Una división discordante rompe la física moderna. Por un lado se encuentra la teoría cuántica, que representa a las partículas subatómicas como ondas probabilísticas. En el otro se encuentra la relatividad general, la teoría de Einstein de que el espacio y el tiempo pueden doblarse, provocando la gravedad. Durante 90 años, los físicos han buscado una reconciliación, una descripción más fundamental de la realidad que abarque tanto la mecánica cuántica como la gravedad. Pero la búsqueda se ha topado con paradojas espinosas.
Cada vez hay más indicios de que al menos parte del problema radica en un principio en el centro de la mecánica cuántica, una suposición sobre cómo funciona el mundo que parece tan obvia que apenas vale la pena afirmarla, y mucho menos cuestionarla.
La unitaridad, como se llama el principio, dice que algo siempre sucede. Cuando las partículas interactúan, la probabilidad de todos los resultados posibles debe sumar el 100 por ciento. La unitaridad limita severamente cómo los átomos y las partículas subatómicas pueden evolucionar de un momento a otro. También asegura que el cambio sea una calle de doble sentido: cualquier evento imaginable a escala cuántica se puede deshacer, al menos en el papel. Estos requisitos han guiado durante mucho tiempo a los físicos a medida que derivan fórmulas cuánticas válidas. “Es una condición muy restrictiva, aunque a primera vista pueda parecer un poco trivial”, dijo Yonatan Kahn, profesor asistente de la Universidad de Illinois.
Pero lo que una vez pareció un andamio esencial puede haberse convertido en una camisa de fuerza sofocante que impide a los físicos reconciliar la mecánica cuántica y la gravedad. "La unitaridad en la gravedad cuántica es una pregunta muy abierta", dijo Bianca Dittrich, teórica del Instituto Perimeter de Física Teórica en Waterloo, Canadá.
El principal problema es que el universo se está expandiendo. Esta expansión está bien descrita por la relatividad general. Pero significa que el futuro del cosmos parece totalmente diferente de su pasado, mientras que la unitaridad exige una ordenada simetría entre el pasado y el futuro a nivel cuántico. “Hay una tensión allí, y es algo bastante desconcertante si lo piensas”, dijo Steve Giddings, teórico de la gravedad cuántica de la Universidad de California, Santa Bárbara.
La preocupación por este conflicto está en el aire desde hace años. Pero recientemente, dos teóricos de la gravedad cuántica pueden haber encontrado una manera de aflojar las hebillas de la unitaridad para adaptarse mejor a nuestro cosmos en crecimiento. Andrew Strominger y Jordan Cotler de la Universidad de Harvard argumentan que un principio más relajado llamado isometría puede adaptarse a un universo en expansión y al mismo tiempo satisfacer los estrictos requisitos que primero hicieron de la unidad unitaria una luz de guía.
“No se necesita unitaridad”, dijo Strominger. “La unidad es una condición demasiado fuerte”.
Si bien muchos físicos son receptivos a la propuesta de isometría, algunos incluso han llegado a conclusiones similares de forma independiente, las opiniones varían en cuanto a si la actualización es demasiado radical o no lo suficientemente radical.
En la vida cotidiana, los eventos no pueden evitar desarrollarse de manera unitaria. Un lanzamiento de moneda, por ejemplo, tiene un 100 por ciento de posibilidades de salir cara o cruz.
Pero hace un siglo, los pioneros de la mecánica cuántica hicieron un descubrimiento sorprendente, que elevó la unitaridad del sentido común a un principio sagrado. La sorpresa fue que, matemáticamente, el mundo cuántico no opera por probabilidades sino por números más complicados conocidos como amplitudes. Una amplitud es esencialmente el grado en que una partícula se encuentra en un determinado estado; puede ser un número positivo, negativo o imaginario. Para calcular la probabilidad de observar una partícula en cierto estado, los físicos elevan al cuadrado la amplitud (o, si la amplitud es un número imaginario, elevan al cuadrado su valor absoluto), lo que elimina los bits imaginarios y negativos y produce una probabilidad positiva . La unitaridad dice que la suma de estas probabilidades (en realidad, los cuadrados de todas las amplitudes) debe ser igual a 1.
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