A principios del siglo XX, Albert Einstein demostró que la gravedad es la curvatura del espacio y del tiempo. Poco antes, James Clerk Maxwell unificó la electricidad y el magnetismo en una sola teoría. Desde entonces, los físicos intentan entender cómo conviven estas dos fuerzas, especialmente en condiciones extremas, como en el interior de los agujeros negros o en los primeros instantes tras el Big Bang.
El nuevo trabajo toma las ecuaciones que relacionan la gravedad, el campo electromagnético y un campo escalar adicional (que modifica la intensidad de las interacciones) y plantea una pregunta inesperada: ¿se puede, en lugar de adivinar una solución, deducir su forma general? Resulta que sí. Las ecuaciones imponen condiciones estrictas. El espacio debe ser de Ricci plano, casi como el espacio plano ordinario, pero con posibles agujeros cuidadosamente dispuestos. Y la función principal a partir de la cual se construye la métrica debe ser armónica. Una función armónica se parece a una membrana de goma perfectamente tensada: toma valores prescritos en los bordes y permanece lo más suave posible en el interior.
Este enfoque explica por qué muchas soluciones conocidas, como las que describen varios agujeros negros en equilibrio, tienen un aspecto similar. No son casuales, sino que siguen la lógica interna de las ecuaciones. Los autores también examinaron el caso especial en el que la métrica depende solo de las coordenadas espaciales y encontraron allí otra restricción sobre las constantes de acoplamiento. Esto recuerda a un juego de construcción: las piezas básicas son las mismas, pero según cómo se ensamblen se obtienen objetos diferentes.
Ahora que se ha identificado el esquema general, se pueden buscar nuevas soluciones no al azar, sino de manera dirigida. Es como si, en lugar de probar todos los nudos posibles en una cuerda, comprendiéramos que la cuerda siempre se coloca de cierta manera cuando se tensa adecuadamente.
Las funciones armónicas tienen una propiedad: el valor en el centro de un círculo es igual al promedio sobre su borde. Por eso, si se calienta un aro, la temperatura en el centro de la membrana será el promedio de la temperatura del aro.