2008/05/02

Más allá de los agujeros negros

Mediante la gravedad cuántica de bucles se ha podido ir más allá en los agujeros negros de lo que se ha llegado en otras teorías físicas. Proporciona cálculos que prueban que las singularidades en el interior de los agujeros negros se eliminan. El tiempo puede continuar más allá del punto en el que la relatividad general clásica predijo que debía terminar y parece que se dirige a unas regiones recién creadas del espacio-tiempo.

Siguiendo con la gravedad cuántica del post anterior, el físico hindú Abhay Ashtekar en 1986 reformuló de modo revolucionario la teoría general de la relatividad, sin introducir información adicional, mediante la mera reescritura de la teoría de Einstein según un nuevo conjunto de variables demostró que se podía derivar, con precisión, lo que es un espacio cuántico. Había nacido la llamada gravedad cuántica de bucles. Consiste en describir un campo haciendo referencia a sus líneas de campo, en ausencia de materia las líneas de campo pueden cerrarse sobre sí mismas formando un bucle. Mientras la teoría de cuerdas consiste en el desarrollo de este concepto en un contexto de fondo fijo de espacio y tiempo, la gravedad cuántica desarrolla una teoría totalmente independiente del fondo, pues las propias líneas del campo describen la geometría del espacio, la forma de secuencias cambiantes que va adoptando. Una vez que las líneas se transforman en mecánico-cuánticas ya no queda ninguna geometría clásica de fondo, la geometría cuántica resultante consiste en un cierto tipo de gráfico que evoluciona mediante cambios locales en su estructura.

El mayor desafío es explicar a partir de ideas tan abstractas cómo emerge el espacio-tiempo clásico. En los últimos años gracias a nuevos procedimientos de aproximación se ha demostrado que la teoría tiene estados cuánticos que describen universos donde la geometría, en una aproximación correcta, es clásica. Recientemente, también se ha descubierto que la gravedad cuántica de bucles predice que dos masas se atraerán la una a la otra exactamente del modo que especifica la ley de Newton.

Mediante la gravedad cuántica de bucles se ha podido ir más allá en los agujeros negros de lo que se ha llegado en otras teorías físicas. Proporciona cálculos que prueban que las singularidades en el interior de los agujeros negros se eliminan. El tiempo puede continuar más allá del punto en el que la relatividad general clásica predijo que debía terminar y parece que se dirige a unas regiones recién creadas del espacio-tiempo. La singularidad es sustituida por lo que se llama "salto del espacio-tiempo". Justo antes del salto se expande hacia el interior de una nueva región que antes no existía (agujeros blancos, tal como conjeturó John Archibald Wheeler). Aplicando cálculos similares al Universo primitivo se han encontrado pruebas de que la singularidad es eliminada antes del Big Bang, lo que significaría que el Universo ya existía antes. Por otra parte, la eliminación de la singularidad ofrece una respuesta natural a la paradoja de la pérdida de información en un agujero negro planteada por Hawking, la información no se pierde, sino que se traslada a una nueva región del espacio-tiempo.

Lo más importante de esta teoría es que es capaz de producir previsiones de observaciones reales que serán confirmadas o no por experimentos, como ha sucedido con la física desde siempre. Es la forma natural de avanzar paso a paso, pisando despacio pero firme para avanzar en la dirección correcta. En este sentido hace poco se han hecho predicciones precisas en relación con los efectos de la gravedad cuántica que podrían ser vistos en observaciones futuras del fondo cósmico de microondas.

12 comentarios:

Aker dijo...

Al leer estas líneas del profundo artículo de hoy:

*El tiempo puede continuar más allá del punto en el que la relatividad general clásica predijo que debía terminar y parece que se dirige a unas regiones recién creadas del espacio-tiempo.*

...no sé si estoy leyendo a Dante o leo algo de Física. El grado de abstracción es total: no queda nada de nuestro mundo 'clásico'. Dejado éste atrás, nos internamos en regiones más allá de lo imaginable. Se comprende que uno de los primeros retos de una física como ésta sea el de poder justificar los valores clásicos avalados por las observaciones, demostrando así desde dónde proceden. Si esta teoría lo logra, entonces triunfará. De momento, nos describe el otro mundo. Pero hay que ver si vale para anticipar también el de todos los días.
Lo más interesante, para mi gusto, es la posibilidad de evitar la singularidad en el instante cero.
Tenía entendido que tal singularidad (teoremas de Penrose-Hawking) era insoslayable. No preguntaría cómo se pueda evitar, consciente de que nunca lo voy a entender.
Pero lo que sí me queda claro es que la cosmología standar va naufragando poco a poco. Es normal: nos presenta un universo 'pequeño', como una ratonera ridículamente finita.
Las observaciones la van desmintiendo. Cada día descubrimos galaxias más antiguas y nos vemos obligados a retrasar más y más la fecha de posibilidad de formación de las galaxias, hasta llegar a unos límites absurdos. Dentro de poco puede estallar tal modelo en cuanto la potencia de nuevos telescopios demuestre que ya había galaxias cuando la teoría standar predice que sólo podría haber habido el plasma posterior al Big-bang.
Y, poco a poco, la teoría del universo estacionario va cobrando verosimilitud aunque ya nada tenga que ver con su primitiva formulación. El universo es homogéneo en el espacio y en el tiempo.
La teoría standar no puede describirnos un porqué ni una fase anterior del universo. Lo deja todo en el azar. Uno pensaría que, si el universo existe, es porque tiene una necesidad de existir.
Es verdad que se trata de formulaciones muy abstractas. Pero la física actual se mueve justo en este mismo nivel: la causalidad es también un ingrediente esencial del espacio-tiempo. ¿Me desvío mucho en mis interpretaciones?
Saludos

Aker

Salvador dijo...

Hola Aker, acertado y brillante en tu comentario. A pesar del grado de abstracción que se consigue, esta teoría es una teoría física a la antigua usanza, capaz de predecir fenómenos que después podrán ser comprobados mediante experimentos u observaciones cosmológicas.
En la edad de este Universo no creo que andemos muy desencaminados, pero sí podría ser que este espacio-tiempo que nos acompaña en nuestro Universo provenga de un posible agujero blanco, la otra cara de un agujero negro en otro Universo. Al menos es lo que interpreto cuando la teoría nos dice que el tiempo se dirige a regiones recien creadas del espacio-tiempo.
Un saludo.

Kloz dijo...

Que preciosa, grandiosa, maravillosa e indispensable es la Fisica y la Ciencia en general.

Aker dijo...

No sé qué sea un agujero negro; mucho menos uno blanco (aunque sepa de ellos). Se diría que el agujero blanco procediese de haber sido eliminada la singularidad en el interior del agujero negro.
Si es así, en el agujero blanco no tendría que haber una singularidad.
Por ello, no entiendo bien lo de que el tiempo se dirija a regiones recién creadas del espacio-tiempo. ¿Por qué creadas? ¿Cómo es posible crear espacio que antes no hubiera?
¿Sería posible si el agujero blanco contuviera una singularidad?
Pero, entonces, ¿en qué se diferenciaría del negro?
Es que, precisamente, la superación de la singularidad en el instante inicial de universo nos permite suponer que el tiempo existía ya antes, que el universo no tiene principio (de lo contrario, el espacio-tiempo, se crearía desde la singularidad inicial, como postula la cosmología al uso).
Me cuesta, por tanto, creer que se pueda crear espacio y tiempo.
Por eso, apuesto por esta cosmología que me está descubriendo una nueva forma de enfocar el problema. En ese sentido, gracias por tus artículos, Salvador, y mis ánimos para que continúes por esa línea.
Saludos,

Aker

Carlos el baterillero dijo...

Hola Buen día

Hace un año atrás asistí a una charla sobre El Big Bang y la Origen del Universo. La charla se daba en el seno de una Sociedad de Astronomía aquí en el Perú.

Al final de la conferencia, se inició la rueda de preguntas y por su puesto, no faltó la del origen del tiempo. Se apeló como respuesta, la que desarrolla San Agustín, que sin ser de física, se adelantó a su tiempo con su razonamiento. No hay tiempo, antes de la creación, es lo que recuerdo dice con otras palabras San Agustín.

Y es que como dice aker, el desarrollo de la física actual, linda ya con lo filosófico, la literatura y hasta lo esotérico.

Uno de los participantes mencíonó que estábamos viviendo el quinto big bang y es que el nivel de abstracción parecía que esa noche, no tenía límites. Recuerdo hay un mito de una etnia comanche, que habla sobre el quinto mundo, que sería el que actualmente habitamos, algo así, como quinta dimensión.

la verdad, bien puesto el nombre: La Bella Teoría.

Saludos amigos, aquí desde Perú.

Carlos el baterillero

Salvador dijo...

Un saludo Carlos.

Salvador dijo...

Un saludo Carlos.

El que dice ¡Ni! dijo...

Hola, Salvador. Cada día me maravillo más de cómo eres capaz de sintetizar conceptos tan complicados de forma que "casi" parecen sencillos sobre teorías tan diversas y novedosas. Te sigo desde hace tiempo y he tenido la osadía de elegirte como uno de mis blogs favoritos en esta especie de "premio encadenado".
Aunque no puedo abarcar todas las implicaciones de los temas que expones siempre guardo un rato para leerte y comprender un poco mejor los nuevos conceptos que explican el universo. Gracias por el esfuerzo de síntesis y enhorabuena por la calidad de tu blog. Un saludo.

Anónimo dijo...

esta es la mejor teoria de todas....las diferentes geometrias que puede adoptar el espacio al curvarse definen todo.....
que siga asi el blog esta buenisimo!!!!!!!!
Jman

Salvador dijo...

Hola ¡Ni!, acabo de contestar tu comentario en tu blog. Tú también me has hecho pensar, entre los post que tenía en mente me has hecho elegir uno que aprovecho para dedicártelo.
Un saludo y muchas gracias.

Anónimo dijo...

De casualidad alguien sabe de que están hechas las cuerdas según las Teoría de Cuerdas?

Anónimo dijo...

De casualidad alguien sabe de que están hechas las cuerdas según las Teoría de Cuerdas?