“¿La fuerza fundamental de la gravedad es tan misteriosa como el magnetismo?”
Si y no.
El electromagnetismo tiene una explicación más completamente “satisfactoria” en el sentido de que podemos reducirlo a distintas cargas cuantificadas idénticas que están asociadas con partículas masivas que tienen espines cuantificados idénticos, y luego predecir cómo interactuarán. Todos los electrones tienen exactamente la misma cantidad de carga, y todos los quarks del mismo tipo también tienen exactamente la misma cantidad de carga: un tipo de quark tiene exactamente 1/3 de la carga que tiene cualquier electrón y el otro tiene 2/3, pero no hay partículas fundamentales con ninguna otra cantidad de carga, y todas tienen exactamente la mitad de la unidad de giro. Uno puede llamar a la carga en el quark menos cargado la carga mínima “fundamental” irreducible y no estar muy equivocado (esto NO implica que los electrones sean compuestos de quarks como lo son los protones y los neutrones). Podemos reducir sus interacciones diciendo que intercambian energía como pequeños paquetes sin masa llamados “fotones” que tienen una relación exacta y predecible entre su energía y longitud de onda, y exactamente una unidad de espín, pero sin carga eléctrica. Esto simplifica enormemente los cálculos electromagnéticos.
- ¿Cuál es la relación entre la aceleración debida a la gravedad y la energía cinética?
- En gravedad cero, ¿puede una mujer concebir en el espacio?
- ¿Cómo pasa el tiempo en el espacio para un objeto en reposo en relación con el nuestro donde no hay influencia de la fuerza gravitacional?
- ¿Cómo derivamos la ley de gravitación de Newton?
- ¿Qué podría sentir al viajar cerca de la velocidad de la luz?
La gravitación ha resistido hasta ahora cualquier tipo de cuantización. Todos los fermiones fundamentales (partículas masivas) tienen la misma masa exacta: todos los electrones tienen la misma masa y todos los diferentes tipos de quarks tienen la misma masa de su tipo. Sin embargo, sus diferentes masas no son múltiplos exactos entre sí, no tenemos una masa “fundamental” irreducible. De manera similar al electromagnetismo, reducimos sus interacciones al decir que intercambian energía como otro tipo de paquetes llamados “gravitones” que también tienen una relación similar entre su energía y la longitud de onda, pero tienen dos unidades de giro. Sin embargo, a diferencia de los fotones, los gravitones también generan sus propios campos gravitacionales como si estuvieran “cargados gravitacionalmente”. Esto complica los intentos de calcular los efectos gravitacionales que tienen entre sí inmensamente.
Otra complicación es el hecho de que las fuerzas relativas de las dos fuerzas son muy diferentes. Los efectos gravitacionales de un núcleo en los electrones de un átomo son literalmente insignificantes: la gravitación solo se nota en un rango mucho mayor que las distancias dentro o incluso entre los átomos y luego la gravitación domina porque los átomos neutralizan naturalmente su carga eléctrica general al acumular suficientes electrones para equilibrar la carga opuesta en sus núcleos.
Todavía hay otro factor complicado: la carga eléctrica viene en dos polaridades opuestas, pero la “carga” gravitacional, si es que existe, solo viene en una polaridad.
Lo anterior son hechos verificados, pero no tenemos una idea absolutamente verificable de por qué son hechos. En ese sentido, la gravitación y el electromagnetismo son igualmente misteriosos.
La gente ha intentado poderosamente resolver ese misterio pero con poco éxito. Un enfoque obvio es considerar que tanto el electromagnetismo como la gravitación son dos manifestaciones aparentemente diferentes de la misma cosa subyacente, como ahora entendemos que son la electricidad y el magnetismo. Desafortunadamente, todos estos esfuerzos conducen a predecir fenómenos que no vemos, como que la materia eléctricamente neutra se vuelva inmune a la gravitación, o que ambas fuerzas se caigan a una distancia cada vez mayor de lo que realmente observamos que se caen, y así sucesivamente.
El modelo estándar de la física los toma como fenómenos independientes que solo se “unifican” a muy altas energías; golpea dos electrones juntos lo suficientemente rápido y su masa parece aumentar hasta el punto de que sus interacciones electromagnéticas y gravitacionales tienen la misma fuerza.
Se sospecha que las dos fuerzas se deben a la geometría subyacente del espacio-tiempo mismo: las partículas masivas se ven como complicados “nudos” del espacio-tiempo, y los fotones y gravitones son nudos un poco menos complicados (pero diferentes tipos de) que se “deslizan” a través del espacio-tiempo. como ciertos tipos de nudos pueden deslizarse a lo largo de una cuerda.
Ninguno de los modelos anteriores se puede probar en este momento, por lo que el misterio seguirá siendo un misterio. Por ahora…
