¿Por Qué la Gravedad es tan débil?

¿por qué la fuerza más fundamental del universo es a la vez la más débil?  Piensa en esto la gravedad la misma fuerza que mantiene planetas estrellas y galaxias Unidos es increíblemente más débil que las otras fuerzas fundamentales cómo puede ser que con todo lo que abarca un simple imán sobrepase su fuerza y aquí es donde el misterio se vuelve aún más profundo algunos científicos piensan que la gravedad podría estar escapándose a otras dimensiones o que existe una energía oscura aún no descubierta que altera su impacto en nuestro universo quieres saber por qué esta fuerza aparentemente débil es tan importante para entender el cosmos quédate con nosotros porque descubrirás que la respuesta a este enigma podría cambiar nuestra comprensión del universo y de nuestro propio lugar en él.  La humanidad está obsesionada con los superlativo lo más grande lo más rápido lo más fuerte lo más destructivo incluso después de que el mundo fuera testigo de la devastación causada por las armas atómicas durante la Segunda Guerra Mundial inexplicablemente decidimos construir las más grandes más atrevidas y más mortales el 30 de octubre de 1961 un bombardero tu 95 cunde abre sus compuertas y suelta su carga de 27 toneladas sobre la isla de Nueva Zelanda en el Océano Ártico soviético la inmensa bomba desciende casi con gracia bajo paracaídas permitiendo al avión alejarse tan rápido como sus hélices lo permitan y es por suerte porque cuando esta char bomba o rey de las bombas detona produce la explosión artificial más grande que el mundo haya visto el arma termonuclear explota con una fuerza de 50 megatones de TNT más de 3.800 veces más poderosa que la bomba lanzada sobre Hiroshima su nube en forma de hongo alcanza 60 km de altura y el destello de la detonación puede verse a 1000 km de distancia el calor de la explosión es suficiente para causar quemaduras de tercer grado a 100 km de distancia la colosal fuerza destructiva de la explosión de lanzar bomba era difícil de comprender pero a principios de ese mismo año los astrónomos habían presenciado una explosión unas 10.000 millones de veces más potente en una galaxia espiral a 45 millones de años luz de la nuestra una estrella gigante alcanzó el final de su vida de forma espectacular cuando la fusión se detuvo en su núcleo la repulsión de sus electrones ya no pudo resistir la aplastante fuerza de la gravedad y colapsó sobre sí misma a casi una cuarta parte de la velocidad de la luz la repentina implosión elevó las temperaturas hasta niveles extremos resultando en una explosión de supernova que esparció material estelar a lo largo de varios años luz pero si las supernovas son más poderosas que cualquier cosa concebible en la tierra las hipernovas incluso las eclipsán estas raras y poderosas explosiones estelares resultan de la muerte de estrellas más de treinta veces más masivas que nuestro Sol en su núcleo se forma un agujero negro y a partir de allí vientos abrasadores de níquel recién forjado y chorros de radiación atraviesan e incendian lo que queda de la estrella se cree que las hipernovas son de 10 a 100 veces más brillantes y potentes que una supernova y representan el evento individual más poderoso en nuestro universo observable y toda esta fuerza destructiva surge en última instancia de la atracción de la gravedad sobre los átomos que componen estas estrellas moribundas así que podrías disculparte por pensar en la gravedad como algo inmensamente poderoso de hecho cada momento de nuestras vidas está moldeado y definido por la gravedad desde la comodidad de permanecer adheridos a la superficie de la Tierra hasta los cálculos mentales que hacemos al practicar deportes e incluso el inmenso desafío de diseñar cohetes para escapar del implacable tirón de nuestro planeta pero la gravedad es solo una de las cuatro fuerzas fundamentales que rigen nuestro universo la fuerza nuclear fuerte mantiene unidos nuestros átomos la fuerza electromagnética impregna todo el espacio y proporciona la radiación que ilumina y calienta el cosmos y hasta la fuerza nuclear débil tiene una función vital ya que impulsa la fusión nuclear en el corazón de las estrellas de hecho cuando se compara con estos pesos pesados la fuerza de la gravedad palidece la fuerza fuerte es como su nombre sugiere la más poderosa de la naturaleza seguida por la fuerza electromagnética y luego sin sorpresa por la fuerza débil y en la parte más baja de la escala está la gravedad muy por detrás es más débil incluso que la llamada fuerza débil exactamente diez a la potencia de 25 veces o 10 billones de billones de veces más débil para que sintamos los efectos de la gravedad debemos trabajar en escalas cosmológicas con estrellas enteras y planetas repletos de materia acumulada en términos sencillos la energía química almacenada en las patas de una hormiga puede superar la gravedad de un mundo entero la relativa debilidad de la gravedad ha desconcertado a los científicos durante años y este enigma se ha llegado a conocer como el problema de la jerarquía y este misterio puede estar relacionado con otro enigma cosmológico de dónde se origina esta fuerza omnipresente pero prácticamente impotente para responder a estas preguntas centenarias tendremos que viajar miles de millones de años hacia el pasado a miles de millones de años luz de distancia en el espacio y posiblemente incluso a otra dimensión la gravedad fue la primera fuerza reconocida por los científicos y sin embargo hasta hoy sigue siendo la más envuelta en misterio a Isaac Newton pudo haber sido un matemático brillante pero era por todos los relatos un hombre serio y austero sin tiempo ni interés por el sexo opuesto ni por el sexo en general permaneció virgen toda su vida y la poca alegría que experimentó apenas se reflejaba en su rostro la leyenda cuenta que sólo rió en público dos veces pero por supuesto fue gracias a esta concentración extrema sin distracción alguna de la jovialidad o la intimidad que Newton pudo formular su famosa teoría de la gravitación universal en 1666 el mortal brote de peste obligó al cierre de la Universidad de Cambridge y Newton regresó a la casa de su familia Woolsthorpe Manor en Lincoln allí en un aislamiento muy similar al que muchos de nosotros hemos experimentado en los últimos dos años Newton se sintió singularmente inspirado continuó experimentando con la luz y la óptica y daba largos paseos por los terrenos de la Propiedad donde se dice que presenció algo que llegaría a definir la física ya sea mito o no fue un mito perpetuado por el propio Newton después de cenar con el clima cálido salimos al jardín y tomamos té bajo la sombra de unos manzanos me dijo que se encontraba en la misma situación en que anteriormente la noción de la gravitación se le había ocurrido fue provocada por la caída de una manzana mientras él se encontraba en un estado contemplativo por qué esa manzana siempre desciende perpendicularmente hacia el suelo pensó para sí dejando que su mente vagara por encima de las ramas del manzano también consideró esta fuerza atractiva extendiéndose más allá de la atmósfera de la Tierra en ese momento no comprendía la gravedad en su totalidad pero cuando la manzana tocó el suelo sembró las semillas de su teoría fundamental esa teoría de forma simple establece que todos los cuerpos experimentan una fuerza de atracción que suene la intensidad de esa fuerza es proporcional a sus respectivas masas e inversamente proporcional a la distancia entre ellos a principios del siglo 18 los estudiosos que aplicaban la teoría de la gravitación universal de Newton descubrieron que funcionaba sorprendentemente bien para explicar los movimientos de los planetas sus lunas y las estrellas sin embargo Newton en su característica actitud sombría y pesimista seguía sin estar satisfecho que la gravedad sea innata inherente y esencial a la materia o que un cuerpo pueda actuar sobre otro a distancia es para mí una absurda idea tan grande que creo que ningún hombre con una competencia filosófica en el pensar podría jamás caer en ella la gravedad debe ser causada por un agente que actúe constantemente según ciertas leyes pero si este agente es material o inmaterial lo dejo a la consideración de mis lectores en otras palabras las matemáticas son correctas pero no tiene idea del porqué y aunque este agente misterioso seguía sin descubrirse la teoría de Newton perduró por unos 200 años durante ese tiempo observaciones astronómicas más precisas revelaron gradualmente fenómenos que la llamada gravitación universal no podía explicar la órbita de Mercurio por ejemplo no se ajustaba a la danza matemática predicha por la teoría de Newton y las ecuaciones también fallaban en explicar como una luz sin más a medible podía ser curvada y desviada por otros objetos el escepticismo de Newton hacia sí mismo estaba justificado y era adelantado para su época la gravedad de la situación se volvió cada vez más evidente para los astrónomos de principios del siglo XX a medida que telescopio se instrumentos más avanzados comenzaron a explorar el cosmos en escalas nunca antes imaginadas una y otra vez la teoría de Newton quedaba corta y se hizo evidente que sería necesaria una explicación matemática más compleja para la gravedad así fue como en 1913 se propuso una teoría alternativa pero no por quien cabría imaginar Gunnar Nordström un físico finlandés profundamente inspirado por ciertas teorías recientes de la relatividad especial formuladas por físicos alemanes en las que el espacio y el tiempo se redefinen como fenómenos intrínsecamente ligados a los marcos de referencia. Nordström abordó y resolvió las ecuaciones establecidas por el alemán y luego expandió sus propias teorías para considerar como esto podría aplicarse a las atracciones gravitacionales en ellas planteó una idea que debió parecer tan escandalosa como difícil de comprendería y si sugeria Nordström el espacio y el tiempo no fueran planos sino que estuvieran curvados una geometría dimensional tan extraño bastaría para explicar la gravitación también como la teoría de Newton e incluso mejor en ciertas circunstancias lamentablemente aunque las matemáticas de Nordström eran internamente coherentes no pudieron ser confirmadas mediante experimentos u observaciones un eclipse solar en 1919 reveló una curvatura de la luz que no se ajustaba a las predicciones de su teoría las ideas de Nordström quedaron en el olvido pero la semilla del espacio-tiempo curvo ya estaba sembrada el mismo físico alemán cuyas ecuaciones primero guiaron al finlandés ahora se apropió de sus ideas revolucionarias y las hizo suyas dos años después de Nordström el alemán Albert Einstein publicó su propia teoría de la relatividad general con el espacio-tiempo curvo como pieza central de todos los aspectos observables de la gravedad lejos de estar resentido Nordström nominó a su amigo y colega al Premio Nobel en dos ocasiones el propio Einstein encontró útil a bordar las complicadas preguntas sobre la naturaleza de la gravedad mediante sus gedankenexperiment o experimentos mentales creando todo un laboratorio de experimentos de pensamiento en uno de ellos inspirado según se dice por ver a un pintor caer desde el techo de un edificio opuesto al que él trabajaba imagina a un hombre cayendo desde un edificio inmensamente alto mientras cae sin temor inmediato al impacto podría preguntarse si realmente está cayendo si soltara algún objeto que tuviera en la mano este permanecería a su lado podría llegar a pensar que no existe ningún campo gravitacional y que está flotando sin peso y en reposo en el espacio esta comparación sirve para demostrar que nuestra percepción de la gravedad depende en gran medida de nuestro marco de referencia solo mirando como pasan las ventanas del edificio nuestro desafortunado personaje sería consciente de su destino inminente otro de los experimentos mentales de Einstein coloca a nuestro hombre en caída dentro de una gran caja cerrada que esta vez flota libremente en el espacio estaría verdaderamente en un estado de ingravidez dentro de la caja luego la caja es atada con una cuerda en lo que sería su techo y esta estirada por un ser divino y omnipotente con una fuerza constante la caja se aceleraría uniformemente hacia arriba y el hombre dentro caería al suelo todos sus sentidos le dirían que ahora tiene peso de hecho está sentado en el suelo de la caja como lo estaría si la caja estuviera en la superficie de un planeta como la Tierra podría llegar a pensar que se encuentra en un campo gravitacional uniforme cuando en realidad no existe tal campo este ejemplo sirve para demostrar que los efectos de la aceleración gravitacional son indistinguibles de los de una aceleración inducida por una fuerza como la que experimentamos en un coche en aceleración o en una montaña rusa al tomar una curva esta llamada equivalencia puede parecer evidente para nosotros pero se convirtió en un aspecto fundamental de la teoría de la relatividad general de Einstein aunque los físicos aún buscan formas de verificar experimentalmente esta equivalencia y otras suposiciones que sustentan la relatividad general la avanzada teoría propuesta en 1915 sigue resistiendo el escrutinio detallado la relatividad general relaciona la energía y el momento de la materia con la curvatura del espacio-tiempo que a su vez dicta cómo se comporta todo lo que está contenido en él tanto lo material como lo intangible lo importante es que la teoría puede explicar el extraño bamboleo en la órbita de Mercurio ya que el diminuto planeta pasa tan cerca del enorme sol que recibe un empuje relativista adicional además la relatividad general explica satisfactoriamente la curvatura de la luz que no tiene masa toda nuestra realidad percibida reside dentro de las cuatro dimensiones del espacio-tiempo y está sujeta a la geometría de esa estructura si el espacio-tiempo es curvado por objetos masivos entonces la luz no tiene otra opción que curvarse también hoy en día hemos puesto a prueba la relatividad general una y otra vez y parece ser correcta sin embargo aunque las teorías de Einstein revolucionaron la forma de describir cómo funciona la gravedad a escalas cosmológicas hacen poco para revelar la verdadera naturaleza y el origen de esta misteriosa fuerza en otras palabras retomando las palabras de Newton de 250 años antes las matemáticas son correctas pero aún no sabemos por qué los físicos han pasado los últimos cien años buscando los orígenes de la gravedad con la esperanza de que eso pueda arrojar luz sobre su verdadera naturaleza porque es tan débil en última instancia e incluso como surgió el universo que la rodea ondas desde el principio del tiempo hace mil millones de años en la tierra no sucedía mucho durante aproximadamente 800 millones de años el planeta ha estado estancado en una fase de inactividad y estancamiento náuseabundo sin grandes cambios continentales sin glaciaciones sin fluctuaciones en la química oceánica o atmosférica la vida que había mostrado avances prometedores desde su aparición diversificándose en los océanos inventando la fotosíntesis e incluso aprendiendo a cooperar ahora parece haberse detenido en seco la evolución se ha estancado y durante esta bastísima e inimaginable cantidad de tiempo que equivale a casi un cuarto de toda la historia de la Tierra no ocurrió nada especialmente interesante este periodo ha sido acertadamente denominado el bilion aburrido por los geólogos sin embargo en los cielos distantes del sur de la tierra mucho más allá de las Nubes de Magallanes está sucediendo un evento que de ninguna manera es aburrido dos agujeros negros cada uno con más de treinta veces la masa de nuestro propio Sol están atrapados en una fatal danza girando cada vez más rápido uno alrededor del otro hasta que finalmente catastróficamente colisionan fusionándose para convertirse en un solo cuerpo de tamaño supermasivo desafortunadamente para la tierra del Proterozoico este espectacular evento no puede romper la monotonía ya que no solo los agujeros negros son no luminosos y por lo tanto invisibles sino que también están a más de mil millones de años luz de distancia no hay nada que nadie o cualquier cosa pueda ver escucharos sentir durante mil millones de años hasta que a las nueve:50 AM del 14 de septiembre de 2015 un instrumento notable comienza a funcionar dos avanzados observatorios de ondas gravitacionales por interferometría láser conocidos como ligo acababan de ser completados en hamford Washington y el Livingston Luisiana y se habían encendido apenas dos días antes aún estaban en su modo de prueba sin haber comenzado la investigación formal cuando los investigadores captaron una señal increíblemente clara y fuerte era tan perfecta que al principio nadie creyó que fuera real pensaron que era solo otra señal de calibración diseñada para probar la sensibilidad del instrumento y las habilidades analíticas de los investigadores pero cuando nadie admitió haber ideado tal prueba se vieron obligados a concluir que su nuevo detector había hecho su primera detección esto fue en sí mismo notable a lo largo de su propuesta financiamiento y construcción ligo recibió más que su parte de críticas de hecho el instrumento había sido concebido como una manera de detectar un fenómeno que solo había existido como una teoría fue el mismo Einstein quien postuló la idea de las ondas gravitacionales irradiándose a través del espacio-tiempo a partir de una perturbación gravitacional repentina y masiva pero el espacio-tiempo es nuestra realidad entonces cómo podríamos detectar ondulaciones en él sin tener nada con que compararlas ligo tenía la intención de buscar estas diminutas distorsiones utilizando dos láseres reflejados de un lado a otro entre una serie de espejos que luego convergían en un único punto para anularse mutuamente si una onda gravitacional pasaba cambiaría las longitudes de estos haces de láser provocando un desajuste que se detectaría en el punto de convergencia los críticos dudaban de que el instrumento fuera lo suficientemente sensible como para detectar estas tenues ondulaciones o incluso de que existieran así que no es de extrañar que los científicos se sorprendieran con su descubrimiento en 2015 la señal que detectaron fue breve duró solo un quinto de segundo pero correspondía a una vibración en el rango de audición humana y la fuente de este chirrido fue la colisión catastrófica de dos agujeros negros hace más de 1.000 millones de años la fusión había liberado casi un quindición de Julios de energía es decir 10 a la potencia de 48 en forma de ondas gravitacionales que se irradiaron en todas direcciones viajando a la velocidad de la luz durante mil millones de años hasta que finalmente llegaron al higo justo dos días después de que se pusiera en funcionamiento desde esa primera detección extraordinaria los científicos han escuchado innumerables chirridos y pitidos provenientes de las ondas gravitacionales que ondulan a través del tejido del cosmos su éxito fue confirmado sin lugar a dudas en 2017 cuando la detección de ondas gravitacionales coincidió con una ráfaga de rayos gamma y luego con la evidencia observacional de una nueva estrella brillante esta vez la fuente no fue la fusión de agujeros negros sino la fusión de estrellas de neutrones los críticos del higo quedaron en silencio. Ya que los investigadores recibieron el Premio Nobel de Física en 2017 por su detección definitiva de ondas gravitacionales y por la mayor confirmación de la relatividad general de Einstein pero qué nos dice esta ciencia de vanguardia sobre la naturaleza de la gravedad en el cosmos la existencia de las ondas gravitacionales implica que la gravedad no es simplemente una fuerza entre objetos individuales sino un campo que se extiende por todo el espacio y el tiempo las ondas se desplazan a través de ese campo a la velocidad de la luz no instantáneamente como las formulaciones originales de Newton sugerían eso significa que si el sol desapareciera de repente la tierra seguiría orbitando en el espacio que ocupaba durante ocho minutos completos sin saber que algo había cambiado hasta que el cambio en la distorsión gravitacional alcanzar a nuestro planeta aunque esta idea pueda resultar inquietante para los físicos es una conclusión tranquilizadora las otras fuerzas fundamentales también se manifiestan como campos y la energía se transmite a través de ellas en forma de ondas la luz y el calor por ejemplo son ondulaciones en el omnipresente campo electromagnético del cosmos y también están limitadas a una velocidad máxima por lo que tampoco sabríamos de la desaparición de la luz solar durante esos mismos ocho minutos la gravedad por tanto se comporta de manera similar a las demás fuerzas y no es descabellado pensar que su origen pueda estar relacionado con ella es en la búsqueda de este misterio que los científicos del higo esperan que las ondas gravitacionales puedan proporcionar otra pista hoy en día detectamos ondulaciones del espacio-tiempo constantemente provenientes de fenómenos como agujeros negros estrellas de neutrones y supernovas sin embargo teóricamente debería haber otra onda en el fondo detrás de todo el ruido de las vidas y muertes de las estrellas los astrónomos creen que debería haber ondulaciones gravitacionales tenues que impregnan el universo y que han viajado por el vasto océano cósmico desde su nacimiento los modelos actualmente aceptados para los primeros momentos del universo proponen que el cosmos recién nacido se expandió de forma repentina y casi instantánea inflándose a un tamaño muchos billones de veces mayor que el original en menos de una mil millonésima de 1.000 millonésima de mil millonesésimas de segundo cualquiera que fuera el calor y la energía que existían en el universo antes de esta inflación ahora se había distribuido de forma inimaginablemente tenue dejando el espacio frío y vacío sin embargo por supuesto ese no es el estado actual del cosmos por lo que los cosmólogos imaginan un período de recalentamiento que siguió de inmediato hipotetizan que cualquier campo de fuerza o partícula responsable de la inflación se descompuso y transformó en energía y partículas para llenar el nuevo universo algunos consideran que este es el verdadero Big Bang ya que fue el evento que llenó el cosmos con todo lo necesario para formar el universo tal como lo conocemos la teoría sugiere que este evento de recalentamiento habría liberado energía en forma de ondas gravitacionales las cuales habrían pasado los últimos 13.800 millones de años viajando a través de la estructura del espacio-tiempo serían débiles pero estos secos primordiales si nuestras teorías son correctas nos estarían alcanzando en este preciso momento desafortunadamente aunque los innovadores instrumentos digo en Washington y Luisiana pueden captar la fusión de agujeros negros a mil millones de años luz de distancia no son lo suficientemente sensibles como para investigar los inicios del universo en este momento se están desarrollando nuevos instrumentos como la antena espacial de interferometría láser lisa de la Agencia Espacial Europea que se espera tenga la resolución necesaria para filtrar el ruido de las estrellas y observar la propia expansión del espacio-tiempo el tipo de ondas que detecten estos nuevos instrumentos también nos dará la oportunidad de entender mejor el proceso y el final de la inflación es un período de tiempo que nunca podremos estudiar con la astronomía tradicional ya que el universo no era más que un plasma opaco hasta unos 380.000 años después de su nacimiento y la inflación ocurrió menos de un segundo después del verdadero Big Bang no sabemos si el recalentamiento fue lento o rápido pero el patrón de ondas gravitacionales de cada escenario sería lo suficientemente distinto como para permitirnos reconstruir este evento extraordinario la detección de ondas gravitacionales primordiales desde el final de la inflación también confirmaría otras suposicion que el campo gravitacional en sí mismo es intrínseco al universo tal como lo conocemos aunque pueda parecer obvio y esté respaldado por la similitud de la gravedad con las otras cuatro fuerzas fundamentales es un resultado experimental importante que define los límites de lo que eso no probable durante este período improbable en la historia del universo hoy en día la forma del espacio-tiempo se distorsiona debido a la presencia de objetos masivos requiere el campo gravitacional de la masa para manifestarse los resultados del Gran Colisionador de Hadrones en el 2012 verificaron que la masa de la materia normal proviene del campo de Higgs y de su partícula mensajera correspondiente el bosón de Higgs sin embargo los modelos sugieren que el campo de Higgs no existió hasta mucho después del final de la inflación podría este ser también el origen del campo gravitacional aunque la relación entre la masa y la gravedad en el universo moderno es indiscutible en realidad son fenómenos separados y mutuamente exclusivos la noción einsteiniana de la gravedad se genera mediante una combinación de energía y momento no exclusivamente por la masa esto se hace evidente en el efecto de la gravedad sobre los fotones sin masa que componen la luz por tanto la gravedad no necesita el campo de Higgs para funcionar su origen puede preceder al de la masa en el cosmos aunque sus efectos sean irreconocibles en un universo donde la materia y la masa aún no están relacionadas así el consenso general entre los cosmólogos que estudian el universo primitivo es que la gravedad emergió durante la extraña e incomprensible época de Planck cuando el Universo tenía sólo una longitud de Planck aproximadamente 100.000 millonésimas del tamaño de un protón pero la naturaleza de esa gravedad sería muy diferente de la del cosmos moderno los esfuerzos por investigar el comportamiento del espacio-tiempo gravitacional en escalas tan pequeñas han dado respuestas inquietantes y poco satisfactorias sin embargo nuevas ideas están ganando terreno y ofrecen transformar nuevamente nuestra comprensión tal como lo hicieron en su momento las revelaciones de Einstein y los descubrimientos del higo estas teorías son tan desconcertantes como cualquier otra en el universo preinflacionario pero prometen resolver la antigua y aún no resuelta cuestión de por qué la gravedad es tan misteriosa y tan débil abandonando nuestra dimensión lisa Randal está llena de confianza y adrenalina mientras se frota las manos con tiza y flexiona los dedos preparándose para la escalada que tiene por delante al retroceder para revisar su ruta planeada por última vez observa las marcas de tiza en los agarres favoritos de escaladores anteriores y las clavijas y ganchos listos para asegurar las cuerdas en las etapas de la pared vertical de roca no está nerviosa solo el día anterior había escalado la famosa halftone de Yosemite y se siente en plena forma cómoda y segura se acerca a la roca coloca los dedos de los pies en una grieta y comienza su ascenso Randall no es ajena a la gravedad ni a su debilidad en comparación con las otras fuerzas fundamentales para el 2003 ya se había hecho un nombre como física teórica intuitiva y especialmente talentosa con algunas teorías aparentemente extravagantes pero potencialmente inspiradas sobre la naturaleza de la realidad pero en este momento sus pensamientos no están en sus teorías ni en la próxima conferencia donde cientos de físicos afines discutirán su trabajo sino en la roca que está a escasos centímetros de su nariz y en la áspera superficie de la piedra bajo sus dedos la gravedad es tan débil que aquí en Yosemite como en cualquier lugar de la Tierra la tensión de una sola cuerda es suficiente para vencerla y sostener un cuerpo humano cuando los dedos resbalan desafortunadamente para lisa Randal está cerca de la cima del primer tramo de su ascenso y aún no ha asegurado la cuerda en el primer punto de anclaje solo unos pocos pies más arriba es aquí donde su agarre falla y la gravedad toma el control a pesar de su debilidad cuando no hay nada que la detenga la gravedad la lleva de regreso a su punto de partida acelerándola a razón de veintidós millas por hora cada segundo uno de los mayores obstáculos para comprender la gravedad de la misma manera en que comprendemos las otras fuerzas es la incompatibilidad fundamental entre las dos principales teorías de la física la relatividad general definida por Einstein describe el comportamiento e interacción a gran escala de los objetos dentro de un espacio-tiempo curvado pero en el otro extremo del espectro de la física la mecánica cuántica ha sido adoptada para explicar los comportamientos en las escalas más pequeñas posibles casi todos los fenómenos a gran escala se han descompuesto en sus partes constituyentes más pequeñas las partículas fundamentales o partículas virtuales que representan el universo cuantizado así el campo electromagnético que permea todo el espacio ha sido cuantizado en paquetes individuales o partículas conocidas como fotones las otras fuerzas también tienen partículas virtuales cuánticas en la forma de gluones y bosones doble ve y Z que transmiten su acción a través de varias escalas incluso las partículas fundamentales de la materia se reconocen como manifestaciones cuánticas de un campo de energía omnipresente sin embargo la gravedad es la excepción a esta regla se ha teorizado la existencia de una partícula mensajera cuántica para el campo gravitacional e incluso se le ha dado un nombre el gravitón sin embargo nunca ha sido detectado y algunos dudan que alguna vez pueda serlo si el campo gravitacional está entretejido en el espacio-tiempo aislar el paquete cuántico de ese campo sería casi imposible algo similar a reducir nuestra realidad a los píxeles en cuatro dimensiones que la conforman tales píxeles solo aparecerían cuando se observan desde fuera del propio tejido algo que simplemente no podemos hacer y si fuera posible las energías necesarias para resolver un gravitón en un acelerador de partículas requerirían un instrumento con un diámetro mayor al de nuestro sistema solar además las teorías de gravedad tradicionalmente soportadas por las matemáticas comienzan a fallar a las escalas más pequeñas de quarks y leptones la relatividad general sugiere que cualquier fuente de energía o momento debería distorsionar el espacio-tiempo esto significa que al intentar cuantizar el espacio-tiempo al grado más pequeño la propia gravedad se convierte en una excitación una fuente de energía esa energía es suficiente para distorsionar el espacio-tiempo y crear más gravedad lo que genera más excitaciones más energía más gravedad más excitación y así sucesivamente las infinitudes no resolubles son malas noticias para cualquier teoría esta autoexcitación similar al descontrol de un remolque al alta velocidad no es en realidad infrecuente en la teoría cuántica pero los físicos han encontrado una forma de restringir y corregir matemáticamente la llamada autoenergía sin embargo en lo que respecta a cuantizar la gravedad y el espacio-tiempo no existen mediciones simples que puedan realizarse para controlar esta autoexcitación los físicos describen la gravedad como no re normalizable lo que significa esencialmente que el espacio-tiempo y la gravedad no pueden comportarse como esperamos en escalas menores que la escala de plank la gravedad y el mundo cuántico permanecen y reconciliables científicos han propuesto teorías alternativas para la gravedad primigenia que existió durante la época de Planck la gravedad cuántica de bucles es un esquema que evita convenientemente la necesidad de re normalizar las mediciones gravitacionales cuánticas al considerar la gravedad en un sentido puramente geométrico en lugar de como una fuerza el espacio y el tiempo se construyen a partir de bucles cerrados que se entrelazan en una red extremadamente fina transformando la estructura del espacio-tiempo de una mera metáfora en una realidad tangible la teoría de cuerdas ofrece un enfoque alternativo aunque igualmente asombroso según esta teoría la realidad está compuesta de diminutas cuerdas vibrantes que existen en más dimensiones de las que jamás podríamos experimentar esto sugiere que las tres dimensiones del espacio y una del tiempo son simplemente propiedades emergentes de una realidad más grande así regresamos a Yosemite lisa Randall despierta mientras la evacúan en helicóptero tras su derrota decisiva en la lucha contra la gravedad su cabeza da vueltas y en lugar de ver estrellas me cuerdas pero a medida que su conciencia regresa poco a poco la tentadora visión de múltiples dimensiones que su imaginación contusa le había concedido se disipa en una decepcionante lucidez ha vuelto al mundo limitado de tres dimensiones de los vivos durante los meses siguientes bajo reposo forzado finalmente tiene tiempo para terminar su libro y tratar de explicar sus extrañas teorías multidimensionales de manera que todos puedan entender los estudiosos de la Teoría de Cuerdas generalmente asumen que las otras siete dimensiones necesarias para que la teoría funcione no son visibles porque están enrolladas a una escala imperceptiblemente pequeña pero Randall fue más allá y sugirió que estas dimensiones adicionales podrían ser infinitas en extensión siempre que el espacio tuviera una geometría deformada al llevarlos conceptos de espacio curvo de Nordström  y Einstein a otro nivel Randall sugiere que todo nuestro universo habita en una brana tridimensional dentro de un espacio de mayor dimensión estas branas se conocen como membranas y al igual que una perla en una cuerda puede moverse de un lado a otro y experimentar solo una dimensión lineal en nuestro universo tridimensional así nuestro universo completo podría estar limitado a tres dimensiones aunque muchas más existan fuera de nuestro alcance Randal invoca estas branas como una elegante explicación de la evasividad y debilidad de la gravedad sugiere que la gravedad no es una propiedad fundamental de labrana que habitamos sino que está concentrada en otra brana por completo esto ayuda a resolver la incógnita de por qué la gravedad es tan débil y de hecho mucho más débil de lo que debería ser de hecho los cálculos matemáticos desde principios fundamentales sugieren que la gravedad debería ser 10 millones de billones de veces más fuerte de lo que es el hecho de que no sea así ha sido explicado mediante otro esquema teórico conocido como supersimetría en el que cada partícula tiene una superpartícula supersimétrica que ayuda a protegerla de algunos de los efectos del universo circundante sin embargo al seguir esta teoría hasta su conclusión natural muchas superpartículas a lo largo del cosmos producirían reacciones que simplemente no se observan así Lisa Randall y su colega Raman Sundrum encontraron una forma de conservar las matemáticas y explicar lo que realmente vemos al poner efectivamente en cuarentena algunas partes de la teoría en otro universo de esta forma colocar la gravedad en otra brana de cuatro dimensiones separada de la nuestra por una corta distancia en un espacio de cinco dimensiones ayuda a resolver las contradicciones inherentes a la supersimetría en este esquema los efectos de la gravedad disminuyen exponencialmente cuanto más lejos estamos de la llamada grabigrana así en nuestra realidad solo experimentamos aquellos efectos gravitacionales que se filtran desde las dimensiones donde la gravedad es dominante nuestra falta de éxito en detectar gravitones hasta ahora podría no deberse a su diminute sino a la muy pequeña probabilidad cuántica de que se desvíen de su propia brana hacia nuestro universo las ideas de Lisa Randall son cautivadoras y la supersimetría la teoría de cuerdas y el multiverso son conceptos que están ganando terreno rápidamente dentro de la comunidad de física pero es difícil basarse solo en las matemáticas así como el espacio-tiempo curvo parecía incomprensiblemente complejo para los predecesores de Nordström  y Einstein estas nuevas teorías rozan lo preocupantemente incomprensible y al igual que las ondas gravitacionales fueron criticadas hasta el momento de su descubrimiento muchos científicos no tomarán en serio estos conceptos hasta que haya una prueba definitiva si es que una prueba definitiva es siquiera posible con cientos de físicos astrónomos y matemáticos trabajando en el problema en todo el mundo solo nos queda esperar para desentrañar finalmente la verdadera naturaleza de la gravedad y de la realidad misma.