Gravedad cuántica

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La gravedad cuántica es el campo de la física teórica que procura unificar la teoría cuántica de campos con la relatividad general.

Gran parte de la dificultad en la combinación de estas teorías viene de los supuestos radicalmente diversos que estas teorías hacen sobre el modo en que el universo funciona. La mecánica cuántica depende de los campos de partículas asentados en el espacio-tiempo chato de la mecánica newtoniana o de la relatividad especial. La teoría de Einstein de la relatividad general modela la gravedad como curvatura dentro de un espacio-tiempo que cambia con el movimiento de la masa.

Las maneras más obvias de combinar los dos (tales como tratar la gravedad como simplemente otro campo de partículas) conducen rápidamente a lo qué se conoce como el problema de la renormalización. Las partículas (portadoras) de la gravedad se atraerían y si se agregan juntas todas las interacciones se concluye con muchos resultados infinitos que no se puedan cancelar fácilmente. Esto está en contraste con la electrodinámica cuántica donde las interacciones dan lugar a algunos resultados infinitos, pero éstos son lo suficientemente escasos en número como para ser eliminables vía renormalización.

Otra dificultad viene del éxito de la mecánica cuántica y la relatividad general. Ambos han sido altamente exitosos y no hay fenómeno conocido que contradiga a los dos. Las energías y las condiciones en las cuales la gravedad cuántica es probable sea importante son inaccesibles a los experimentos de laboratorio. El resultado de esto es que no hay observaciones experimentales que proporcionen cualquier indicación en cuanto a cómo combinar los dos.

El enfoque general tomado en derivar una teoría de la gravedad cuántica es asumir que la teoría subyacente será simple y elegante y entonces mirar las teorías actuales buscando las simetrías y las indicaciones sobre cómo combinarlas elegantemente en una teoría abarcadora. Un problema con este enfoque es que no se sabe si la gravedad cuántica será una teoría simple y elegante.

Tal teoría se requiere para entender los problemas que implican la combinación de masas o de energías muy grandes y de dimensiones muy pequeñas del espacio, tales como el comportamiento de los agujeros negros, y el origen del universo.

Hay un número de teorías y de proto-teorías propuestas de la gravedad cuántica incluyendo: