domingo, 27 de enero de 2013

Teoría de cuerdas ( 1ª parte ).


 
Antes de comenzar me gustaría aclarar una cosa. Como habréis podido averiguar por el titulo, hemos optado por dividir esta entrada en dos partes. El motivo es doble, por un lado la entrada nos ha quedado un poco larga y por otro creemos que el tema es lo suficientemente denso (espero no haber perdido ahora mismo a la mitad de los lectores) que nos ha parecido oportuno daros un descanso para meditar y asimilar conocimientos antes de proseguir con el maravilloso mundo de las cuerdas. Dicho esto comenzamos...

Ahí es nada, Teoría de cuerdas. Me imagino que algunos de vosotros habéis oído hablar de ella, quizá tengáis la idea de que se trata de algo exótico (ciertamente lo es) o no sepáis muy bien de lo que se trata, quizás a otros ni siquiera os suene. Bueno, da igual, el objetivo es proporcionaros un resumen lo bastante clarificador (eso espero) para tener una vaga idea de lo que nos habla esta bella y elegante teoría, y para que aquellos que por primera vez se sumerjan en ella puedan disfrutar de un viaje a un "mundo" maravilloso.

Empecemos, qué intenta explicar la Teoría de cuerdas. Para contestar a esta pregunta hemos de remontarnos un poco en el tiempo y además explicar unos cuantos conceptos básicos.
Por así decirlo existen dos grandes teorías perfectamente asentadas, funcionando maravillosamente que son: la teoría de la relatividad general de Einstein (publicada en 1915) y la teoría cuántica. Ambas son unas herramientas poderosísimas para físicos y cosmólogos, pues explican a la perfección lo relativo al mundo macroscópico (órbitas planetarias, galaxias etc...) mientras que la teoría cuántica da cuenta del mundo microscópico, más exactamente del mundo atómico y subatómico (neutrones, electrones, quarks...etc). Es decir, tenemos dos buenas herramientas que funcionan muy bien en ámbitos distintos, lo muy grande y lo muy pequeño. Hasta ahora no tenemos ningún problema, puesto que las teorias funcionan y lo hacen en escenarios distintos, ahora bien, a los científicos les encanta la unificación, es decir, sintetizar cada vez más conocimientos en menos teorías, tratar de dar una misma explicación a distintos fenómenos que incluso algunas veces parecen totalmente distintos, incompatibles o incluso contradictorios. Y la verdad es que se les ha ido dando bastante bien lo cual les ha ido animando a continuar puesto que parece el camino correcto. Ya lo hizo Newton con la Ley de la gravitación universal donde de un plumazo unificó el cielo y la tierra, su teoría explica que la misma fuerza que hace que una manzana caiga al suelo es la responsable de que la luna orbite alrededor de la Tierra y por ende la Tierra alrededor del Sol y así el resto del sistema solar, galaxias...etc, llegando a dar cuenta de una fuerza, la gravedad, que se extiende a todo el universo, por eso es universal. ¡Qué grande Newton, como supo reunir en una bella teoría tanta explicación!
Más tarde Maxwell (otro grande), conseguiría unificar dos conceptos hasta entonces separados (electricidad y magnetismo) en una única fuerza: el electromagnetismo. Dicho así parece fácil, pero el mérito de descubrir que ambas propiedades son causadas por lo mismo es enorme. Así que podéis ver que la historia de la ciencia ha sido, y es, un largo camino de descubrimientos combinado con síntesis de esos hallazgos en teorías cada vez más completas, que unificaran más conocimientos en menos explicaciones.

Espacio rígido de Newton frente al espacio-tiempo flexible de Einstein.

Bien, volvamos al punto de partida. Decíamos que teníamos dos buenas teorías que respondían muy bien cada una de ellas en sus respectivos ámbitos: lo grande y lo pequeño, relatividad general y cuántica. Aquí es donde los científicos en su afán de unificar encuentran un problema, mejor dicho "EL PROBLEMA" puesto que se trata del mayor desafio al que se enfrenta la física en la actualidad. Cuando se intenta combinar la mecánica cuántica y la relatividad general se producen unos resultados catastróficos, las fórmulas se vienen abajo, la maquinaria se atora, concretamente los físicos empiezan a obtener como soluciones de sus ecuaciones infinitos, que es un resultado bastante desconcertante e indica que algo falla.
Alguno de vosotros podría pensar, pues que no las combinen y listo, cuando traten con cosas grandes que utilicen la relatividad general y la mecánica cuántica cuando tengan que vérselas con cosas pequeñas. No está mal, pero ya os habréis imaginado que no es tan fácil.
El intento de unificación no es sólo un capricho de los científicos. Aunque es cierto que les encanta la búsqueda de teorías que sinteticen otras anteriores porque esto resulta sencillo y elegante, hay una causa mayor en el intento de esta búsqueda de una teoría que aúne ambas. Hay determinados escenarios donde no podemos elegir usar una u otra teoría sino que debemos combinar ambas ya que se dan las dos características al mismo tiempo lo grande y lo pequeño. Cómo es esto posible, cómo un mismo escenario puede reunir las dos propiedades al mismo tiempo, de qué escenarios hablamos.
Nos referimos a lo que se conoce como singularidades, los agujeros negros son una de ellas, los momentos iniciales de nuestro universo, el big bang, otra. En estas singularidades nos encontramos con ambas propiedades a la vez. Cuando nos remontamos a los primeros momentos de nuestro universo, según la teoría del big bang, hablamos de un escenario muy pequeño pero al mismo tiempo de una densidad extrema. Lo cual obliga a tener que combinar ambas teorías con el consiguiente fracaso en forma de infinitos. En estos escenarios es donde necesitamos hacer uso de  las dos teorías de forma simultánea y aquí es donde la Teoría de cuerdas promete ser esa teoría que unifique la mecánica cuántica y la relatividad general.

Y como ocurre siempre en la vida real, las cosas se acaban cuando llegamos al mejor momento (al menos eso espero, que estéis disfrutando), así que tendréis que tener un poco de paciencia para poder leer la segunda entrada de la Teoría de cuerdas.

Y recuerda: Magia..., No, Ciencia!!

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6 comentarios:

  1. Buenas:

    He llegado a su casa a través de Ciencia EDocet. Y me ha gustado mucho esta primera parte de la búsqueda de una "Teoría del Todo". Quedo a la espera, impaciente.

    Gracias.

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    1. Muchas gracias por su comentario. Me enorgullece que le haya gustado esta primera parte, espero no decepcionarle con la segunda que seguramente estará lista para mañana viernes.
      Gracias y un saludo.

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  2. Yo no sé ni cómo he llegado... buscando algo de la teoría de cuerdas y es genial todo. Me quedo.

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    1. Llegues como llegues siempre serás bienvenido. Me alegro que te guste, espero "verte" por aqui. Gracias.
      Un saludo.

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  3. Me gustaria saber (dada mi gran ignoracia) si tiene algo que ver(con la teoria de cuerdas) el descubrimiento de el boson de higgs

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  4. Qué bien explicado! Necesitaba refrescar lo que había aprendido sobre este tema y ha sido un buen repaso. Gracias.

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