Intentando simplificar un poco para entender qué está pasando con los modelos cosmológicos.

 

Por qué los modelos alternativos no son aún la solución

 

Existen propuestas alternativas a la materia oscura, la energía oscura y el propio modelo ΛCDM sobre el origen, la historia y el futuro del universo. Cada uno de esos modelos se centran en resolver una o varias de las observaciones que ponen en tela de juicio al modelo ΛCDM y, por supuesto, como tales las resuelven. Sin embargo, la Cosmología sigue usando ΛCDM como nuestra visión actual del universo, su composición, su evolución y su historia. ¿Por qué? ¿Acaso los astrónomos y cosmólogos son testarudos e insisten en un modelo equivocado? No y la razón es bien simple, ΛCDM sigue siendo la única forma de explicar la mayoría de las observaciones pasadas y actuales, en cambio los modelos alternativos aún deben superar pruebas observacionales que ΛCDM ya ha superado con éxito. ¿Eso significa que este es el modelo “correcto” del universo, que este es el modelo que nos da la imagen verdadera del mismo? No, al menos no necesariamente, pues se debe hacer correcciones al mismo que le permitan superar algunas observaciones recientes, sobre todo del JWST y también ahora del DESI, sin contar la existencia de La Gran Muralla y algunos Grandes Vacíos, amén que no sabemos aún resolver el problema de los ciento veinte órdenes de magnitud de error en el cálculo de la energía de vacío que, según el modelo, explica la constante cosmológica y nuestra actual casi completa ignorancia sobre qué cosa es la energía oscura, o qué es propiamente la materia oscura. Son muchas inconsistencias, sin embargo, son menos las inconsistencias de ΛCDM que las de los modelos alternativos.

En síntesis, sabemos mucho sobre el universo y la cantidad de datos se multiplica incesantemente, pero en realidad podemos decir que sabemos muy poco, casi nada de él. Parece un contrasentido, pero no lo es. Nuestro conocimiento ha aumentado exponencialmente, pero eso como siempre, ha aumentado dramáticamente también la cantidad y profundidad de las preguntas que aún se nos plantean por resolver.

¿Algún día podremos comprender el cosmos de forma total? En realidad, ni siquiera eso sabemos. Como bien dijo Carl Sagan, el universo no está obligado a ser comprensible para los humanos.

Modelo de luz cansada más constantes de acoplamiento covariantes (CCL)

 

Dice Rajendra Gupta.

“El JWST está desafiando el modelo CDM estándar. En este artículo, hemos intentado demostrar que una extensión del modelo CDM con una constante cosmológica dinámica, al hibridarse con el concepto de luz y parametrizarse con datos de Pantheon+, proporciona un modelo, denominado CCC+TL, compatible con las observaciones del espacio profundo del JWST sobre los tamaños angulares de galaxias de alto corrimiento al rojo. Este modelo extiende el tiempo cósmico, especialmente a altos corrimientos al rojo, para permitir la formación de galaxias grandes. Elimina la necesidad de ajustar los modelos existentes para producir dichas estructuras en el universo temprano, resolviendo así de forma satisfactoria el problema de las galaxias tempranas.

El modelo CCC+TL resuelve el problema de la "imposibilidad de una galaxia temprana" sin requerir la existencia de agujeros negros primordiales, ni un espectro de potencia modificado, la rápida formación de estrellas masivas de población III, ni tasas de acreción superiores a Eddington. El modelo CCC podría interpretarse como una extensión del modelo ΛCDM con una constante cosmológica dinámica.”

No es un modelo estándar ni aceptado como reemplazo de ΛCDM. Es una propuesta alternativa activa de Gupta. Él y colaboradores han seguido publicando extensiones: BAO, CMB sound horizon, curvas de rotación, formación de galaxias, lente gravitacional, DESI y BBN. Incluso en trabajos favorables al modelo se reconoce que debe superar pruebas críticas como el espectro completo del CMB, nucleosíntesis primordial y otras observaciones de precisión.

La diferencia conceptual con Zwicky es esta. Según Zwicky el redshift (corrimiento al rojo) es causado por la “luz cansada”. Según Gupta, el corrimiento al rojo es originado por una expansión CCC (por constantes de acoplamiento covariantes), en buen romance, constantes que no son constantes, sino que cambian en el tiempo, me refiero a constantes universales, como la velocidad de la luz, la constante de gravitación universal, por ejemplo, más la luz cansada. La luz cansada es, ni más ni menos, que la idea (traducida en ecuaciones) de que la luz pierde energía a medida que recorre grandes distancias en el espacio. Y además, en el modelo de Gupta, las constantes dimensionales varían mediante una función f=f(t).

Por eso el modelo de Gupta no es simplemente “luz cansada moderna”, sino un modelo híbrido que implica expansión modificada, constantes covariantes y una pequeña contribución tired light.

Cómo la cuántica puede ayudar a entender la expansión y la gravitación a nivel cósmico.

 

En setiembre y octubre del 2025 Kyoung Yeon Kim y Benjamin Koch y su equipo publicaron, respectivamente, dos artículos complementarios sobre un enfoque nuevo de la Mecánica Cuántica, que en principio no sólo se orienta a ligarla con la Teoría de la Relatividad General, sino que resuelve, al menos en principio, problemas muy disímiles y elimina directamente otros como, por ejemplo, la catástrofe de los 120 órdenes de magnitud en la Cosmología, al explicar a partir de efectos cuánticos la dilatación del vacío que provoca la aceleración de la expansión del universo, eliminando así la necesidad de un tal ente como la energía oscura. Este enfoque se fundamenta en el artículo de Koch en construir una métrica del espacio-tiempo fundada, o condimentada, con características cuánticas. Cuantizar la métrica.

Intentaré entender y explicar un poco cuáles son las ideas fundamentales de tal enfoque, cómo y por qué resolvería muchos problemas de la Cosmología y cuáles son, además, los puntos clave que lo vuelven tan interesante y prometedor desde mi punto de vista.

Comenzaré por el planteo de Koch.

Ecuación de la q-désica

La ecuación q-désica se escribe, en su forma general, como

donde  

es el valor esperado del operador conexión de Christoffel, en lugar del símbolo clásico construido solo a partir de una métrica clásica. Esa es justamente la idea central del formalismo de q-désicas. En ese formalismo, en general no hay una única “métrica correspondiente” a la q-désica. La razón es que la q-désica se define con la conexión promediada

 ,

y no como la geodésica de una métrica clásica efectiva

 .

Pero, si se da el caso de que

Las geodésicas y las q-désicas coinciden. La idea es que para objetos no lineales, “promediar después” no da lo mismo que “reemplazar primero por el promedio”. Esto permite construir una métrica de la forma

Que en la aproximación citada arriba, se reduce a la métrica de Schwarzchild y por lo tanto explica los mismos fenómenos de igual manera.

¿Qué permite hacer esta métrica, si la sustituimos por la métrica usual?

Ha introducido una métrica de origen cuántico que luego funciona dentro de la TRG para calcular trayectorias de cuerpos en campos gravitatorios, algo que no es posible a partir de las geodésicas que resuelven las ecuaciones clásicas de la TRG y las llama q-désicas (podrían entenderse como geodésicas cuánticas, ya que la q proviene de quantum).

Paralelamente, Yeon Kim enlaza la Cuántica con la Relatividad General, pero desde otro punto y con otra estructura matemática, pero emparentado con Koch.

Kim sí está trabajando en la misma dirección física general que Koch pues ambos intentan mostrar que la dinámica “clásica” observada puede recibir correcciones de origen cuántico-gravitatorio y que esas correcciones podrían dejar huellas astrofísicas y cosmológicas medibles. En Koch, esas correcciones aparecen al reemplazar la conexión clásica por el valor esperado del operador conexión, lo que lleva a las q-désicas. Pero Kim no está simplemente “aplicando la ecuación q-désica de Koch” para resolver casos concretos. Por lo que se ve en su artículo y en su explicación pública, su marco parte de otro lado, la ecuación de Wigner–Moyal en espacio de fases,

Que cuando

Hace que el corchete

Volviendo a la Mecánica clásica. Señala la dependencia de las correcciones cuánticas para la resolución, y hace una interpretación en la que la gravedad regula esa resolución parcial, conectando así efectos cuánticos, relatividad, decoherencia efectiva y fenómenos atribuidos a materia oscura y energía oscura.

Koch modifica la ley de movimiento en el espacio-tiempo cuántico a nivel geométrico, con

en lugar de

 y obtiene q-désicas.

Kim propone un esquema donde las correcciones cuánticas relativistas emergen desde la formulación Wigner–Moyal y una resolución, granularidad controlada por el potencial gravitatorio y desde ahí intenta reconstruir gravedad efectiva, rotación galáctica y expansión acelerada. En Kim la decoherencia o al menos la transición cuántico-clásica está mucho más al frente del discurso, él habla de regímenes dependientes de resolución y de una transición hacia dinámica clásica a grandes distancias o con resolución reducida.

 
En Koch, el foco principal no es la decoherencia como mecanismo, sino la diferencia entre usar directamente operadores geométricos promediados y construir primero una métrica efectiva clásica.

Kim y Koch son dos intentos emparentados de extraer correcciones observables a la dinámica clásica desde ingredientes cuánticos, pero lo hacen con lenguajes y estructuras matemáticas distintas. Koch trabaja desde geometría cuántica y q-désicas; Kim desde Wigner–Moyal, resolución, gravedad efectiva y una lectura ligada a decoherencia y la transición clásico-cuántica.

Fuentes

·       Geodesics in quantum gravity, Benjamin Koch , Ali Riahinia  and Angel Rincon

·       Relativistic quantum corrections to classical dynamics as an alternative to dark matter and dark energy, Kyoung Yeon Kim

·       Resolving the Quantum Measurement Problem through Leveraging the Uncertainty Principle, Kyoung Yeon Kim

·       Chatgpt

·       JWST early Universe observations and CDM cosmology, Rajendra P. Gupta.