Brian Greene dice que la Teoría de Cuerdas es aún científica incluso si no es falsable.
En la década de 1960, el físico italiano Gabriele Veneziano desarrolló una teoría para explicar el funcionamiento interno del átomo y falló – al principio. Ahora, muchos científicos creen que una versión mejorada de su conjetura, conocida como Teoría de Cuerdas, puede hacer mucho más que simplemente explicar el átomo. Podría ser la esquiva Teoría del Todo, un conjunto de leyes universales que gobiernan todas las cosas, desde el quark más pequeño en el átomo al mayor cúmulo de galaxias, desde el Big Bang hasta el presente.
La Teoría de Cuerdas explica qué podrías ver si aumentas sin límite, más allá de las células que componen tu cuerpo, de los átomo que forman esas células, de los electrones y gluones de los que están hechos esos átomos, hasta la escala de una quintillonésima de centímetro. A ese nivel, de acuerdo con la teoría, están las bases de todas las partículas y fuerzas del universo: unas hebras de energía unidimensionales, o “cuerdas”, vibrando en nueve dimensiones. Esto parece ir totalmente contra el sentido común, pero muchos científicos concuerdan en que es la aproximación más prometedora para explicar las leyes de la física.
El físico de la Universidad de Columbia, Brian Greene, se ha convertido en la cara pública de la Teoría de Cuerdas. Ha proporcionado una visión del interior de la topología de esas dimensiones adicionales, y en 1999 presentó la teoría a los no científicos en un libro que se convirtió en un éxito de ventas, El Universo Elegante. En 2008 co-fundó el Festival Mundial de Ciencia, un evento anual que reúne a científicos, artistas y gente común que simplemente está interesada en las grandes cuestiones del universo. Greene charló con DISCOVER sobre cómo ha evolucionado la Teoría de Cuerdas, los intentos de encontrar pruebas que la apoyen a través de experimentos, y los retos de hacer que la ciencia sea emocionante para el público general.
¿Cuál es el principal problema que trata de resolver la Teoría de Cuerdas?
Nuestra actual teoría de la gravedad – la Teoría de la Relatividad General de Einstein — y nuestra actual teoría del comportamiento de los átomos y partículas subatómicas — la Mecánica Cuántica – funcionan fantásticamente bien en sus dominios respectivos: la relatividad general para las cosas grandes, y la mecánica cuántica para las pequeñas. Pero cuando tratas de unir las dos, hay una incompatibilidad, una hostilidad. Es incómodo tener dos leyes de la física, cada una afirmando que la otra no funciona, en cierto sentido. En realidad, ambos conjuntos de leyes están pensadas para funcionar en todas partes.
¿Cómo crea la Teoría de Cuerdas una única visión del mundo que se aplica en todas partes – y qué es exactamente una cuerda, en cualquier caso?
La idea fundamental es que los constituyentes elementales de la materia – electrones, quarks y demás – podrían no ser puntos sin tamaño, que es la imagen tradicional, sino pequeños filamentos. Podrían existir en pequeños lazos de filamentos – diminutos bucles de energía – o pequeños pedazos de energía, cuerdas abiertas, como las llamamos. Cuando se miró detenidamente a las matemáticas que gobiernan el movimiento de estos filamentos, se encontró, sorprendentemente, que las matemáticas no funcionan en un universo que sólo tiene tres dimensiones del espacio. Requerían nueve dimensiones, y cuando añades el tiempo tienes 10 dimensiones, lo cual es una idea completamente extravagante. No obstante, es una idea que los teóricos de cuerdas se toman en serio, debido a que aquí es donde las matemáticas mandan, y las matemáticas se han mostrado a sí mismas como una quía segura sobre cómo funciona el uiverso.
¿Cómo podemos imaginar estas dimensiones extra, y cómo se manifestaría en nuestro mundo aparentemente tridimensional?
La forma y tamaño de las dimensiones extra afectarían a las propiedades de las partículas. Por lo que si me preguntas, “¿Por qué el electron tiene una masa o carga concreta?”, la respuesta en la Teoría de Cuerdas sería: debido a que las dimensiones extra tienen la forma que tienen. Un electrón pesa lo que pesa debido a que tiene una cierta energía interna, y esa energía, de acuerdo con Einstein equivale a mc2. La energía depende de cómo puede vibrar esta pequeña cuerda, y la cuerda vibra de una forma que depende de su entorno, por lo que depende de la forma de las dimensiones extra. El sueño en la década de 1990 era encontrar la forma de las dimensiones extra y calcular los valores de todas esas propiedades que los experimentadores han encontrado.
¿Cuál es el estado actual de la investigación en la Teoría de Cuerdas?
Tenemos un rango de posibilidades para la forma de las dimensiones extra. Tenemos, de hecho, catálogos de formas. Literalmente, podría escribir un libro y pasar página tras página y mostrarte distintas formas para las dimensiones extra que se han determinado como matemáticamente posibles. El problema es que no sabemos qué página es la correcta, y el número de páginas ha crecido fantásticamente en los últimos años. Hay del orden de al menos 10500 páginas diferentes actualmente [un número que deja pequeño el de partículas en el universo], y cuando te enfrentas a un libro con tantas páginas, alguna gente lo tira con disgusto. Otros dicen que puede que todas esas formas estén en distintos universos. Esta es la aproximación más reciente y controvertida que se ha estado siguiendo.
Entonces, ¿podría haber una multitud de universos, cada uno correspondiendo a una solución distinta o “página” de la Teoría de Cuerdas?
Como científicos seguimos todas los caminos prometedores, y hay razones para sospechar que nuestro universo puede ser uno de muchos – una única burbuja dentro de un baño de espuma de otros universos. Y entonces puedes imaginar que tal vez estas distintas burbujas tienen distintas formas para sus dimensiones extra. Esto sugiere un paisaje de distintos universos con distintas formas de sus dimensiones extra y, por tanto, diferentes propiedades dentro de esos universos. De ser cierto, nuestro universo sería uno entre muchos, y entonces la cuestión sería por qué estamos en éste y no en otro.
Uno de sus hallazgos está ayudando a los científicos a dar sentido a esas dimensiones extra y otros universos, ¿no es así?
Encontramos que la geometría clásica, del tipo que aprendes en la escuela, colapsa a escalas extremadamente pequeñas. En lugar de ésta, aparece la geometría cuántica, en la que, por ejemplo, puede haber dos formas distintas para las dimensiones extra que, no obstante, arrojan la misma física. En otras palabras, puede haber dos formas distintas desde la perspectiva de un matemático clásico, pero cuando las vestimos con sus propiedades cuánticas se hacen idénticas. Lo que realmente nos entusiasmó era que los cálculos tremendamente complejos enmarcados en el lenguaje relevante a una forma, se hacían simples cuando se rehacían usando la otra. A la gente le gusta hablar de que los esquimales tienen 20 palabras para la nieve y el hielo. Podríamos necesitar un párrafo o un libro para tratar de describir esas distinciones, debido a que nuestro lenguaje no está configurado para describirlas. De forma similar, con estas formas, básicamente estamos reescribiendo cosas de un lenguaje a otro, y de pronto una descripción torpe y tosca se convierte en pulcra, elegante y completamente resoluble.
Los críticos de la Teoría de Cuerdas dicen que no es científica debido a que no es falsable. ¿Cómo podemos evaluar la Teoría de Cuerdas?
La falsabilida de una teoría es algo genial, pero una teoría puede seguir siendo respetable incluso si no es falsable, siempre que sea verificable. Hay aspectos de una teoría que puedes buscar y confirmar, y esa es otra forma de ganar confianza en ella. Por ejemplo, es realmente difícil falsar la afirmación de que hay vida en otro planeta, pero puedes verificarlo encontrando un ejemplo. Nosotros esperamos que ciertas características de la Teoría de Cuerdas sean confirmables.
¿Qué tipo de cosas está buscando?
En el Gran Colisionador de Hadrones en Ginebra, hay características de la Teoría de Cuerdas que pueden dar como resultado datos que no tienen otra explicación natural. Por ejemplo, la Teoría de Cuerdas sugiere que debería haber una clase de partículas llamadas supersimétricas [cada partícula tiene una partícula compañera], y nunca las hemos visto antes. Si las vemos, no demostraría que la Teoría de Cuerdas es correcta, pero sería una prueba circunstancial sólida, debido a que su hogar más natural es la Teoría de Cuerdas. También hay una remota posibilidad de que los científicos encuentren pruebas de dimensiones extra en el LHC. La Teoría de Cuerdas no es la única teoría que puede acomodar dimensiones extra, pero ciertamente es una que lo demanda y lo requiere.
¿Cómo intentan los físicos encontrar dimensiones extra?
Cuando colisionan dos protones, como se hará frecuentemente en el LHC, parte de los restos creados en la colisión podrían ser expulsados fuera de nuestras dimensiones comunes y lanzados hacia las otras. Podríamos notarlo detectando una pérdida de energía en nuestras dimensiones. La energía aparentemente desaparecería, pero en realidad simplemente va a un lugar a los que nuestros detectores no tienen acceso directo.
Si hoy encontrases, de alguna forma, que la Teoría de Cuerdas está equivocada, ¿cómo te sentirías respecto a tu trabajo de los últimos 25 años?
Si fuese falsa por un error virtual o real que hemos pasado por alto durante 25 años, me sentiría bastante mal. Pero eso es improbable – casi imposible – diría. Lo más probable es que aprendamos que la teoría es, tal vez, incapaz de describir la física tal y como la conocemos. Lo importante es el progreso, y si podemos comprender por qué la Teoría de Cuerdas ha fracasado, eso será un progreso. No el progreso que hubiésemos esperado, pero progreso no obstante, y así es como funciona la ciencia.
¿Qué confianza tiene en que la Teoría de Cuerdas es correcta?
En una ocasión estaba escuchando un programa de radio y se me describió como un creyente en la Teoría de Cuerdas. Casi me caigo al suelo debido a que no “creo” en la Teoría de Cuerdas. No creo en nada hasta que no se demuestre experimentalmente. Siento que la Teoría de Cuerdas es nuestra mejor esperanza para hacer progresos en unificar la gravedad y la mecánica cuántica. Además, he quedado espectacularmente impresionado en los últimos 20 años con el progreso que ha hecho la Teoría de Cuerdas. Pero eso no es una prueba, y por tanto no creo en ella. Hay una gran cantidad de ideas interesantes que merecen atención, y, a veces, décadas de atención, debido a que tienen esa capacidad de hacer progresos en cuestiones profundas aún sin resovler. Pero eso no significa que creas que las ideas son correctas. Si quieres usar la palabra creer, simplemente creo que es la mejor aproximación que tenemos.
Usted es el autor de un libro éxito de ventas y co-fundador de un popular festival de ciencia. ¿Cómo aborda la tarea de lograr que la gente se interese en algo tan esotérico como la Teoría de Cuerdas?
Creo que mucha gente tuvo experiencias en la escuela donde la ciencia era aprender detalles o completar cálculos rigurosos que puede que no estén alineados con su personalidad. Lo que se pasó por alto es que esos detalles son finalmente usados por la ciencia para abordar grandes preguntas que nos importan a todos: ¿De dónde vino el universo? ¿De dónde llegó la vida? ¿Todo terminará finalmente? Creo que los estudiantes, a menudo, debido a la forma en la que se enseña, se pierden la parte interesante de la historia y se les lleva a través de los detalles, dejando un mal sabor de boca. Tracy Day y yo creamos el Festival Mundial de Ciencia para esquivar las estructuras existentes y crear lugares donde la gente, guiada por verdaderos científicos, pueda sumergirse en las fantásticas historias de la ciencia y sus grandes ideas. No me interpretes mal, los detalles sin importantes, pero la gente nunca querrá saber los detalles a menos que puedan centrarse en las grandes ideas.
Autor: Andrew Grant
Fecha Original: 9 de marzo de 2010
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[...] El hombre que agarró todas las cuerdas http://www.cienciakanija.com/2010/03/10/el-hombre-que-agarro-todas-… por Milhaud hace 3 segundos [...]
Bueno dile tú a Motl ( http://motls.blogspot.com/ ) que lo que él hace no es ciencia verás lo que te contesta xD
La TSC es de momento una interesante teoría matemática que ha dado aplicaciones en otros campos de la ciencia gracias al aparato matemático desarrollado en ella, como es el caso de estudiar los espacios anti-de Sitter y la correspondencia AdS/CFT.
“La falsabilidad de una teoría es algo genial, pero una teoría puede seguir siendo respetable incluso si no es falsable, siempre que sea verificable.”
El quid de la cuestión es que sea verificable al menos en algunas de sus hipótesis y ahora mismo los físicos de cuerdas se aferran al clavo ardiendo de encontrar la supersimetría (o indicios de ésta) en el LHC. Pero con tanto retraso y tal la cosa parece que va para largo.
Usted dice: “La falsabilidad de una teoría es algo genial, pero una teoría puede seguir siendo respetable incluso si no es falsable, siempre que sea verificable.”
Pues eso no puede ser: si no es falsable no es verificable y si es verificable es falsable. Por definición.
No tiene por qué. La falsabilidad de una hipótesis radica en ser capaz de diseñar un experimento que demuestre que es incorrecta. En cambio la verificabilidad propone un experimento que demuestre que es cierto. Yendo al ejemplo que pone Greene, la vida en el universo, tenemos que es verificable, pero difícilmente falsable.
Para verificar que existe vida en el universo, más allá de la Tierra, simplemente debemos encontrar un ejemplo de dicha vida. En cambio, para falsar la proposición, esto es, que no existe vida fuera de la Tierra, debemos escudriñar palmo a palmo todo el universo buscando vida y, una vez terminado, volver a empezar, por si acaso se ha generado vida en algún otro punto durante el tiempo que llevó la búsqueda. Para verificar sólo necesitamos una muestra que confirme la hipótesis, para falsar, necesitamos eliminar todas las alternativas posibles.
Pues me imagino entonces que alguien intente aseverar la falsibilidad de la teoría de cuerdas demostrando que no existen dimensiones extra; creo que eso sería mucho más difícil aún que su verificación, siendo esta casi imposible por el momento.
Posiblemente la existencia de otras dimensiones no se pueda demostrar nunca salvo por sus efectos en la materia, lo que por otra parte no deja de ser la norma común, ya que en numerosos casos sabemos los efectos físicos que se producen, pero no su esencia, que motiva y determina la acción.
Estimado Vicente, tienes razon en lo que dices pero ten en cuenta que el no ha dicho eso si no que corresponde a una traduccion, es imposible que un fisico de ese nivel cometa un error tan infantil, te recomeinendo que leas la verdadera entrevista en ingles, pero no la traduzcas sino leela pensando en ingles.
El amigo Lubos no desperdiciaría una ocasión tan manifiesta de soltar alguna soflama
La investigación en Teoría de Cuerdas lleva décadas de desarrollo, supongo que no les importará esperar unos años más. En cualquier caso, sospecho que ya sean positivos o negativos los resultados en el LHC, no abadonarán sus hipótesis tan fácilmente.
[...] Entrevista a Brian Greene, defensor de la teoría de cuerdas http://www.cienciakanija.com/2010/03/10/el-hombre-que-agarro-todas-… por Cheluman hace 3 segundos [...]
Es cierto que hace ya algún tiempo que algunos físicos (incluso algunos teóricos que están involucrados en la investigación o formulación de la dichosa teoría) están preocupados por el cariz que algunos de sus colegas más prominentes le están imprimiendo a sus postulados. De hecho la semana pasada un físico me decía, bastante cabreado, que para algunos se estaba convirtiendo en una especie de religión.
Por eso no me extraña la pregunta del periodista.
Y también es cierto que no ha habido ninguna constatación empírica de la teoría (por dejar a un lado la polémica entre falsabilidad y verificabilidad) y sí mucha gente involucrada en ella. ¿Qué ocurriría si se demostrara incompleta o, incluso falsa?. No se me ocurre dudar de la calidad científica de los que la investigan y desarrollan, pero me pregunto si están preparados para un bofetón de ese tipo y, sobre todo, ¿qué harían después?
Saludos,
Rocket
Siempre se habla de reconciliar la cuántica y la relatividad. Pero en eso las cuerdas no están solas.
Puesto que busca lo mismo debería de encontrar puntos de convergencia con la teoría cuántica de bucles, que parece que está teniendo un cierto éxito.
¿Existen conceptos de una que puedan encontrar acomodo en la otra? ¿Se trabaja en este sentido?
Siempre me pareció que las cuerdas vibrando se parecen mucho a las ondas, y que esta teoría en el fondo lo que hace es extender el campo de aplicación de las ondas a sitios a los que nunca había llegado.
No acabo de entender las razones por las que el entrelazamiento cuántico no puede estar provocado por las dimensiones ocultas. Me encantaría que la teoría de cuerdas diera una respuesta a estos fenómenos que hoy se explican en base a unos conceptos de no-localidad que no se muy bien que significan. ¿Queda alguna esperanza en este sentido?
El articulo esta, como todos los que se introducen en los enigmas de la Fisica, muy bien para hacernos pensar y, solo hecho de menos algunos nombres que han sido precursores de todo este movimiento de la teoria de cuerdas (de mas altas dimensiones) en la que, los pioneros fueron Kaluza y Klein cuando elevaron una teoria a la 5ª dimension y unificaron la Gravedad de Einstein con el Electromagnetismo de Maxwell.
Se lee a unos y a otros, cada cual exponiendo sus diversas ideas y, desde luego, llego a la conclusion de que, falsable o no falsable, la Teoria de cuerdas (con todas sus versiones de supergravedad, supersimetria, cuerdas y supercuerdas, la cuerda heterotica, la Teoria M, etc.), es una buena y profunda idea que, elaborada por muchos aun esta en esa fase de embrion avanzado que no llega a balbucir ni una palabra.
Se me ocurre pensar que, el mismo exceptismo se encontró A. Einstein, en su tiempo, al formular sus famosas teorías relativistas y, sin embargo, nos trajo hasta aquí. Y, el (Einstein), al igual que todos los fisicos de la teoria de cuerdas, se apoyo en otros muchos hasta llegar al final. Ahora, en esta “nueva” Teoria del Todo, la cosa es algo mas peliaguada, ya que, ni tenemos las matematicas necesarias para desarrollarma ni tenemos las energias que serian precisas para comprobarla que, segun dicen los expertos, seria del orden de la energia de Planck, algo impensable en muchos siglos.
No parece que se pueda hacerse una valoración adecuada de estas cuestiones sin mencionar el papel concreto de Edgard Witten y otros (en el articulo no se ven por ninguna parte). Él es aceptado generalmente como la figura con más responsabilidad en la dirección de la investigación en la teoría de cuerdas (y la teoría M) desde finales de la década de los 80.
Ha tenido un papel primordial en el lanzamiento de la “segunda revolución en supercuerdas” en 1.995, pero ya entonces había establecido su preeminencia al iniciar varios desarrollos importantes en la teoría de cuerdas, y en muchas otras áreas que tienen cierta relación (no siempre obvia) con la teoría de cuerdas. Sin duda Witten, ha sido, hasta el momento, el mejor conductor de la teoría de cuerdas.
Es interesante que en un nuevo trabajo que parece bastante importante Witten haya vuelto a consideraciones dentro de un espaciotiempo 4-dimensional estándar (aunque sigue habiendo súpersimetría). Combinando ideas de la teoría de twistores y la teoría de cuerdas, Witten es capaz de obtener algunos resultados fascinantes concernientes a las interacciones de Yang-Mills de varios gluones. Este trabajo es particularmente importante desde una perspectiva orientada a los twistores, y muy bien podría llevar a nuevos desarrollos.
La calidad de los logros intelectuales de Witten es extraordinaria. Se puede comentar, por ejemplo, sobre los seminarios de matemáticas de Oxford (en la serie de geometría y análisis), en los que se ha anunciado algún enfoque nuevo y muy original de algún problema, y ha resultado que la idea seminal procedía en realidad de Witten. A menudo, tales enfoques han abierto un nuevo campo, donde estas ideas imprevistas y nuevas han arrojado un potente fogonazo de luz original sobre problemas matemáticos difíciles (a veces problemas que previamente parecían intratables).
Sin duda, Witten posee una extraordinaria intuición y unos conocimientos matemáticos que sobrepasan a los de primer orden, su medalla Field, de 1.990, es más que justificada. Sin embargo, sus capacidades, según las ideas que expone, están mas cerca de la observación profunda de la Naturaleza. Si él tiene razón, entonces quizá este sea uno de los argumentos más contundentes para aceptar sus opiniones de que la súpersimetría y la teoría de cuerdas encuentran un profundo favor en la Naturaleza. Por otra parte, ¡quizá sea un matemático más notable de lo que él mismo admite!
De todas las maneras, soy partidario de no apostarlo todo al mismo caballo, está claro que la teoría de cuerdas me encanta y sus perspectivas futuras me entusiasman. Sin embargo, no quiero descartar otros caminos, otras ideas, otros puntos de vista dirigidos en otras direcciones porque ¿dónde está la verdad?
Una cosa que llama poderosamente la atencion es que, cuando los fisicos estan desarrollando las matematicas de la nueva Teoria de 11 dimensiones, sin que las llame nadie, alli aparecen como por arte de magia, las ecuaciones de campo de la Relatividad General de Einstein, y, tal maravilla esta dada por el simple hecho de que la Teoria de la Relatividad General subyace en la Teoria de Cuerdas. ?Es un indicio de su veracidad?
Otra cuestion que tampoco se puede despreciar ni dejar de mencionar aqui es que, tanto Einstein primero como Kaluza y todos los vinieron detras despues, para desarrollar la teoria se tuvieron que agarrar al Tensor metrico de Riemann.
Esta claro que Witten lleva razon cuando nos dice que esta teoria se adelanto a su tiempo.
El mismo Brian Greene, en el prologo de su libro El universo elegante, se refiere y menciona de manera expresa: “Durante los últimos treinta años de su vida, Albert Einstein buscó incesantemente lo que se llamaría una teoría unificada de campos, es decir, una teoría capaz de describir las fuerzas de la naturaleza dentro de un marco único, coherente y que lo abarcase todo.”
Einstein (que dicho sea de paso no era lo que se dice un gran matemático), no poseía la herramienta necesaria para profundizar en tal empresa, la topología y las matemáticas que se utilizan en esta nueva teoría que llamamos de cuerdas, ponen de punta los pelos de las cejas a muchos científicos y, sólo unos pocos de ellos, están en posesión de manejarlas, tal es la complejidad de la que estamos hablando.
En la página 393 de su libro, Greene nos habla de la Teoría M y también de E. Witten (entre otras muchas cosas) y, nos llevas a la irremediable conjunción que finalmente se busca para unificar la Teoría de Einstein con la de Planck, es decir, la Relatividad General (La Gravedad) con el Cuanto de acción, h (La Mecánica cuántica) que, de momento, cuando los físicos intentan univerlas y aunque para ello formulen racionales planteamientos, el resultado es siempre el mismo: un galimatias que nadie puede entender.
Muchas veces, algunos olvidan que las fuerzas de la naturaleza que gobiernan la electricidad, el magnetismo, la radiactividad y las reacciones nucleares están confinadas a un “mundobrana” tridimensional, mientras que la gravedad actúa en todas las dimensiones y es consecuentemente más débil. Se pudo construir el Modelo Estándar y no se pudo incluir la Gravedad, ¿Por qué la Gravedad se resiste a estar en unión de las otras fuerzas? Esa es, precisamente, unas de las preguntas que quiere contestar la teoría de cuerdas.
Todas las soluciones que buscamos parecen estar situadas en teorías más avanzadas que, al parecer, sólo son posibles en dimensiones superiores, como es el caso de la teoría de supercuerdas situada en 10, 11 ó 26 dimensiones. Allí, si son compatibles la relatividad y la mecánica cuántica, hay espacio más que suficiente para dar cabida a las partículas elementales, las fuerzas gauge de Yang-Mill, el electromagnetismo de Maxwell y, en definitiva, al espacio-tiempo y la materia, la descripción verdadera del universo y de las fuerzas que en él actúan.
Científicamente, la teoría del hiperespacio lleva los nombres de Teoría de Kaluza-Klein y supergravedad. Pero en su formulación más avanzada se denomina Teoría de Supercuerdas, una teoría que desarrolla su potencial en nueve dimensiones espaciales y una de tiempo: diez dimensiones. Así pues, trabajando en dimensiones más altas, esta teoría del hiperespacio puede ser la culminación que conoce dos milenios de investigación científica: la unificación de todas las fuerzas físicas conocidas. Como el Santo Grial de la Física, la “teoría de todo” que esquivó a Einstein que la buscó los últimos 30 años de su vida.
Durante el último medio siglo, los científicos se han sentido intrigados por la aparente diferencia entre las fuerzas básicas que mantienen unido al cosmos: la Gravedad, el electromagnetismo y las fuerzas nucleares fuerte y débil. Los intentos por parte de las mejores mentes del siglo XX para proporcionar una imagen unificadora de todas las fuerzas conocidas han fracasado. Sin embargo, la teoría del hiperespacio permite la posibilidad de explicar todas las fuerzas de la naturaleza y también la aparentemente aleatoria colección de partículas subatómicas, de una forma verdaderamente elegante.
En esta teoría del hiperespacio, la “materia” puede verse también como las vibraciones que rizan el tejido del espacio y del tiempo. De ello se sigue la fascinante posibilidad de que todo lo que vemos a nuestro alrededor, desde los árboles y las montañas a las propias estrellas, no son sino vibraciones del hiperespacio. Así nos lod dice Michiu Kaku en su magnifico libro.
Está bien en buscar la solución a los problema que las teorías vigentes hoy, no pueden solucionar y, desde luego, las muchas respuestas que necesitamos a las muchas preguntas planteadas que nadie sabe contestar, podrían estar encerradas dentro de las supercuerdas y, no sería de extrañar que el LHC, nos pueda dar alguna noticia de esa supersimetría que nos acercaría a la nueva teoría.
Hace tiempo que los físicos tratan de mejorar el Modelo Estándar con otras teorías más avanzadas y modernas que puedan explicar la materia y el espacio-tiempo con mayor amplitud y, sobre todo, incluyendo la gravedad. Así que retomando la teoría de Kaluza de la quinta dimensión, se propuso la teoría de supergravedad en 1.976 por los físicos Daniel Freedman, Sergio Ferrara y Peter van Nieuwenhuizen, de la Universidad del Estado de Nueva York en Stoney Brook que desarrollaron esta nueva teoría en un espacio de once dimensiones.
Para desarrollar la superteoría de Kaluza-Klein en once dimensiones, uno tiene que incrementar enormemente las componentes del interior del Tensor métrico de Riemann (que Einstein utilizó en cuatro dimensiones, tres de espacio y una de tiempo para su relatividad general y más tarde, Kaluza, añadiendo otra dimensión de espacio, la llevó hasta la quinta dimensión haciendo así posible unir la teoría de Einstein de la gravedad, con la teoría de Maxwell del electromagnetismo), que ahora se convierte en el supertensor métrico de Riemann.
Esta nueva teoría de supergravedad pretendía la unificación de todas las fuerzas conocidas con la materia, y, como en un rompecabezas, encajarlas en el Tensor de Riemann tan solo con elevar el número de dimensiones que exigía más componentes y nos daba el espacio necesario para poder ubicar en sus apartados correspondientes, todas las fuerzas fundamentales y también la materia, la que podía satisfacer, casi en su totalidad, el sueño de Einstein.
“La supergravedad casi consigue satisfacer el sueño de Einstein de dar una derivación puramente geométrica de todas las fuerzas y partículas del universo. Al añadir la supersimetría al Tensor métrico de Riemann, la métrica se duplica en tamaño, dándonos la supersimetría de Riemann. Las nuevas componentes del súper tensor de Riemann corresponden a quarks y leptones, casi todas las partículas y fuerzas fundamentales de la naturaleza: la teoría de la gravedad de Einstein, los campos de Yang-Mills y de Maxwell y los quarks y leptones. Pero el hecho de que ciertas partículas no estén en esta imagen nos obliga a buscar un formalismo más potente:”
Michio Kaku se refería a La teoría de Supercuerdas que, queramos o no, es la esperanza de la Física moderna en la que muchos, tienen puestas todas sus esperanzas y, de hecho, aunque no tengamos la energía necesaria para verificarla, sí es cierto que, existen firmes indicios que nos indican que algo de cierto hay en todos estos complejos pensamientos de muchos.
Aunque os pueda parecer una repetición, tengo que insistir en que, como el Modelo Estándar es limitado, los físicos buscan desesperadamente nuevas teorías que puedan corregir y perfeccionar este modelo. Así aparecieron las teorías de supersimetría, supergravedad, supercuerdas, y ahora por último, la teoría M propuesta por Edward Witten en 1.995 y que nos quiere explicar, de manera más perfecta, el universo desde su origen, cómo y por qué está conformado ese universo, las fuerzas que lo rigen, las constantes de la naturaleza que establecen las reglas, y todo ello, a partir de pequeños objetos infinitesimales, las cuerdas, que sustituyen a las partículas del modelo estándar que creíamos elementales.
Esta nueva teoría, permite además, unificar o incluir la gravedad con las otras fuerzas, como teoría cuántica de la gravedad, todo ello mediante una teoría estructurada y fundamentada con originalidad y compactificación de las cuatro fuerzas de la naturaleza y dejando un gran espacio matemático para eliminar anomalías o perturbaciones, y se propugna con coherencia que la cuerda es el elemento más básico de la estructura de la materia; lo que estaría bajo los quarks serían unas diminutos círculos semejantes a una membrana vibrante circular y de diferentes conformaciones.
Ed Witten, en su trabajo, presentó amplias evidencias matemáticas de que las cinco teorías obtenidas de la primera revolución, junto con la más reciente conocida como la supergravedad (supercuerda después), en 11 dimensiones, eran de hecho parte de una teoría inherentemente cuántica y no perturbativa conocida como teoría M. Las seis teorías están conectadas entre sí por una serie de simetrías de dualidad T, S, y U. Además, de la teoría propuesta por Witten se encuentran implícitas muchas evidencias de que la teoría M no es sólo la suma de las partes, sino que se vislumbra un alentador horizonte que podría concluir como la teoría definitiva tan largamente buscada.
Las supercuerdas, en realidad, sólo es otra manera utilizada por los científicos a la búsqueda de la verdad que la Humanidad necesita y reclama para continuar con su propia evolución que, sin esos conocimientos, quedaría estancada.
[...] los detalles a menos que puedan centrarse en las grandes ideas. Artículo traducido y posteado en Ciencia Kanija, el original se publicó en Discover y su autor es Andrew [...]
Hasta hoy no se ha logrado, ni mucho menos, inventar una teoría de campo que incluya la gravedad. Se han dado grandes pasos, pero la brecha “científicounificante” es aún muy grande. El punto de partida, la base, ha sido siempre la relatividad y conceptos en ella y con ella relacionados, por la excelencia que manifiesta esa teoría para explicar la física gravitatoria cósmica.
El problema que se plantea surge de la necesidad de modificar esta teoría de Einstein sin perder por ello las predicciones ya probadas de la gravedad a gran escala y resolver al mismo tiempo el problema de la gravedad cuántica en distancias cortas y de la unificación de la gravedad con las otras fuerzas de la naturaleza. Desde la primera década del siglo XX se han realizado intentos que buscan la solución a este problema, y que han despertado gran interés.
Después de la explosión científica que supuso la teoría de la relatividad general de Einstein que asombró al mundo, surgieron a partir e inspiradas por ella, todas esas otras teorías que antes he mencionado desde la teoría Kaluza-Klein a la teoría M.
Cuando hablamos de todo esto está claro que, como dijo Kart Raimund Popper, filósofo británico de origen austriaco (Viena, 1902 – Croydon, 1.994) que realizó sumas importantes trabajos en el ámbito de la metodología de la ciencia: “cuanto más profundizo en el saber de las cosas, más consciente soy de lo poco que sé. Mis conocimientos son finitos pero, mi ignorancia, es infinita”.
Eso mismo, con menos palabras, lo dijeron otros antes que él. Han pasado muchos años desde que los grandes sabios del mundo reconocieron con humildad su ignorancia y, aunque en verdad los adelantos de los que hoy podemos presumir son muchos y variados, lo cierto es que, la Naturaleza tiene muchos, muchísimos secretos que debemos desvelar.
En uno de los pasajes del Libro Hiperespacio, podemos leer:
“En conclusión, las simetrías que vemos a nuestro alrededor, desde el arcoiris a las flores y a los cristales, pueden considerarse en última instancia como manifestaciones de fragmentos de la teoría decadimensional original. Riemann y Einstein habían confiado en llegar a una comprensión geométrica de por qué las fuerzas pueden determinar el movimiento y la naturaleza de la materia.
La teoría de cuerdas, a partir del descubrimiento Veneziano-Suzuki, estaba evolucionando hacia atrás buscando las huellas de Faraday, Riemann, Maxwell y Einstein para poder construir una teoría de campos de cuerdas. De hecho, toda la física de partículas estaba basada en teoría de campos. La única teoría no basada en teoría de campos era la teoría de cuerdas.
De la teoría de cuerdas combinada con la supersimetría dio lugar a la teoría de supercuerdas. La cuerda es un objeto unidimensional que en esta nueva teoría se utiliza remplazando la idea de la partícula puntual de la teoría cuántica de campos. La cuerda se utiliza en la teoría de partículas elementales y en cosmología y se representa por una línea o lazo (una cuerda cerrada). Los estados de una partícula pueden ser producidos por ondas estacionarias a lo largo de esta cuerda.
En esta teoría se trata de unificar a todas las fuerzas fundamentales incorporando simetría y en la que los objetos básicos son objetos unidimensionales que tienen una escala de 10-35 metros y, como distancias muy cortas están asociadas a energías muy altas, para este caso la escala de energía requerida es del orden de 1019 GeV, que está muy por encima de la que hoy en día pueda alcanzar cualquier acelerador de partículas.
Como antes expliqué, las cuerdas asociadas con los bosones sólo son consistentes como teorías cuánticas en un espacio-tiempo de 26 dimensiones; aquella asociadas con los fermiones sólo lo son en un espacio tiempo de 10 dimensiones. Ya se ha explicado antes que las dimensiones extras, además de las normales que podemos constatar, tres de espacio y una de tiempo, como la teoría de Kaluza-Klein, están enrolladas en una distancia de Planck. De momento, inalcanzables.
Una de las características más atractivas de la teoría de supercuerdas es que dan lugar a partículas de espín 2, que son identificadas con los gravitones (las partículas que transportan la gravedad y que aún no se han podido localizar). Por tanto, una teoría de supercuerdas automáticamente contiene una teoría cuántica de la interacción gravitacional.
Se piensa que las supercuerdas, al contrario que ocurre con otras teorías (entre ellas el Modelo Estándar), están libres de infinitos que no pueden ser eliminados por renormalización, que plagan todos los intentos de construir una teoría cuántica de campos que incorpore la gravedad. Hay algunas evidencias de que la teoría de supercuerdas está libre de infinitos, pero se está a la búsqueda de la prueba definitiva.”
La Física, amigos míos, nos traerá todas las respuestas si aparecen las matemáticas adecuadas para poder explicar esas regiones complejas de la Naturaleza a la que aún, no hemos podido llegar pero, sólo necesitamos que nos den el ¡Tiempo! necesario. Imaginación nos sobra.
Por Dios! emilio silvera, trata de escribir tus post cortos…. seguro que lo que dijistes antes en 10000 palabras puedes decirlo en digamos… ¿200?.
Y no me digas que es muy dificil de expresar lo que piensas, seguro que cuando posteas puedes resumir la idea y asi uno puede entrarle
Apuesto que no tienes cuenta en twitter….
emilio no le hagas caso a gerardo.
megustan tus comentarios. son muy detallados y maravillosos.
no e leido toda la entrevista. pero pienso que esta teoria tendra que ser modificada. no tengo fundamentos matematicos. pero si en el LCH no obtiene resultados. pendera de un hilo como la materia oscura. donde se escucha bien pero no hay evidencias solidas. talves la gravedad extra venga de otra cosa no de “materia” oscura.
tambien lo malo de estas teorias. es que son propensas a ser mal interpretadas.
Esto….. para los no versados o simplemente para los que no tenemos formación científica o somos así de vagos, antes de enfrascarse con el libro de “El universo elegante” me atreveré a recordar que existe una serie con el mismo título y también con Brian Green como conductor y prota. No es que te aclare mucho, suponiendo que haya algo que aclarar, pero es muy amena y hasta divertida, el bar cuántico no tiene desperdicio. A mí me sirvio para centrar algo el esquema mental cuando dice, más o menos, que si un átomo tuviera la escala del Sistema Solar una cuerda sería del tamaño de un árbol de La Tierra. Sic. Sólo hay que buscarla en la red (espero no caer preso por esto)
Convendrá entonces aclarar que, aunque traten el mismo tema, la trilogía para la televisión y el libro se parecen como un huevo a una castaña.
Ersuniel:
“Sólo hay que buscarla en la red (espero no caer preso por esto)”
Hola, me llamo Ramoncín, tengo una “ONG”
llamada SGAE y, amigo Ersuniel… date por j*dido ! 
En otro orden de cosas, el libro de Green lo leí hace unos años y lo más interesante del mismo, en mi opinión, fue la descripción que hace de los descubrimientos científicos del siglo XX, la gestación de la Relatividad y la Cuántica. La mayor parte del libro lo que hace es mitad “historia de la Física del siglo XX” y la otra mitad didáctica de la Física, para luego plantear los actuales desafíos de la Física. Básicamente, la incompatibilidad entre la RG y el ME.
La otra parte del libro hace apostolado de la TDC, que aparece como solución a los problemas planteados, dando una visión general del desarrollo y variantes de la TDC. Pasa muy, muy, muy de puntillas sobre las inconsistencias de la TDC y las múltiples versiones. Y reconoce con valentía las limitaciones, lo inacabado, lo fragmentario del desarrollo de la TDC en el momento de editar el libro. Pero mantiene la esperanza en la teoría que, según él, subyace a todo ello, la gran unificadora: la teoría M.
Para los que comparten el gusto por la Física y la Ciencia en general, sólo por lo didáctico que es, el libro ya merece la pena, aunque la TDC no sea de vuestro agrado. Es ameno de leer, os lo recomiendo. Por supuesto, tendréis que comprarlo y todo eso, no se os ocurra buscarlo con el Emule y bajarlo en castellano y en formato pdf, vale.
SalU2
Dice:
“Hay algunas evidencias de que la teoría de supercuerdas está libre de infinitos, pero se está a la búsqueda de la prueba definitiva.”
Va a ser que no. En el mismo libro de Green, se deja claro que, bajo ciertas circunstancias, se producen infinitos (ergo resultados absurdos) en las complejas matemáticas de la TDC, pero que son rodeadas mediante la dualidad de las versiones de la TDC complementarias.
SalU2
El fantástico edificio de la Teoria de Cuerdas, como bien se comenta aquí, requiere de un elevadisimo nivel matematico para ser entendido. Al final, las personas aficionadas, como yo, siempre nos preguntamos qué es una cuerda, yo me lo imagino como una cosa que vibra, sus notas musicales serían todo el espectro de partículas fundamentales. La masa sería la energia cinética de esas vibraciones, respetando la formula e=mc2.
Existe otra teoría, en absoluto sustitutiva de las supercuerdas, que es la Relatividad de Escala de Laurent Nottale, fisico genial (Paris, 1952). Muy por encima, comentar que aquí es el concepto de trayectoria fractal el que hace el papel de pilar básico de la física. Las partículas son ahora las trayectorias fractales posibles en el espacio-tiempo. La ruptura consiste en que ya no se diferencia entre particula y espacio que la contiene: ahora la masa, la carga, son propiedades del espacio tiempo, nacen de las propiedades fractales (no diferenciabilidad, fundamentalmente) del espacio. El electron, su masa, la carga, son elegantemente deducidos de un principio fundamental: la relatividad de la escala, la exigencia de que las leyes de la física sean iguales no importa a qué escala.
Continuando, la mecánica cuantica se reinterpreta como la fractalidad del espacio tiempo, que a cierta escala (dependera de la energia del sistema) pasa de dimension fractal 2, (creo recordar) a un comportamiento clásico.
En sus desarrollos matemáticos, de un nivel alto pero entendible para conocedores de calculo diferencial básico, se unfica la gravedad y la teoria cuantica, bueno, no podemos decir se unifica, sería pretencioso, pero sí se reinterpreta y se abre una nueva vía de investigación matemática, que por supuesto continúa siendo difícil pero que resulta, no sé, en mi opinión “mas bella”.
Nottale lleva tiempo inactivo en esta línea, sigo sus publicaciones pero ahora busca aplicaciones a una versión simplificada de su teoría, relacionada con la autoorganización de estruturas, donde a nivel de potenciales cuanticos ha conseguido hacer algunas predicciones de éxito, como por ejemplo la cuantización de las velocidades de escape de las galaxias, 72 km/s, 144 km/s, etc.
Me gustaría sondear vuestra opinión, y la de Kanijo, sobre esta teoria. Sé que hay por ahi cierta controversia con ella.
Muchas gracias.
Gracias, muy amable, “Sagutxín”.
Pues la teoría de Nottale da una predicción muy precisa de la masa del bosón de Higgs.
Si el bosón se encuentra en el experimento LHC del CERN y su masa concuerda con la predicción será un buen motivo para seguir estudiando la teoría de Nottale.
La bola está ahora en el campo de los experimentalistas.
También puede suceder que aparezcan las partículas super-simétricas que menciona Greene, lo cual sería punto a favor de la teoría de cuerdas….