Algo

Según la teoría cuántica, el estado fundamental o estado de energía más baja de
un péndulo no es aquél en que está en reposo hacia abajo. Este estado tendría
simultáneamente una posición y una velocidad bien definidas, ambas de valor nulo.
Ello constituiría una violación del principio de incertidumbre, que prohibe la
medición precisa simultánea de la posición y la velocidad. Laincertidumbre en la
posición, multiplicada por la incertidumbre en el ímpetu (velocidad por masa) debe
ser mayor que una cierta cantidad, conocida como constante de Planck —un
número cuya escritura resulta demasiado larga, por lo cual utilizaremos para él un
símbolo. ‘th’
Así pues, el estado fundamental o estado de energía más baja de un péndulo no
tiene energía nula, como se podría haberesperado, sino que incluso en su estado
fundamental un péndulo o cualquier sistema oscilante debe tener una cierta
cantidad mínima de lo que se denomina fluctuaciones del punto cero. Estas implican
que el péndulo no apuntará necesariamente hacia abajo sino que habrá una cierta
probabilidad de hallarlo formando un pequeño ángulo con la vertical.
Análogamente, incluso en el vacío o estado deenergía más baja, las ondas de los
campos de Maxwell no serán exactamente nulas, sino que tendrán un tamaño
pequeño. Cuanto mayor sea la frecuencia (número de oscilaciones por minuto) del
péndulo o de la onda, mayor será la energía de su estado fundamental.
Cálculos de las fluctuaciones del estado fundamental de los camPOS de Maxwell y de
los electrones pusieron de manifiesto que la masa Yla carga aparentes del electrón
serían infinitas, en contra de lo que indican las observaciones. Sin embargo, en los
años 1940, los físicos Richard Feynman, Julián Schwinger y Shin'ichiro Tomonaga
desarrollaron un método consistente de eliminación o «sustracción» de estos
infinitos para quedarse sólo con los valores finitos observados de la masa y la
carga. Aún así, las fluctuacionesen el estado fundamental seguían causando
pequeños efectos que podían ser medidos y concordaban con las predicciones. Unos
esquemas de sustracción parecidos conseguían eliminar los infinitos en el caso de
los campos de Yang-Mills, en la teoría propuesta por Chen Ning Yang y Robert Mills.
Dicha teoría es una extensión de la teoría de Maxwell para describir las
interacciones de otras dosfuerzas llamadas fuerza nuclear fuerte y nuclear débil.
Sin embargo, las fluctuaciones del estado fundamental tienen efectos mucho más
serios en una teoría cuántica de la gravedad. De nuevo, cada longitud de onda
tendría una cierta energía en el estado fundamental. Como no hay límite inferior al
valor de las longitudes de onda de los campos de Maxwell, en cualquier región delespacio-tiempo habrá un número infinito de longitudes de onda y la energía del
estado fundamental será infinita. Puesto que la densidad de energía es, tal como la
materia, una fuente de gravitación, esta densidad infinita de energía implicaría que
en el universo hay suficiente atracción gravitacional para curvar el espacio-tiempo
en un solo punto, lo que evidentemente no ha sucedido.
Podríamosesperar resolver el problema de esta contradicción aparente entre la
observación y la teoría diciendo que las fluctuaciones del estado fundamental no
tienen efectos gravitatorios, pero ello no funciona. Podemos detectar la energía de
las fluctuaciones del estado fundamental en el efecto Casimir. Si tenemos un par de
placas metálicas paralelas y muy próximas entre sí, su efecto es reducirligeramente el número de longitudes de onda que pueden caber entre las placas con
respecto al número de longitudes de onda en el exterior. Ello significa que la
densidad de energía de las fluctuaciones del estado fundamental entre las placas,
aunque sigue siendo infinita, es inferior a la densidad de energía en el exterior de
las mismas, en una pequeña cantidad. Esta diferencia de...