El gravitón nexus de Stuart Marongwe

Dibujo20150310 stuart marongwe - mathematical model nexus graviton

El universo está hecho de espaciotiempo y campos cuánticos. El sueño de muchos físicos es desarrollar una teoría cuántica de la gravedad. Una unificación de la descripción clásica del espaciotiempo de la teoría general de la relatividad de Einstein y de las teorías cuánticas de campos descritas por el modelo estándar de la física de partículas. Stuart Marongwe, aka @marongwe_stuart, licenciado en física y electrónica en La Habana, Cuba, profesor de física en Bostwana, ha publicado tres artículos que han tenido cierto eco mediático. En ellos propone una teoría clásica que describe un espaciotiempo discreto a la que llama nexus. Permíteme unos comentarios breves sobre dicha teoría.

Puedes leer una glosa de las ideas de Marongwe en «Black holes and dark sector explained by quantum gravity,» Science Daily, 06 Mar 2015, y en «Black holes and the dark sector explained by quantum gravity,» Phys.Org, 06 Mar 2015. Por supuesto la fuente es la misma, el servicio de noticias de la editorial World Scientific que ha publicado su último artículo.

Los artículos que he leído son Stuart Marongwe, «Nexus: A Quantum Theory of Space-Time, Gravity and the Quantum Vacuum,» International Journal of Astronomy and Astrophysis 03: 236-242, 2013, doi: 10.4236/ijaa.2013.33028; «The Nexus graviton: A quantum of Dark Energy and Dark Matter,» International Journal of Geometric Methods in Modern Physics 11: 1450059, 2014, doi: 10.1142/S0219887814500595; y «The Schwarzschild solution to the Nexus graviton field,» International Journal of Geometric Methods in Modern Physics, In Press, 27 Feb 2015, doi: 10.1142/S0219887815500425.

Dibujo20150310 spacetime foam limited - the photonist

La teoría nexus de la gravedad no es una teoría cuántica de la gravedad. La idea de esta teoría clásica es que el espaciotiempo es discreto. Se llama gravitón nexus a cada unidad elemental (cuanto) de espaciotiempo. El gravitón nexus no es una partícula elemental (como el gravitón), sino que es una partícula compuesta de cuatro fermiones de Weyl. La idea recuerda a una gravedad con coordenadas no conmutativas. El elemento de espacio tiempo Δx se sustituye por una matriz 4×4 que sigue un álgebra de Clifford (como las matrices gamma en la teoría de Dirac para el electrón).

Lo cuántico de la teoría de Marongwe es usar operadores de creación y aniquilación de gravitones nexus cuyos autovalores son intervalos de momento-energía Δp de tal forma que se cumple el principio de indeterminación de Heisenberg Δx Δp ≈ ℏ. No se deriva esta expresión que se asume ad hoc. Además, se asume ad hoc que la energía máxima del gravitón nexus cumple ΔEmax Δt ≈ ℏ. En apariencia estas ideas son cuánticas, pero se introducen ad hoc en el contexto de una formulación que es clásica. Por tanto, la teoría se asemeja de lejos a algo cuántico pero es puramente clásica.

Como es obvio, se asume que la energía de Planck es la máxima para el gravitón nexus. Gracias a ello el intervalo de tiempo mínimo es el de Planck y el radio del volumen de espacio elemental asociado al gravitón nexus coincide con la longitud de Planck. Además, se asume que la energía del gravitón nexus está discretizada en unidades de la constante de Hubble multiplicada por la constante de Planck (E = n ℏ Ho). ¿Por qué? Porque sí. Como resultado de esta decisión el espaciotiempo de nuestro universo está formado por 1060  gravitones nexus. Supongo que recordarás la estimación más famosa del número de partículas elementales del universo: 1080 (obviamente Marongwe omite este número en sus artículos).

¿Qué es la materia oscura en la gravedad nexus? Estados excitados de los gravitones nexus (con energía n ℏ Ho). Ad hoc, se asume que estos estados excitados se comportan como partículas que se mueven a la velocidad v=c/n. Has leído bien, Marongwe asume que la materia oscura es caliente (contradiciendo todas las observaciones cosmológicas).

¿Qué es la energía oscura en la gravedad nexus? La constante cosmológica. Inspirado por la ecuación de Friedman, Marongwe asume que Λ = 3 Ho²/c². Has leído bien, todo el universo es energía oscura, ya que ΩΛ = 1 (contradiciendo las observaciones cosmológicas que apuntan a ΩΛ ≈ 0,7).

¿Qué es la materia bariónica en la gravedad nexus? Meter algo que no cabe es díficil, pero por fortuna para Marongwe Ωb ≈ 0,04 es un número pequeño. Se toma la solución de Schwarzschild de las ecuaciones de Einstein pero con la masa sustituida por la suma de la energía del espaciotiempo vacío (Mvac) y de una pequeña perturbación bariónica (Mbar). Se asume que es exacta la relación empírica de Tully-Fisher (que relaciona la luminosidad de una galaxia con la velocidad de sus estrellas). A partir de esta relación se estima la cantidad de masa bariónica típica de una galaxia. Y de ahí usando la idea del problema de la coincidencia cósmica se estima que la cantidad de materia bariónica debe ser una pequeña contribución a la cantidad de energía oscura. Un retruque argumental que le deja a uno ojiplático.

¿Unifica todas las interacciones la gravedad nexus? Bueno, sus tres artículos no le dan espacio para desvelarnos todos los secretos del universo. Por ello se limita a afirmar que los cuatro fermiones de Weyl que forman el gravitón deben dar cuenta de todas las partículas conocidas (fermiones y bosones). Nos deja con la miel en los labios y sugiere que en futuros artículos nos desvelará cómo lograrlo.

Hay muchas observaciones que contradicen los resultados de Marongwe. Por ejemplo, su teoría viola la relatividad especial y predice que la velocidad de los fotones debe ser lineal con la energía, algo descartado por los fotones ultraenergéticos observados por el telescopio espacial de rayos gamma Fermi. Su teoría no cumple el principio de equivalencia, que ha sido verificado al menos en una parte por billón. Y muchas más cosas. Pero lo más curioso es que su teoría nexus no es una teoría cuántica de la gravedad, aunque algunos medios así lo hayan afirmado. No basta decir que el espaciotiempo es discreto y asumir ad hoc las relaciones de indeterminación de Heinsenberg para que una teoría de campos sea cuántica. En mi opinión, el joven Marongwe no ha estudiado teoría cuántica de campos y no tiene ni idea de lo que debe ser una teoría cuántica de la gravedad.

En resumen, olvida la teoría nexus de Marongwe. Salvo que te quieras reír un rato con sus disparates, no merece la pena molestarse en leer sus artículos.



10 Comentarios

    1. Me parecería genial que, siendo el autor de los artículos que son foco de crítica aquí, respondieras a los problemas que se han citado de tu teoría. Eso enriquecería mucho este post y a los que lo leen. Sería genial.

      1. No podría decir que la teoría de Stuart es la correcta o no es la correcta, pero me parecen sumamente intrigantes sus percepciones, sin duda No es una teoría de espacio-tiempo discreto, lo discreto son los gravitones (igual que todos los bosones), pero estos se traslapan unos sobre otros formando así el espacio tiempo plano, lo cual tiene mucho sentido, para mi opinión esta teoría necesita mucho más análisis y paciencia:

        https://twitter.com/marongwe_stuart/status/579315572619509761?t=1&cn=bWVudGlvbg%3D%3D&sig=cb00554537f99279c4da77b9afbd80e77d125ef8&al=1&iid=dfb4d7e160d94ec8b6ac1d39c40cdefa&autoactions=1426971623&uid=1861451160&nid=4+1284

        http://www.infinitoteatrodelcosmo.it/2015/03/08/con-la-gravita-quantistica-tutto-e-risolto/#comment-9897

  1. Jo, menudo chafón; con los primeros párrafos «espacio-tiempo discreto», «Nexus»…, se me estaba erizando los pelos del espinazo…pero después… 🙂

  2. Una duda que siempre tengo es si en la indeterminación de Heisenberg es Δx Δp ≈ ℏ/2 o sin el 1/2 . Mi libro de quimica ya escribe una barbaridad Δx Δp ≈ ℏ/2π.

    1. Jorge, depende de a qué llames Δx y Δp (siempre con ℏ = h/2π). Siempre se tiene que Δx Δp >≈ ℏ (con todas las definiciones posibles) y siempre ocurre que Δx Δp >= ℏ/2 (el valor mínimo más pequeño posible siempre es ℏ/2). Pero todo depende de la definición que uses para Δx y Δp, que depende de la interpretación que uses.

      Lo importante a recordar si eres estudiante: Usando la interpretación estadística convencional, (Δx)² = <x²> – <x>², ídem para Δp, entonces Δx Δp >= ℏ/2. Esta es la fórmula que yo recomiendo recordar a todo el mundo.

      Pero si eres físicos profesional y trabajas en el borde del mainstream, nadie te obliga a usar dicha interpretación.

      Saludos
      Francis

  3. Humildemente
    LAS ESPALDAS DEL UNIVERSO
    La espalda dimensional
    Parece que siempre estamos a mitad de cuadra en este andar hacia el conocimiento de la completa naturaleza del universo que habitamos.
    Y lo más curioso, es que lo menos conocemos de esta “mitad de cuadra cosmológica” no es lo que tenemos adelante, o el cósmico “lo que va a pasar”; sino, lo que “está atrás”: las espaldas del universo…
    Pues el problema de la energía oscura ha resucitado la constante cosmológica de Einstein, no para definir un Universo estático de creación permanente y “espontánea” de materia como pretendía él, sino para la explicar expansión acelerada del Universo.
    Entonces: ¿La constante cosmológica no será la misma gravedad, entendida no como el producto de la curvatura que la materia produce en el espacio, si no como una característica intrínseca del espacio-tiempo tendiente a una expansión-compresión en todas las direcciones de la energía-materia, produciendo frunces espaciales? Entendiendo estos frunces como la energía-materia misma, siendo esta, otra calidad de existencia expandida-comprimida del espacio-tiempo.
    ¿No sería un principio de solución para la gravedad cuántica, esta comprensión más cercana a la teoría de cuerdas – o si se quiere, también, a la teoría de branas – , de la existencia de esta misma cosa en distintos estados, según su mayor compresión-expansión, del cuánticamente fluctuante espacio-tiempo-energía-materia? ¿Y en vez de buscar como partícula cuántica el gravitón, buscaríamos el espaciotiempón? Una partícula de espacio-tiempo…
    ¿La energía oscura no será la curvatura multidimensional del Universo que habitamos, que nos hace percibir en nuestras cuatro dimensiones, que nos estamos expandiendo aceleradamente, cuando en realidad nos estamos encogiendo aceleradamente en una o en varias de las otras posibles siete o veintidós dimensiones distintas e imperceptibles para nosotros más allá del borde del Universo perceptible en nuestra confinación dimensional? ¿Dimensiones que serían, por asì decirlo, nuestras espaldas dimensionales? Porque nunca se puede mirar lo que hay en la espalda: si se gira la cabeza, la nuca, como parte de la espalda misma, siempre queda atrás, y en ese momento no estamos viendo lo que hay allí, detrás de la nuca. Pero podemos deducirlo o inferirlo. Por lo menos, como el registro de un pasado. Como lo es, en definitiva, todo el registro del cosmos que ha hecho, hasta ahora, la ciencia: el registro del pasado universal, la “espaldas del tiempo”.
    La característica intrínseca del espacio-tiempo tendiente a una expansión-compresión en todas las direcciones de la energía-materia, como frunces de la energía-materia misma, como otra calidad de existencia expandida-comprimida del espacio-tiempo, no implicaría en absoluto un Universo sin límites. Por lo menos, en principio, en el nuestro de cuatro dimensiones.
    Pero sí implicaría cambiar la comprensión de la naturaleza cerrada sobre sí misma, al menos en nuestro Universo, de las otras siete o veintidós dimensiones posibles; en cambio, deberíamos entenderlas, como los pilares dimensionales externos que darían consistencia al Universo expandido-comprimido de cuatro dimensiones que habitamos – como lo estamos entendiendo en esta exposición -, energía oscura, y todo incluido; como los pilares, arbotantes y contrafuertes multidimensionales de nuestra sostenida catedral gótica universal de cuatro dimensiones…
    La gravedad oscura o “cierta esquina a mitad de cuadra…”
    ¿Hay inconsistencia entre la idea de que la energía oscura expansiva y la gravedad contractiva sean parte de la misma fuerza, con el actual recuento de energía oscura en el Universo – 68.3% – y la materia ordinaria – 4.9% – y la materia oscura – 26.8 % – , necesaria para que exista la energía oscura-gravedad?
    No. Porque, según esta hipótesis, no sería la materia ordinaria u oscura la que produce la gravedad-energía oscura, sino que sería su resultado, el resultado de la constante compresora-expansiva cosmología del espacio-tiempo-energía-materia; “cierta esquina a mitad de cuadra” que desde que empezamos a andar este camino del “sólo sé que sé más nada”, nos sorprendería, inevitablemente, por la espalda…

    Ramiro Villalba

  4. Lapidario tu articulo Francis, me llego de rebote la teoria del graviton nexus y con un poco de curiosidad pero mucho esceptisismo me puse a investigar hasta que llegue a este articulo…. se me fueron las ganas de investigar.

    Gracias por la exposicion, voy a darle una ojeada al resto de tu blog
    Saludos
    Diego

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Por Francisco R. Villatoro
Publicado el ⌚ 10 marzo, 2015
Categoría(s): ✓ Ciencia • Física • Noticias • Personajes • Prensa rosa • Science
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