gravity. Cambridge University Press. (Categoría 2)