UNA SIMPLE, SIMPLE EXPLICACION DEL GRAVITON NEXUS

UNA SIMPLE, SIMPLE EXPLICACION DEL GRAVITON NEXUS por STUART MARONGWE RESUMEN Este documento ha sido preparado para todos aquellos interesados en entender la ciencia sin matemáticas complicadas, jerga experta, etc. Intentaré presentar tanto como sea posible el modelo Nexus en una forma que sea comprensible a cualquiera que haya cursado o esté cursando una escuela de nivel medio superior. También hay algunos autoproclamados expertos en Nexus, quienes podrían tergiversar el modelo ya sea intencionalmente o no, en sus blogs. Invito a cualquiera a traducir este documento a su propio idioma para el beneficio de aquellos en sus comunidades quienes no son fluidos en Ingles. Introducción Nuestro entendimiento de la naturaleza viene de dos grandes pilares de la ciencia construidos en el siglo 20. Estos son por supuesto la Relatividad General (RG) desarrollada por Einstein y la Teoría Cuántica (TC), la cual fue desarrollada por muchos físicos notables como Planck, Bohr, Einstein, Schrodinger, Born, Heisenberg, De Broglie, Feynman y Dirac. La RG es un modelo del universo a gran escala gobernado por la gravedad. En la RG, Einstein explica la “fuerza” de la gravedad como resultado del curvado del espacio-tiempo en la presencia de masa/energía.

Fig. 1 En las palabras de John Wheeler “la materia le dice al espacio-tiempo como curvarse, y el espacio-tiempo le dice a la materia como moverse”. La TC modela el mundo subatómico. El comportamiento de la materia a pequeñas escalas es diferente de la experiencia cotidiana. El movimiento de las partículas en el espacio-tiempo es gobernado por leyes de probabilidad o estadística. En el micromundo de los electrones, nunca podrás conocer la posición y velocidad de una

partícula al mismo tiempo. En otras palabras, el acto de medir la posición de una partícula en el espacio cambia su velocidad. Mientras mas corto sea el tiempo usado para medir, mas será la energía impartida a las partículas subatómicas observadas. Como resultado, la TC fue desarrollada para predecir el estado probable de una partícula después de ser medida. Si intentamos estudiar la gravedad en esta microescala, la RG falla porque en distancias cortas que se aproximan a cero, obtenemos valores infinitos para la teoría, lo cual carece de significado. Si intentamos explicar la gravedad a este micronivel usando las leyes de la TC, entonces obtenemos infinitos sobre infinitos, una situación que es mucho peor que con la RG. Claramente las leyes gobernando el comportamiento de la materia a gran escala son diferentes de aquellas a pequeña escala. Además, la gravedad no puede ser entendida a pequeña escala. La cuestión es: ¿Como reconciliamos estas leyes gobernando la materia a diferentes escalas? Y en particular: ¿Cómo modelamos la gravedad a todas las escalas usando las leyes de la TC? Esta es la pregunta que el modelo Nexus intenta responder. En la búsqueda de Nexus. Nexus intenta reconciliar estos grandes pilares de la ciencia moderna, analizando sus postulados fundamentales. Si logramos reconciliar estos postulados, entonces el problema de la gravedad cuántica podrá ser resuelto. Las bases de la Relatividad General. La RG fue desarrollada por Einstein desde la Relatividad Especial (RE) para incluir a la gravedad. El espacio-tiempo de la RE es un espacio tetradimensional llamado espacio de Minkowski. Este espacio es plano, no tiene ni aceleración, ni gravedad, y nada excede la velocidad de la luz. Los elementos o “mediciones” en este espacio son llamados eventos. Ellos miden la distancia entre dos puntos y el tiempo mínimo que toma comunicarse entre esos dos puntos. Este es el tiempo mínimo que necesita una partícula de luz para viajar entre los dos puntos, ya que la luz es la entidad mas rápida. Llamamos a estos elementos del espacio de Minkowski, cuadrivectores de desplazamiento. El desplazamiento en el espacio es representado como Δr y el desplazamiento en tiempo como cΔt. Es claro que la entidad haciendo las mediciones es la partícula de luz. Por conveniencia del argumento, representemos este vector de desplazamiento entre dos puntos en el espacio de Minkowski, como una linea recta. Lo básico de Teoría Cuántica. En teoría cuántica, la materia o la energía existen en paquetes llamados cuantos. Cada cuanto tiene una energía la cual es una integral múltiple de un paquete

mínimo. Así la energía de una partícula de luz puede ser: E = nhf

(1)

Aquí n=1,2,...N, h es una constante llamada la constante de Planck, y f es la frecuencia con la que vibra la partícula de luz. En el micromundo si usamos esta partícula de luz para medir la posición de un electrón, ocurre que afectamos el momento y la posición de éste, de acuerdo al principio de incertidumbre de Heisenberg. Δp·Δx ≥

h 2π

or ΔE·Δt ≥

h 2π

(2)

Aquí Δp es la incertidumbre en momento y Δx es la incertidumbre en posición. Lo básico de Nexus. En Nexus consideramos que un desplazamiento del vector del espacio de Minkowski, está asociado con la energía y el momento de acuerdo a las relaciones de incertidumbre de Heisenberg, y que este vector, a causa de la incertidumbre de su posición, traza un volumen de incertidumbre de radio Δr el cual contiene energía ΔE y existe por un tiempo Δt. Esto se vuelve el Gravitón Nexus y es una partícula elemental del espacio de Minkowski. Desde la teoría principal, encontramos que el Gravitón Nexus tiene un volumen máximo igual al volumen entero del universo observable, y que el volumen mínimo tiene un radio de la longitud de Planck. Mientras más pequeño el volumen, más alta la energía del Gravitón Nexus. Ya que el Gravitón Nexus tiene energía, el vector de desplazamiento asociado a él está distorsionado en una forma descrita por la ecuación de la RG de Einstein. Ahora un Gravitón de alta densidad de energía tiene un pequeño lapso de vida Δt. Con el fin de extender su lapso de vida, éste tiene que perder energía emitiendo un Gravitón más estable, el cual es uno que tiene un volumen del tamaño del universo. La energía de éste Gravitón de baja energía es igual a: E = hH

(3)

Donde H es la constante de Hubble. Cuando el Gravitón de alta energía, emite al Gravitón de baja energía, se establece en un estado de más baja energía y expande su volumen. Este proceso se manifiesta como Energía Obscura, y toma lugar a través del espacio de Minkowski. La tasa de expansión de éste volumen puede ser calculado usando la ley de la conservación del momento, resultando: v=Hr

(4)

Ésta es la ley de Hubble. Ésta es la primera vez que la ley de Hubble es derivada usando las leyes de la Mecánica Cuántica (i.e. Principio de incertidumbre de Heisenberg y mecánica de partículas). Como puedes ver, ahora estamos describiendo el universo a gran escala, usando las leyes de la mecánica cuántica, lo cual es lo que queremos lograr en primer lugar. La velocidad en la ecuación (4) está asociada al Gravitón Nexus de radio r, y ya que el vector de desplazamiento asociado con el Gravitón Nexus está curvado, esto resulta en un movimiento rotacional constante de cualquier partícula de prueba embebido en el Gravitón. La aceleración centrípeta asociada con el Gravitón es: 2

v r

=

( Hr)2 = Hv r

(5)

Para el Gravitón Nexus de menos energía, la aceleración es: a = HC

(6)

Ésta es la forma más simple que pude encontrar para explicar al Gravitón Nexus, sin complicaciones o densas formulaciones. Espero puedas entender ésta explicación. Gracias.