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Solo con masas positivas, la ecuación de Einstein es:

(95)

S = c
T

donde S es un tensor geométrico y T el tensor "energía-materia". Podemos expresarla en una forma donde r (densidad de materia) y p (presión) aparezcan explícitamente. En la relatividad clásica ambas son positivas.

Ahora llamemos r+ y p+ a las contribuciones debidas a las masas positivas. Llamemos T+ al tensor construido con estas cantidades.

Una densidad de masa negativa r- < 0 y una presión negativa p- < 0, debidas a masas negativas, darían un tensor T-.

Entonces la ecuación de campo correspondiente se convierte en:

(96)

S = c (T+ + T-)

Los problemas no resueltos en la astrofísica y la cosmología actuales.

Hay muchos problemas no resueltos en estos dos campos. No vamos a recordar aquí toda la historia de la astronomía y la cosmología. El método espectroscópico, combinado con mediciones del efecto Doppler, dio importantes datos sobre composiciones químicas y temperatura de las cromosferas estelares.

Las cefeidas, usadas como estándares de distancia, hacen posible la evaluación de distancias hasta decenas de millones de años luz.

Las herramientas de geometría diferencial dieron una nueva perspectiva sobre la cosmología (ecuación de campo, métrica) y explicaron el fenómeno del corrimiento al rojo y la radiación cósmica de fondo.

La física nuclear produjo modelos estelares, tanto para su origen, funcionamiento y evolución (pero vimos en una sección precedente que el déficit de neutrinos solares plantea un serio problema sobre estos modelos estelares).

La física nuclear explica la presencia y abundancia relativa de helio primitivo en el universo.

Pero:

• No tenemos ningún modelo teórico que explique la dinámica galáctica. En este campo nuestro enfoque sigue siendo plenamente empírico.

• No sabemos cómo se forman las galaxias ni por qué tienen masas tan específicas, ni cómo cambian en el tiempo. La estructura espiral no se comprende realmente. Su verdadero origen sigue siendo controvertido.

• Todas las galaxias deberían haber explotado desde hace miles de millones de años (efecto de masa faltante). La curva de rotación, con grandes velocidades periféricas, sigue siendo un misterio.

• El mismo problema de masa faltante en los cúmulos de galaxias.

• Muchas galaxias son muy irregulares. Hace años, el astrónomo británico Sir James Jeans solía decir:

Cuando vemos tales patrones distorsionados no podemos resistir la idea de que alguna fuerza poderosa, subyacente y completamente desconocida, causa eso.

• Parece haber un problema con la edad del universo, a partir de la medición de la constante de Hubble, comparada con la edad estimada de las estrellas más antiguas de nuestra galaxia (que pertenecen a cúmulos globulares, como el cúmulo de Hércules).

• La VLS (estructura de muy gran escala) del universo sigue siendo un problema no resuelto. No sabemos por qué las galaxias se sitúan alrededor de grandes vacíos, de 100 años luz de extensión.

• La fuente de energía de los cuásares sigue siendo desconocida.

• Halton Arp ha encontrado muchos sistemas de galaxias cuyos corrimientos al rojo violan la ley de Hubble.

• Naturaleza de los "destellos gamma": Desconocida.

• Se predijeron las estrellas de neutrones y se encontraron muchos cientos. Este modelo posee una masa crítica: alrededor de 2,5 masas solares. Ninguna estrella de neutrones podría existir, con mayor masa, pues la fuerza de presión interna ya no podría equilibrar la fuerza gravitatoria, de modo que el objeto colapsaría.

Tales condiciones deben existir, en algún lugar del universo. Por ejemplo, como resultado de la fusión de un par de estrellas de neutrones. La "respuesta clásica" es el llamado agujero negro. Algunos astrónomos "explican" todo tipo de fenómenos con tales objetos. Agujeros negros gigantes deben estar presentes en el centro de galaxias o en el centro de cúmulos de galaxias. "Explican" el fenómeno de los QSO. "Explican" casi todo.

Pero las observaciones directas parecen muy raras. ¿Por qué tan pocos candidatos?

Cuando un objeto existe realmente, después de un tiempo, los astrónomos encuentran muchos. Ejemplo: supernovas, estrellas de neutrones en rotación (púlsares). ¿Por qué tan pocos candidatos a agujero negro?

Además, la geometría del agujero negro es una solución de la ecuación de Einstein cuando el segundo miembro se anula, cuando T = 0. Lo cual significa que esta solución describe una porción del universo donde no hay energía-materia presente. La ecuación de campo se reduce a:
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S = 0

• Volviendo al modelo estándar, ¿por qué el universo temprano (cuya imagen da la radiación cósmica de fondo) parece tan uniforme? Según el modelo, en la época temprana, las partículas del universo no podían interactuar, pues el "horizonte" ct era menor que la distancia media entre ellas. Entonces, ¿qué causó la notable homogeneidad observada hoy de la rcf?

• ¿Qué es el "tiempo", cerca de "t=0"? ¿Tiene algún sentido esta pregunta?

Retrocediendo hacia el pasado más remoto, los físicos alcanzan condiciones de alta energía, y los problemas que encuentran parecen ser comparables a la crisis actual de la física de altas energías:

- ¿De qué hablamos?

• ¿Quién sabe que la ecuación de Einstein, que sustenta el Modelo Estándar, no tiene en cuenta el fenómeno electromagnético? El vínculo entre la gravitación y la teoría de la luz aún no está construido. La misma brecha entre el mundo cuántico y la gravitación (¿qué es un gravitón?).

Cincuenta años de física nula.

Este título parece muy provocador. El progreso tecnológico actual es muy impresionante. Los físicos teóricos sueñan con la "Teoría del Todo" (TOE). El éxito de la mecánica cuántica engaña a los investigadores. ¿Sabe usted que no tenemos forma de predecir las masas de las partículas? El modelo de quarks se parece al sistema ptolemaico.

Siglos atrás, Ptolomeo encontró un sistema capaz de describir las trayectorias de los planetas en el cielo, mediante un complejo sistema de círculos. Esto era muy eficaz para predecir eclipses, por ejemplo. Al final este modelo usaba 48 círculos. Antes de la era copernicana. Cuando el joven Rey de España aprendió el modelo ptolemaico de su maestro, dijo:

- ¡Caramba, si el Señor me hubiera pedido consejo antes de crear todo eso, le habría recomendado algo más simple!

Las cosas falsas pueden funcionar eficazmente durante siglos. Por eso el déficit de neutrinos solares, evocado en una sección precedente, es tan fascinante: la mecánica cuántica no puede explicarlo. Es la primera vez que la maquinaria cuántica se atasca.

Algunos miran en dirección de la teoría de supercuerdas, que se basa en la teoría de grupos. Los hombres de las supercuerdas piensan que todo en el mundo podría corresponder a diferentes estructuras de una entidad de 10 dimensiones, el "espacio". En 1714 el filósofo y matemático alemán Gottfried Wilhem Leibniz propuso algo similar en su libro, Monadología. Leibniz pensaba que "todo estaba hecho de mónadas". El mundo debería ser una especie de sistema organizado de mónadas, pero no pudo desarrollar su idea.

Los hombres de las supercuerdas buscan su moderna mónada de diez dimensiones.

Todo esto da lugar a intercambios verdaderamente surrealistas en los coloquios, como el que recientemente tuvo lugar en Aspen, Colorado. El periódico Scientific American lo reportó en su edición de enero de 1996, en un artículo titulado "Explaining everything", de Madhusree Mukerjee, redactora de la plantilla.

Buscando este objeto mágico supuestamente destinado a organizar el universo de diez dimensiones, algunos hablan de "esferas tachonadas", erizos erizados de vectores, o "orugas peludas", membranas con cinco dimensiones (Duff, del Imperial College de Londres), capaces de enrollarse sobre sí mismas "como la piel de una salchicha".

Schwarz, del Caltech (uno de los pioneros de la teoría), añade: "¡Debería haber sido camionero!"

Otros hablan de "agujeros negros con masa cero".

Jeffrey A. Harvey, de la Universidad de Chicago, exclamó:

"¿Eso significa que sus agujeros negros tienen masa cero? ¿Se mueven a la velocidad de la luz?"

"No, no tienen nada, ningún momento", responde Gary T. Horowitz, de la Universidad de California en Santa Bárbara.

"¡Oh, tonterías!" Ese fue Leonard Susskind, de Stanford.

"¡No tienen energía, ningún momento... no hay nada ahí!", protesta Harvey.

Strominger: "En algún lugar del universo podrían existir porciones de espacio en forma de pequeñas gotas, al entrar en las cuales los agujeros negros se transformarían en cuerdas, y viceversa. En nuestro entorno estas pequeñas gotas podrían parecer navegar en universos virtuales, que existirían por un período infinitesimal de tiempo, pues desaparecerían inmediatamente, antes de poder ser observados.

Susskind: "Personalmente creo que es un montón de basura".

En 1986 alguien pidió a un investigador que resumiera la "Teoría del Todo" en siete palabras, y respondió:

• Oh, Señor, ¿por qué me has abandonado?

Todo esto es interesante, pero no ha terminado, como podemos ver. Nunca en la historia de la física un cuerpo de teoría ha dado lugar a tales convulsiones como ahora, cuando se publican diez artículos sobre el tema cada día. Y no podemos decir si la montaña parirá un ratón o el ratón una montaña.