El futuro de la Relatividad General
por David Quintero

Si tuviera que escoger la teoría más bella de la Física, diría sin duda que es la Relatividad General de Einstein. No estaría solo en esta elección: nombres tan ilustres como los de Wolfgang Pauli, John A. Wheeler, Ernest Rutherford o más recientemente Sean Carroll o Carlo Rovelli la han escogido como la teoría más hermosa de la Física, o de las más hermosas.

¿Por qué es tan bonita la Relatividad General einsteniana? Bueno, la pregunta es más difícil de responder de lo que parece. En mi opinión la clave es lo fuertemente geométrica que es. La belleza de la geometría es algo universalmente reconocido desde los antiguos griegos. Las teorías físicas más modernas son todas ellas bastante geométricas (algunas de manera muy abstracta), pero en la Relatividad General esta arquitectura se pone de manifiesto de forma especialmente clara gracias a la rama matemática de la geometría diferencial. La curvatura de Riemann, los tensores, los símbolos de Christoffel, la derivada covariante... son todos términos del maravilloso mundo de la geometría diferencial, la herramienta que generaliza la geometría clásica a los espacios de cualquier número de dimensiones y que admite que las relaciones cartesianas no se cumplan (es decir, que el espacio mismo sea curvo). Esto era justo lo que Einstein necesitaba para desarrollar sus revolucionarias ideas sobre la gravedad, la aceleración, el espacio y el tiempo.

El marcado carácter geométrico no es el único motivo de la belleza de la Relatividad General. Resulta muy importante el ver cómo una idea simple, como es que las masas curvan el tejido del espacio-tiempo, explica de forma unificada tantos fenómenos. Efectivamente, la radiación gravitatoria, la precesión del perihelio de Mercurio, los agujeros negros, el diferente paso del tiempo... y un largo etcétera. Creo que estamos en cierta forma programados para considerar estéticas las ideas simples (en el sentido de no complejas) que unifican diversos conceptos. Y todas estas ideas han superado, hasta ahora, la prueba experimental. La unificación es una idea recurrente en la Física, y la Relatividad General la cumple muy bien.

Sin embargo, el futuro de la Relatividad General puede no ser tan halagüeño. A pesar de todas las nuevas ideas que incorpora, la Relatividad no deja de ser una teoría clásica. Clásica en el sentido de no cuantizada. Hay evidencias fuertes para pensar que la Teoría Cuántica es la verdadera descripción de la naturaleza o al menos apunta a una parte fundamental de esta descripción. La cuántica es la teoría más comprobada (y mejor comprobada) de la historia de la Física. Todos los intentos de desbancar a la cuántica (para los más expertos, los experimentos basados en las desigualdades de Bell), se han visto frustrados hasta ahora.

El problema es que Teoría Cuántica y Relatividad General no funcionan bien juntas. Uno podría pensar que no hay problema: que cada teoría se quede en su rango de aplicación, pero, aunque hay algunos físicos que piensan así, la mayoría (con buen criterio, en mi opinión) considera que hay situaciones extremas, como las singularidades de un agujero negro o los instantes más cercanos al momento cero, al Big Bang, que solo podrían describirse con una teoría cuántica de la gravedad. Esta teoría subsumiría los dos paradigmas, tanto el cuántico como el relativista general. Sería una teoría más fundamental y convertiría en teorías efectivas tanto a la Relatividad General como a la Teoría Cuántica de Campos (la parte de la cuántica que se relaciona con la Relatividad General).

Una teoría cuántica de la gravedad supondría que la Relatividad General solo es una aproximación, de la misma forma que la gravitación de Newton es una aproximación a la gravitación de Einstein. Esto supone una cierta decepción para los que amamos la Relatividad General y queremos que sea una pieza eterna de la Ciencia, de la Física. La Teoría Cuántica de Campos también sería una teoría efectiva, pero su reformulación no sería tan drástica, pues es ya una teoría cuántica; y además, no es tan bonita como la Relatividad General, por lo que su superación como paradigma no sería un acontecimiento tan drástico. Por cierto, que los principios fundamentales de la cuántica, lo que se conoce como Teoría Cuántica, no se verían afectados, tan solo la versión de ellos aplicados a teorías de campos (la Teoría Cuántica de Campos). Por eso a veces se dice que la Teoría Cuántica es un marco para cualquier otra teoría. Este es otro argumento más en favor de lo fundamentales que resultan los principios cuánticos. (Existe la hipótesis de que la cuántica puede ser reformulada totalmente cuando se le incorpore la gravedad, pero esto es de momento un terreno muy especulativo).

Por supuesto, hallar una teoría más fundamental no significa que se abandone la antigua teoría. Precisamente por convertirse en teoría efectiva, pasa a ser una valiosa herramienta para hacer cálculos, ya que las teorías más fundamentales, aunque tienen más profundidad conceptual y poder explicativo, suelen resultar muy engorrosas a la hora de hallar resultados prácticos. Esta es la razón por la que todavía se usa la gravitación de Newton ampliamente (la NASA envía sus sondas basándose en gran medida en Newton). Esto es un consuelo para nosotros, fanes irredentos de la Relatividad General. Otro consuelo es que las matemáticas en las que se basa la Relatividad General sí son inmutables. Es lo que tienen las matemáticas, son más duraderas que los diamantes, son fragmentos de la eternidad que los seres humanos han conseguido encontrar. No está nada mal.

© David Quintero
(911 palabras) Créditos
Publicado originalmente en Mundos Múltiples el 27 de agosto de 2021