¿Por qué la debilidad relativa de la gravedad es un problema?

Question

En mis clases de física, recuerdo que me repitieron varias veces que la gravedad es una fuerza mucho más débil que las otras tres fuerzas fundamentales, y me dijeron que esto es un problema abierto en la física. Sin embargo, no entiendo por qué es un problema. No veo ninguna razón intrínseca por la que las cuatro fuerzas fundamentales deban tener fuerzas similares en primer lugar.

Entonces, ¿por qué es un problema el hecho de que la gravedad sea muchos órdenes de magnitud más débil que las otras fuerzas fundamentales?

_{Nota: He intentado leer el artículo de Wikipedia sobre el <a href="http://en.wikipedia.org/wiki/Hierarchy_problem">Problema de jerarquía </a>pero es demasiado técnico para mí.}

Answer 1

Veamos las fuerzas en la naturaleza, son cuatro por lo que sabemos (nótese que no soy muy preciso en los números que doy, pero para la comparación que hago es suficiente):

• la fuerza fuerte es muy fuerte, su constante de acoplamiento (que es una medida de su fuerza) es de aproximadamente 0,1
• la fuerza débil no es realmente tan débil. Se puede unificar con
• electromagnetismo, la fuerza que mejor conocemos. En conjunto, las interacciones electrodébiles tienen constantes de acoplamiento del orden de 0,01, unas 10 veces menos que la fuerza fuerte.

Por último tenemos la gravedad, que tiene una constante de acoplamiento en torno a $$0.000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 01 = 10^{-38}$$ Para las demás fuerzas, la naturaleza eligió valores de acoplamiento menores que uno, pero aún comparables. En el caso de la gravedad, la constante de acoplamiento es ridículamente pequeña (un imán se adhiere a tu nevera, aunque toda la masa de la misma tira de ella hacia abajo).

Hay intentos de explicar cómo esta constante de acoplamiento se hizo tan pequeña. En particular, las dimensiones adicionales dicen que la gravedad, a diferencia de las otras fuerzas, puede entrar en todas las dimensiones del espaciotiempo y, por lo tanto, sólo parece débil en nuestra perspectiva 4D, mientras que tiene una fuerza similar a la de las otras fuerzas en el panorama general.

Answer 2

No es un problema en el sentido de que moleste a nadie o cause problemas en ciertos cálculos. Sin embargo, en física nos gustaría averiguar si existe una explicación para ciertos fenómenos. En este caso, el fenómeno es que existe una enorme brecha entre las escalas de fuerzas de interacción de la gravedad y las demás fuerzas. Esto no tiene explicación en términos del modelo estándar y de la relatividad general, pero la pregunta de por qué esto es así podría responderse en un marco diferente. Esta cuestión también se conoce como el llamado "problema de la jerarquía".

Answer 3

Creo que estás "sacando conclusiones". La razón por la que la gravedad es "un problema abierto en la física" no es porque es varios órdenes de magnitud más pequeños que los otros. Sólo es un problema para los que intentan unificar gravedad con las otras tres fuerzas, para llegar a un TOE.

Answer 4

Entonces, ¿por qué el hecho de que la gravedad sea muchos órdenes de magnitud más débil que las otras fuerzas fundamentales es un problema

El problema no es que la gravedad sea una fuerza más débil, sino que el problema abierto es que actualmente no sabemos si existe alguna relación entre la fuerza gravitatoria y otras fuerzas y, probablemente, si somos capaces de ello, una nueva imagen y dimensión de todo, desde el micromundo hasta el macromundo, puede presentarse ante nosotros.