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La teoría de la relatividad describe cómo
funciona el universo a una escala gigantesca,
mientras que la mecánica cuántica explica
el funcionamiento físico de lo muy pequeño.
¿Hay una teoría que lo unifique todo? Por
un lado está la Teoría de Cuerdas, pero
hay otra teoría que, aunque no se considera
una “teoría del todo” gana fuerza.
¿Qué es la teoría cuántica de bucles?
Mientras que la mecánica cuántica explica
tres de las fuerzas fundamentales de la naturaleza
a nivel de partículas subatómicas y la teoría
de la relatividad explica la cuarta fuerza
como la deformación del espaciotiempo, la
teoría cuántica de bucles, o LQG por sus
siglas en inglés, es un intento por explicar
el comportamiento cuántico de la gravedad.
O sea: cómo funciona el espaciotiempo, a
una escala muy, muy pequeña. Sucede que la
gravedad, comparada con las otras fuerzas
es MUY débil, y como no parece tener efecto
en la escala subatómica, las teorías cuánticas
no la comprenden, aunque sea la fuerza que
le da forma a los planetas y las galaxias.
Mientras que la teoría de cuerdas se centra
en la naturaleza de las partículas y propone
que éstas están formadas por pequeñísimas
cuerdas unidimensionales que vibran, la LQG
se ocupa de la naturaleza misma del espaciotiempo.
Newton entendía el espacio como un vacío
fijo y continuo, es decir, infinitamente divisible.
Einstein introdujo la idea de que el espacio
no era fijo, sino flexible. Y añadió al
tiempo como una dimensión más, conformando
el “espaciotiempo”, igualmente contínuo.
Para la Teoría Cuántica de bucles, formulada
por científicos como John Baez, Carlo Rovelli
y Lee Smolin, el espacio no es contínuo,
es decir, no se puede dividir infinitamente:
hay una unidad mínima de distancia. El espaciotiempo
está “granulado”. Piensa en la pantalla
de tu televisión o tu teléfono móvil. Puedes
ver cómo un punto de luz se mueve de un lado
a otro de manera aparentemente continua. Si
te acercas lo suficiente puedes notar que
la pantalla está dividida en decenas de miles
de cuadritos que forman la imagen. Estos cuadritos
se llaman “pixeles”: son la unidad mínima
de la imagen: no se pueden subdividir más.
Y un punto de luz que se mueve puede estar
en este pixel, o en el pixel contiguo, pero
no se puede mover “medio pixel”.
La propuesta de la Gravedad Cuántica de bucles
es que el espacio también está así: pixelizado.
O más propiamente “cuantizado”, de la
misma manera que la energía sólo se puede
transferir en paquetes llamados “cuantos”.
No sólo la materia y la energía, sino el
espacio mismo tiene una estructura atómica.
La distancia mínima se llama “distancia
de plank”, es millones de veces más pequeña
que un electrón, y nada se puede mover en
distancias menores.
La idea es que el espaciotiempo está estructurado
en redes de pequeñísimos rizos o bucles
conectados entre sí. Estas redes se llaman
“redes de spin”, y son estudiadas mediante
una rama de las matemáticas llamada “teoría
de grafos”, que se ocupa de calcular los
modos posibles en los que se relacionan los
vértices y las aristas de la red. Una red
de spin representa el estado cuántico de
un campo gravitacional. Y no es fijo: está
en constante flujo.
Una hipótesis meramente especulativa dice
que las partículas subatómicas podrían
ser “nudos” o “trenzas” dentro de
la red de spin. Esta por ejemplo podría ser
un electrón, mientras que esta podría ser
un positrón. Acá tenemos un electrón neutrino
y este, un anti-neutrino. Y la deformación
del espaciotiempo que se manifiesta como gravedad
a escalas planetarias o galácticas, empieza
aquí, en la escala más pequeña posible.
El universo sería una impresionantemente
complicada red de spin.
La antigua idea del espacio y el tiempo como
un escenario donde ocurren las cosas ya no
aplica. Una red de spin no está en el tiempo
y el espacio: sino que es el espaciotiempo
mismo. ¡Curiosamente!
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