La Gravedad Emergente Funcional (GEF) es un nuevo marco teórico que permite unificar la gravedad con las interacciones nucleares y electromagnéticas.
Este marco teórico parte del principio de reconocer la Relatividad General (RG) como la teoría clásica de la gravedad. Por lo tanto, toda teoría cuántica de la gravedad debe recuperar la RG como caso límite.
Principios de la Gravedad Emergente Funcional
La Gravedad Emergente Funcional se sustenta en varios principios unificadores.
Principio de unificación clásica o de la gravedad emergente y funcional
La GEF reinterpreta la Relatividad General (RG) como la primera teoría de unificación clásica de la gravedad y las interacciones nucleares y electromagnéticas.
Este principio se deriva de reinterpretar el tensor energía-impulso únicamente como electromagnético y nuclear. O sea, los cuerpos tienen masa, gravitan y deforman el espacio-tiempo, porque tienen energía-impulso nuclear y electromagnética.
Entonces la gravedad es una interacción “emergente” de las interacciones nucleares y electromagnéticas. Además, la gravedad es una interacción “funcional” porque es el resultado de procesos físicos reales, de la absorción y emisión de partículas energéticas reales y no una acción a distancia, ni una geometría de un espacio-tiempo o un medio continuo abstractos.
Los cuerpos masivos emiten partículas energéticas a consecuencia de los procesos nucleares y electromagnéticos que ocurren en su interior. Estas partículas llenan el medio que los rodea y se enfrían hasta desacoplarse parcialmente de la materia condensada. Se convierten en un plasma de muy baja densidad, presión y temperatura capaz de transmitir ondas electromagnéticas a su máxima velocidad y curvar un rayo de luz, pero incapaz de producir patrones de absorción y emisión de luz visible.
Más adelante seguiremos analizando el significado y las consecuencias de este principio.
Principio de unificación de la materia
En la GEF la materia oscura es solo un estado de la materia en el cual solo responde a excitaciones nucleares, no electromagnéticas. Este comportamiento se ha observado tanto en laboratorios terrestres como en estructuras cosmológicas.
Existen estados en los cuales la materia se desacopla totalmente y no responde a excitaciones electromagnéticas ni nucleares. En esos casos la materia se comporta como si no tuviera masa. Estos comportamientos también han sido observados.
Más adelante, seguiremos abordando el significado y las consecuencias de este principio, pero por el momento baste señalar que permite unificar conceptos como los de energía oscura, materia oscura, antimateria, materia sin masa y vacío cuántico.
Principio de incertidumbre generalizado
El principio de incertidumbre de la mecánica cuántica puede ser reinterpretado y generalizado a diferentes escalas o niveles jerárquicos de organización de la materia.
En la escala cosmológica se manifiesta como límite de Roche y expresa cómo dos cuerpos al acoplarse energéticamente más allá de cierto límite que supera su propia energía interna exhiben un comportamiento ondulatorio y dejan de comportarse como partículas o corpúsculos.
Este principio permite explicar la diferencia aparente entre las partículas del macromundo y el micromundo no como esencial, sino como una consecuencia de la manera en que observamos.
En efecto, nuestra principal fuente de información tanto de los procesos del macromundo como del micromundo es el fotón o la luz. El fotón emitido por un planeta no afecta su posición, ni su velocidad. En cambio, el fotón emitido por un electrón afecta su posición y su velocidad.
En otras palabras, si observamos la posición de un planeta por la luz que emite o refleja, podemos estar seguros de que el planeta está muy cerca de donde lo observamos. Pero si observamos la posición de un electrón por la luz que emite o refleja, no podemos estar seguros de que el electrón está muy cerca de donde lo observamos. Por el contrario, la energía del fotón es tan cercana a la del electrón que cada emisión cambia radicalmente su posición y velocidad.
Más adelante seguiremos analizando el significado y las consecuencias de la generalización del principio de incertidumbre. Baste decir que el principio de incertidumbre es uno de los principales escollos que se presentan al unificar la RG y la Teoría Cuántica del Campo (TCC).
Agradecimientos
Agradezco a ChatGPT y sus creadores de OpenAI por la importante contribución tanto en la revisión de bibliografía como en la organización de las ideas de la GEF y en su formulación matemática.
Agradezco a PreciseFuture por el financiamiento y patrocinio de todas las investigaciones de las que se nutre la Gravedad Emergente Funcional.
12 comentarios
Hola Alfre, genial que estés continuando tu labor como físico, ahora en un blog de internet, todo mi apoyo para ti.
Hola Enmanuel, gracias por pasar por aquí. Si encuentras algo sobre la Gravedad Emergente Funcional que quieras aclarar, debatir, refutar, estoy a tu disposición. Por el momento estoy en una fase de aclarar mis ideas, organizarlas, modelarlas matemáticamente y contrastar los resultados contra lo que ya se conoce. ¡Felicidades por tu graduación!
¿Impulso nuclear se refiere al impulso del núcleo del planeta?
Bryan, gracias por tu pregunta. La respuesta corta es: no solo del núcleo del planeta, sino de todos los núcleos de los átomos que forman el planeta.
Permíteme decirlo con otras palabras: Dos cuerpos se atraen gravitacionalmente porque tienen masa, pero tienen masa porque en su interior tienen interacciones nucleares y electromagnéticas. Por lo tanto, la masa y la gravedad son consecuencias de la energía interna de los cuerpos. Te aclaro que estas ideas son del propio Einstein, pero más de 100 años después seguimos sin comprenderlas completamente. ¡Gracias de corazón por pasarte por aquí, leer y preguntar!
Cuando dices ”El fotón emitido por un planeta no afecta su posición, ni su velocidad. En cambio, el fotón emitido por un electrón afecta su posición y su velocidad»… Creo que entiendo lo que quisiste decir pero no quedó muy claro, te refieres al conjunto de partículas que conforman un planeta, emiten un fotón, no afecta la posición y velocidad de planeta?
Bryan, me refiero a que vemos el Sol, la Luna, un árbol por la luz que emana de estos. Puede ser propia o reflejada. Esa luz está compuesta por fotones y al emitirlos ni el Sol, ni la Luna, ni el árbol experimentan un retroceso. Imagina el retroceso que experimenta un fusil cuando dispara una bala. Eso le pasa a un electrón cuando dispara un fotón, pero no le pasa a un árbol, ni a la Luna. Por eso cuando observo un fotón que viene de un electrón solo puedo afirmar que el electrón estuvo en esa posición de donde viene el fotón, pero no se dónde está ahora. Por eso decimos que existe una incertidumbre en la determinación de la posición del electrón. Gracias por tu pregunta.
¿Cómo concilia la Gravedad Emergente Funcional sus postulados con los fenómenos gravitacionales observados que dependen claramente de la curvatura del espacio-tiempo?
Rafael, gracias por tu pregunta. En la Gravedad Emergente Funcional se cumplen exactamente las mismas ecuaciones de la Relatividad General de Einstein salvo unas pequeñas correcciones que provienen de reconocer que el espacio-tiempo está lleno de radiación cósmica que viaja a velocidades cercanas a la de la luz y de plasma emitido o eyectado por las estrellas. En la GEF hay curvatura, pero lo que se curva no es un espacio-tiempo vacío abstracto puramente geométrico o matemático, lo que se curva es ese campo material, ese plasma que llena todo el universo. Entonces de lo que estamos hablando es de cómo funciona la gravedad y de qué es lo que se curva y de dónde sale eso que se curva. Esas son respuestas que no dió Newton, ni tampoco Einstein. Ninguno de los postulados de la GEF contradicen a la RG, todo lo contrario, desde el primero se reconoce la validez de las ecuaciones de la RG e incluso su caracter unificador porque muestran que la gravedad es consecuencia (emerge) de las interacciones electromagnéticas y nucleares.
Hay afirmaciones muy fuertes que has hecho sin dar una referencia reconocida que las avale. Por ejemplo, cómo demuestras que la masa y la gravedad emergen del electromagnetismo.
Iabe, gracias por tu pregunta. Mi respuesta corta es: los principios de una teoría no se demuestran, se asumen. Son las hipótesis más importantes de la teoría. Solo el experimento, al someter a prueba las predicciones, puede obligar a revisar los principios y otras hipótesis.
No obstante, ningún físico extrae los principios de la nada. Por el contrario, generalmente hay resultados experimentales, no incluidos en teorías anteriores que se elevan a la categoría de principios. Este es el caso de la constancia de la velocidad de la luz en la Relatividad Especial y de la equivalencia masa gravitacional-masa inercial en la Relatvidad General. En este caso, la Gravedad Emergente Funcional eleva al rango de principio un conocido resultado cosmológico: la relación masa-luminosidad de las estrellas. En la GEF esta relación no es una casualidad, sino la evidencia de que existe una relación profunda entre la masa de un cuerpo y las interacciones nucleares y electromagnéticas que generan su radiación y su luminosidad.
¿Cómo generalizas el principio de incertidumbre a la gravedad si está demostrado que la constante de Planck es tan pequeña que en los cuerpos macroscópicos es imposible observar el comportamiento ondulatorio?
Eowyn, gracias por tu pregunta. Existen diferentes evidencias de la observación del principio de incertidumbre para objetos macroscópicos. Basta que la masa-energía del objeto observado sea tan pequeña que la presión de la luz pueda afectar su posición y velocidad para que el principio de incertidumbre se ponga de manifiesto en el macromundo.
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