¡Interesante pregunta!
Hace mucho tiempo se sabía que la teoría de la relatividad general (GR) de Einstein predice la existencia de agujeros negros y singularidades de agujeros negros. Las singularidades son hipotéticamente puntos infinitamente densos del espacio-tiempo que acechan detrás del horizonte de eventos de un agujero negro correspondiente.
Existe evidencia sustancial hasta la fecha de que existen muchos agujeros negros en la naturaleza. Sin embargo, la singularidad en el centro del agujero negro se considera físicamente patológica, debido a que predice una densidad infinita . Dado que la singularidad es arbitrariamente pequeña, muchos físicos consideran la presencia de singularidades en GR para implicar que GR no funciona en escalas arbitrariamente pequeñas . En particular, ya hay buenas razones para creer que, si uno intenta casarse con la mecánica cuántica y GR, entonces algo se vuelve extraño cuando considera regiones del espacio cuyo tamaño es comparable a la longitud de Planck (¡aproximadamente 10 ^ -35 metros!).
- ¿En algún momento el universo será solo un montón de agujeros negros tratando de absorberse?
- ¿Un agujero negro apesta?
- ¿Qué es lo más destructivo del universo? ¿Un agujero negro supermasivo, una hipernova, un cuásar o una explosión de rayos gamma?
- ¿Qué podría pasar si un grupo de materia oscura cruza el límite de Chandrashekhar para la formación de agujeros negros?
- ¿Es posible, si chocan dos agujeros negros, que las cosas dentro puedan retroceder en el tiempo?
La mecánica cuántica (QM) me dice que si quiero observar los procesos que tienen lugar en una cantidad de espacio menor, entonces necesito probarlo con más y más energía. Esto, por ejemplo, es la razón por la cual las colisiones de partículas en el LHC involucran procesos de alta energía. ¡GR, por otro lado, me dice que no puedo ajustar una cantidad arbitraria de energía en ninguna región del espacio sin que se colapse para formar un agujero negro! Entonces, lo que sucede es que hay una interacción entre estos efectos de QM y GR: para ver escalas cada vez más pequeñas, necesito más energía, pero si acumulo demasiada energía en un espacio lo suficientemente pequeño, entonces formo un agujero negro y puedo ya no “ver en” esa pequeña región! ¡Resulta que la longitud precisa donde esto ocurre (que se deduce de argumentos muy básicos) es exactamente la longitud de Planck!
Ok, aquí es donde estamos ahora: GR funciona extremadamente bien para describir procesos a gran escala y QM es (por el contrario) extremadamente bueno para describir procesos a pequeña escala (siempre que las energías involucradas sean lo suficientemente bajas en comparación con la energía necesaria para ver el Planck longitud). El hecho desafortunado es que GR y QM dan descripciones mutuamente incompatibles de la naturaleza . En resumen, son demasiado diferentes para ser ambas completamente ciertas al mismo tiempo. Sin embargo, existen fenómenos en la naturaleza, como las singularidades de los agujeros negros y el Big Bang en sí mismo, donde , según todos los informes, necesito una teoría que pueda describir tanto GR como QM para comprender. Por lo tanto, necesitamos una nueva teoría que pueda describir simultáneamente GR y QM; llamamos a esta teoría una teoría de la gravedad cuántica , y es solo esta teoría la que hemos estado buscando durante muchas décadas. La teoría de cuerdas y la gravedad cuántica de bucles son los dos enfoques más conocidos hasta la fecha, pero ambos son extremadamente especulativos y es demasiado pronto para determinar cuál, si es que hay alguno, tal vez esté más cerca de la meta en cuestión.
Entonces, ya he hablado sobre el hecho de que si uno intenta ingenuamente pensar juntos en QM y GR, parece que no puede tener regiones arbitrariamente pequeñas de espacio-tiempo en un sentido físicamente significativo. Lo que esto parece sugerir es que las singularidades de los agujeros negros probablemente no existan en una teoría cuántica de la gravedad . Sin embargo, los agujeros negros son predicciones físicamente sensatas de GR y, en un sentido apropiado, deberían surgir de la gravedad cuántica. La forma exacta en que esto ocurra dependerá en gran medida de la teoría (que actualmente no tenemos).
