LA MANZANA DE LA DISCORDIA ¿Por qué la Gravedad es una Fuerza Débil?

Todos los objetos con masa atraen a todos los objetos con masa. La fuerza invisible que provoca que dos objetos con masa se atraigan entre sí, es lo que llamamos Gravedad.

El concepto de la gravedad fue descubierto por Sir Isaac Newton en el siglo XVII. La anécdota dice que se le ocurrió cuando vio una manzana caer. La manzana le ayudó a darse cuenta que todos los objetos se atraen entre sí, y cuanto mayor es la masa, mayor es la atracción.

La gravedad jugó un papel crucial en la creación del universo. Según la teoría del Big Bang, en un principio había millones de millones de partículas esparcidas por todas partes, y fue la gravedad quien juntó las partículas, permitiendo la creación de objetos, como estrellas, que formarían otros elementos. Sin la gravedad, el universo sería un lugar desolado, con trillones de partículas solitarias vagando por el espacio.

Cabe destacar, que este es el trabajo hipotético que hizo la gravedad, en realidad, hay ciertas incongruencias en el tiempo que le tomaría a la gravedad llevar a cabo este proceso. (ver TEORÍA DE LA GRAVEDAD MODIFICADA II)

¿Cómo funciona la gravedad?

La luna atrae a los océanos, la tierra atrae a la luna, el sol atrae a la tierra, etc. Cuanto más cerca estén estos objetos entre sí, mayor será la atracción. Sin embargo, Sir Issac Newton nunca entendió por qué se produce esto. Doscientos años tuvieron que transcurrir para que el hombre por fin comprendiera el funcionamiento de la gravedad. Todo gracias a la famosa teoría de Einstein, la Relatividad General.

La Relatividad General nos ofrece una imagen elegante del universo, el cual reposaría en un tejido, llamado espacio-tiempo. Este espacio-tiempo se deforma por la masa de los objetos. La curvatura del tejido como consecuencia de la masa, es lo que conocemos como gravedad.

Según Einstein, la gravedad no es una fuerza, sino más bien, una consecuencia de la deformación del espacio-tiempo producida por la masa.

Sin embargo, si el universo realmente funcionara así, la gravedad eventualmente haría que todo colapsara en un mismo punto. Entonces, ¿qué está evitando que esto ocurra? Con el fin de contrarrestar este efecto, Einstein ideó la constante cosmológica, que tendría un efecto anti-gravitatorio, y de esta forma, evitaría que todo se consumiera.

Desde este punto, las cosas se van complicando cada vez para nuestro modelo de la gravedad. Si bien Einstein admitió que el concepto de la constante cosmológica no era el adecuado, y que el universo no es infinito, y tiene un comienzo, y como se encontraba en un proceso de expansión, esto contrarrestaba el efecto de la gravedad; en realidad, mediante las observaciones actuales, se determinó que el universo se encuentra en una era de aceleración repentina después de la era de desaceleración. Para poder explicar este fenómeno se reintrodujo el concepto de la constante cosmológica bajo el nombre de energía oscura. Este es un tema bastante delicado, que se tocará a detalle en otro artículo. Pero, en pocas palabras, este modelo representa una conjetura importante de las fallas de nuestro modelo de la gravedad.

¿Por qué decimos que la gravedad es una fuerza débil?

Einstein unió el cielo y la tierra, con la teoría de la relatividad general. Maxwell unificó la electricidad con el magnetismo, mediante 4 ecuaciones. Einstein creía que todo debería unificarse para crear una teoría completa, una teoría de todo que unificara todas las leyes del universo, y combinara su concepto de la gravedad con el electromagnetismo, y la teoría cuántica. Sin embargo, no tardó en darse cuenta de las diferencias abismales que hay entre estas fuerzas.

La mayoría de las personas tienden a pensar en la gravedad como una fuerza extraordinariamente fuerte; sin embargo, si lo analizamos un poco, todos los días la desafiamos. La gravedad nos empuja hacia abajo con todo el peso del planeta Tierra, y aun así, somos capaces de recoger una manzana del suelo, de saltar, incluso un globo puede flotar libremente.

De hecho, en comparación con el electromagnetismo, la gravedad es millones de millones más débil que esta fuerza. Poniéndolo en perspectiva nuevamente, un pequeño magneto es capaz de atraer un clip de papel, sin importar que la gravedad esté atrayéndolo con toda la masa del planeta.

La gravedad es totalmente diferente de las otras 3 fuerzas fundamentales (ver Las Fuerzas Fundamentales del Universo), porque es desconcertantemente débil. Múltiples intentos fallidos han tratado de unificar la relatividad general de Einstein con la mecánica cuántica, que unifica el electromagnetismo con las fuerzas nucleares fuerte y débil. El problema es que la gravedad a nivel cuántico es básicamente nula e inexistente. No solo eso, sino que a nivel macro, de igual forma, encontramos incongruencias con la gravedad, realmente no sabemos bien cómo funciona.

Independientemente, un enfoque para tratar de explicar y unificar la gravedad con el resto de las fuerzas, es la teoría de cuerdas, también llamada teoría M.

El Enfoque de la Teoría de Cuerdas

La teoría M se basa en la hipótesis de que todas las partículas están compuestas de pequeñitas cuerdas. ¿Qué tan pequeñas? Observemos la siguiente escala.

Si el átomo fuese del tamaño del sistema solar, una cuerda vendría a ser del tamaño de un árbol en la Tierra.

Para lograr que esta teoría funcione, se necesitan 11 dimensiones. En una de las dimensiones, las cuerdas pueden estirarse hasta tener incluso el tamaño de nuestro universo, a estas cuerdas colosales se les conoce como Branas. Por supuesto, que todo esto nos lleva a la conclusión de que nuestro universo no es único como se creía, sino que hay una cantidad infinita de multiversos. De hecho, nuestro universo sería solo una brana más.

¿Qué tiene que ver esto con la gravedad? En un principio, los físicos teóricos pensaban que todo consistía de cuerdas cerradas. Sin embargo, con la teoría M se especula que toda la materia que nos rodea y la luz están compuestas de cuerdas abiertas. El gravitón hipotético, siendo la partícula portadora de la fuerza gravitacional, sería la única partícula compuesta de cuerdas cerradas.

¿Y esto qué significa?

Al hacer esta suposición, inferimos que las partículas compuestas de cuerdas abiertas están atadas a nuestra brana (universo), ya que uno de los extremos está sujeto a ella. Por lo tanto, no son capaces de traspasar otras branas (multiversos), y nosotros no somos capaces de percibir los universos paralelos. De la misma forma, estando la gravedad compuesta de cuerdas cerradas, inferimos que no tiene ataduras a nuestra brana, y por lo tanto, es libre de vagar por toda la infinidad de multiversos. Esto provocaría que su fuerza estuviese dispersa o divida por todos los universos, y que solo un fragmento de ella estuviese en nuestro universo, como consecuencia, percibiríamos a la gravedad como una fuerza débil.

La gravedad sigue siendo uno de los más grandes misterios de la física. Por donde la veamos encontramos fallas en nuestra teoría y múltiples incongruencias.

El hecho de que tengamos que suponer la existencia de múltiples dimensiones y universos paralelos, nos hace apreciar la gravedad del asunto.

A pesar de que la mecánica cuántica es sumamente confusa para nuestra compresión y juega con otras reglas, esta teoría ha logrado ser verificada en reiteradas ocasiones por múltiples experimentos. Sin embargo, la gravedad no tiene cabida en nada de esto. Continúa siendo irónico, ya que esta fue la primera fuerza observada, y aun así, desconocemos mucho de ella. Esta es la manzana de la discordia del universo.