Hay dos clases de problemas, uno es fácil y es más o menos no importante (aunque frecuentemente se presenta como un problema), el segundo es el verdadero problema.
El primer problema que la gente suele decir es que la gravedad cuántica no es “renormalizable” o “viola la unitaridad a alta energía”. Esta clase de problemas tiene que ver con el comportamiento de baja energía de cuantificar el gravitón. Más o menos, estos problemas fueron resueltos por Ken Wilson y una teoría de campo efectiva. Sabemos cómo los gravitones se dispersan a energías por debajo de la escala de Planck. Sabemos cómo formular una teoría de los gravitones y hacer la mayoría de las cosas que hacemos con la electrodinámica cuántica.
La segunda clase de problemas es mucho más problemática y son los problemas reales de la gravedad cuántica. Estos problemas muestran que existe un desajuste inherente entre la relatividad general y la teoría cuántica de campos (que es cómo formulamos las teorías cuánticas modernas). Hawking y Bekenstein mostraron que la entropía de un agujero negro es proporcional al área del horizonte de eventos. La entropía está relacionada con el número de estados en un sistema La teoría del campo cuántico trata más o menos el espacio como una pequeña red y cada pequeño volumen de volumen como un grado de libertad. Eso significa que en la teoría cuántica de campos, la entropía es proporcional al volumen. Por lo tanto, estas dos escalas no coinciden: la relatividad general dice que el número de grados de libertad es proporcional al área de una región, mientras que la teoría del campo cuántico dice que es el volumen. El volumen es mucho más grande que el área, por lo que la teoría del campo cuántico dice que hay muchos más estados que la Relatividad general. El problema surge del hecho de que puede demostrar que los agujeros negros tienen la mayor cantidad de información / entropía de cualquier estado en la teoría y, por lo tanto, solo hay un área de grados de libertad en un sistema. La resolución completa de este desajuste no se conoce. ‘t Hooft hizo una propuesta conceptual conocida como “holografía”, y en circunstancias limitadas, vemos que algunos problemas de gravedad cuántica pueden resolverse. Strominger y Vafa también demostraron que en algunas circunstancias especiales de la teoría de cuerdas, el número de estados de un agujero negro construido en la teoría de cuerdas es precisamente la predicción de Bekenstein-Hawking. Así que ha habido progreso, pero es limitado. Todavía hay problemas importantes para comprender la mecánica cuántica de los agujeros negros.
- ¿Por qué un agujero negro es tan poderoso si la gravedad es la fuerza más débil?
- ¿Qué tiene la gravedad que ralentiza el tiempo? ¿Se sabe científicamente por qué ralentiza el tiempo o es un misterio?
- Si la masa de un objeto en la Tierra es de 36 kg, ¿cuál será la masa del mismo objeto en la Luna?
- ¿Cómo afecta el agua a la fuerza gravitacional?
- ¿Por qué el agujero negro tiene gravedad y qué crea un agujero negro?
Los problemas se vuelven aún más graves cuando comenzamos a hablar de cosmología cuántica. Hay paradojas directas cuando se combinan la mecánica cuántica y la cosmología. Ni siquiera sabemos cuáles son las variables correctas porque la mecánica cuántica tiene su interpretación más directa como una teoría probabilística, sin embargo, ningún observador puede ver más de una cosmología.