¿Que es la Gravedad Cuántica de Bucles?

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 pretende explicar?

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.

Explicaciones 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.

¿Cómo se estructura?

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!