Creo que llamarlo una contradicción crea la impresión engañosa de que la física cuántica y la relatividad no pueden coexistir. Esto está lejos de la verdad.
En primer lugar, nuestra mejor teoría cuántica hasta la fecha, la teoría cuántica de campos, no solo es totalmente compatible con la relatividad especial, no solo se desarrolló específicamente para obtener una teoría cuántica relativista, sino que también funciona en un espacio-tiempo de fondo curvado por la gravedad .
Sin embargo … es cierto que la gravedad misma resistió los intentos de convertirla en una teoría cuántica. Una de las características de una teoría cuántica exitosa es que es “renormalizable”. Esto significa que aunque un cálculo ingenuo predice resultados infinitos, existen técnicas matemáticas confiables para eliminar consistentemente estos infinitos y obtener predicciones sensatas. Estas técnicas no funcionan para la gravedad.
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Pero, ¿por qué molestarse en cuantificar la gravedad? ¿No acabo de decir que la teoría de campo cuántico funciona bien en un fondo curvado por la gravedad (no cuántica)? Cierto. Pero existe el problema con las ecuaciones de campo de Einstein. El lado izquierdo nos dice cómo se curva el espacio-tiempo; El lado derecho representa la materia. Si la materia está representada por campos cuánticos y el espacio-tiempo no, la ecuación nunca puede ser cierta: las manzanas nunca pueden ser iguales a las naranjas.
Sin embargo, hay una especie de solución alternativa a este problema. Es posible reemplazar los valores cuánticos de la materia con el llamado “valor de expectativa” en el lado derecho. El valor esperado es una cantidad clásica (como en cantidad no cuántica), por lo que ahora la ecuación puede satisfacerse perfectamente. Este enfoque se llama gravedad semiclásica.
Y resulta que la gravedad semiclásica es válida con una precisión exquisita en casi todas las circunstancias, con dos excepciones: en el interior de un agujero negro cerca de su singularidad central, y en el universo extremo, extremo temprano. En cualquier otro lugar, la gravedad semiclásica funciona bien.
Entonces, en la medida en que la teoría cuántica y la relatividad general se contradicen entre sí, la contradicción se limita a estos dominios extremos. Lo que hace que sea muy difícil, si no imposible, obtener pistas experimentales sobre cómo podría resolverse. De ahí las teorías sofisticadas, a menudo sin apoyo experimental, de ahí las sugerencias incluso de que la era de la física basada en el experimento ha terminado, y de ahora en adelante, solo tendremos que ser muy inteligentes y resolver las cosas por nuestra cuenta.
