jueves, 31 de enero de 2013

Teoría de cuerdas ( 2ª y última parte).




Bueno, pues ya estamos aquí con la segunda y última entrega de esta gran aventura en la que nos hemos sumergido que es la Teoría de cuerdas. Por si alguien se acaba de incorporar al viaje aquí puede leer la primera parte. Continuemos pues...

Pero entonces, qué es la teoría de cuerdas aparte de ser la gran promesa que promete unificar las dos teorías que tenemos que tan buenos resultados dan por separado.
La física clásica nos dice que los componentes más pequeños de la materia, a los que llegamos tras dividir sucesivamente un pedazo de material, es decir, los ladrillos que configuran todo, son unas partículas puntuales carentes de extensión espacial, unos simples puntos sin dimensión. Por ejemplo si tomamos un trozo de cualquier material llegaríamos a encontrar una serie de átomos, de carbono por ejemplo, estos átomos los podemos seguir dividiendo. Encontraríamos un núcleo con unos electrones orbitando alrededor, este núcleo lo podríamos seguir dividiendo en protones y neutrones que a su vez estarían compuestos de tres quarks cada uno de ellos. Habríamos llegado al final, a los últimos constituyentes, que serian estos quarks y electrones indivisibles. Tendríamos las partículas últimas. Pero lejos de tener una sola partícula final tenemos muchas: quarks, electrones, neutrinos, fotones etc... Es decir, todo un surtido de piezas fundamentales con las que construir la realidad.

Pues bien, la Teoría de cuerdas lo que promete (ya que aún es una teoría pendiente de comprobación experimental) es una simplificación muchísimo mayor. En lugar de tener tantos componentes fundamentales tendríamos uno solo, que serian unas cuerdas minúsculas (mucho más pequeñas que electrones o quarks) del tamaño de la llamada longitud de Plank 1.6x10-35  m. Se trataría de una partícula unidimensional, solo tendría una dimensión espacial, la longitud, a diferencia de las partículas actuales que son adimensionales (puntos sin dimensión). Estas cuerdas dependiendo de la vibración que produjesen serían las que configurarían las propiedades de un electrón, un quark, un fotón etc... hasta completar todas las vibraciones para todas las partículas conocidas. Es decir en vez de un surtido de partículas tendríamos una sola (la cuerda) que podría vibrar para "trabajar" como cualquiera de las partículas que a día de hoy se conocen, la misma cuerda dependiendo de su pauta vibracional sería una u otra partícula. Se las ha comparado con las cuerdas de por ejemplo un violín, donde la misma cuerda según se la pise en un lugar u otro nos da notas diferentes tratándose de la misma cuerda.

Así que se trataría de una unificación enorme puesto que se habrían reducido todas las partículas conocidas a una sola: la cuerda. Todo lo que configura la realidad no seria más que diferentes pautas vibracionales de un solo tipo de partícula. Pero la simplicidad va mucho má allá, puesto que esta cuerda no solo vibraria para formar todas y cada una de las particulas materiales (electrones etc...) sino que existirian pautas también para las partículas de fuerza. ¿He dicho partículas de fuerza? Si alguien se acaba de perder es culpa mia y solo mía. Haré una pequeña explicación de las particulas. Podemos agruparlas en partículas de materia y partículas de fuerza, las de materia son las ya conocidas tales como los quarks y electrones que formarán neutrones y protones para crear átomos y estructuras mayores como una mesa, una manzana o tu y yo por ejemplo. Las partículas de fuerza son las que transmiten las fuerzas de la naturaleza. Existen cuatro fuerzas conocidas: la fuerza electromagnética, la fuerza de la gravedad, la fuerza nuclear débil y la fuerza nuclear fuerte y existe una partícula asociada a cada de una de ellas. Serian por orden los fotones, los gravitones (aunque se trata de una partícula hipotética, es decir pendiente de comprobación experimental), las partículas W y Z y finalmente  los gluones. Pues bien, nuestras cuerdas también serian las responsables de estas partículas de fuerza. O sea que un fotón, un gluón o un gravitón (si finalmente vemos alguno) no seria mas que una cuerda vibrando de un determinado modo. Por lo tanto la simplificación y unificación seria enorme porque tendríamos un solo ladrillo, la cuerda, que explicaría todas las partículas de la naturaleza, tanto las responsables de la materia coma las de la fuerza. Toda la existencia quedaría explicada por una sola partícula, la cuerda.


Partículas de fuerza en la naturaleza.


Pero no se trata solo de la unificación que promete la Teoría de cuerdas a nivel de partículas, sino que además esa consecuencia desastrosa que se produce cuando unimos la relatividad general con la mecánica cuántica quedaría resuelta. Con la Teoría de cuerdas se anulan, por una serie de procedimientos matemáticos excesivamente complejos, los infinitos que se producían al conjugar relatividad con cuántica. Es decir, podríamos aplicarla a escenarios donde el resto de teorías se enfrentan a dificultades como las singularidades (agujeros negros, big bang...).

Pero para hacerla más complicada si cabe aún, la Teoría de cuerdas necesita de un escenario de diez dimensiones espacio-temporales. Si, sí, en vez de las comunes cuatro dimensiones en las que nos movemos habitualmente, o eso creemos, es decir una dimensión temporal y tres espaciales, la teoría funciona con diez dimensiones, una temporal y nueve espaciales. Cómo es posible este escenario, cómo puede ser esto cierto y no darnos cuenta de que vivimos en nueve dimensiones  y no tres. La contestación sería que de las nueve dimensiones, tres serían nuestras dimensiones familiares y las seis restantes estarían tan "enrolladas", tan "plegadas" que nos pasarían desapercibidas a nuestra experiencia ordinaria. Entonces de que sirven, qué implicaciones tienen sobre nuestras vidas. Pues aunque a nivel macroscópico no podamos percibirlas, a niveles muy pequeños, y las cuerdas lo son, si que tendrían implicaciones puesto que las cuerdas se moverían en este escenario, vibrarían en estas dimensiones extras, con lo que su movimiento no sería el mismo sin estas nuevas dimensiones. Una buena manera de intentar "visualizar" mentalmente estas dimensiones extras es imaginando un escenario bidimensional, una alfombra por ejemplo. En ella una pelota puede moverse de izquierda a derecha y adelante-atrás, recordad que estamos visualizando un escenario bidimensional, el movimiento arriba-abajo no está permitido. Pues bien, si fuéramos haciendo un zoom cada vez mayor a la superficie de la alfombra llegaríamos a ver unos nudos, el entramado de la alfombra, que si bien a efectos macroscópicos no afectaría al movimiento de la pelota, si que influiría en el movimiento de algo muy pequeño, una pulga por ejemplo, ya que esta por sus dimensiones sí podría utilizar estas dimensiones extras para moverse por ellas. Volviendo a las cuerdas, estas vibrarían de igual manera en estas dimensiones adicionales.

La situación a día de hoy con la Teoría de cuerdas es bastante compleja, para empezar su elemento constituyente, la cuerda, tiene una tamaño tan extremadamente pequeño, 1.6x10-35 m, que es imposible visualizarlo y parece que por mucho que refinemos nuestros aparatos de medida va a seguir siéndolo quizá para siempre. Este es uno de los argumentos que esgrimen sus detractores que consideran que no se la puede considerar ni siquiera una teoría científica puesto que no pasa la comprobación experimental. Sus defensores, aunque reconocen esta problema, argumentan que sí podríamos llegar a comprobar la existencia de las cuerdas aunque de forma indirecta. Y además se muestran bastante esperanzados con una no muy lejana confirmación.

Sea como fuere, a día de hoy es una gran promesa en cuanto a teoría del todo se refiere, y se conseguiría el gran sueño de la unificación hace tanto tiempo ansiado, que fue por ejemplo buscado con gran ahinco por Einstein. Habriamos llegado al último constituyente de la materia, tendríamos en nuestras manos una herramienta poderosísima para dar cuenta de todo lo que somos y todo lo que nos rodea, del Universo entero. O quizá quien sabe, quizá lo que descubramos es que hemos dado un nuevo paso, uno gigante, pero que aún quedan más, a lo mejor lo que vemos es que lo que creíamos que sería la ultima gran teoría que todo lo une se convierte en una teoría que abarca mucho pero todavía  no todo. Lo primero sería impresionante pero quizá lo segundo, para desesperación de muchos, sería aún mejor, nos indicaría que hay que seguir buscando ya que nos habría abierto nuevos caminos que a día de hoy quizá no podamos ni imaginar. Ya lo dijo Albert Einstein: "Lo más incomprensible del Universo es que sea comprensible".

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

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3 comentarios:

  1. Muy bueno.

    Hasta para alguien como yo, que no tiene ni idea de la "Teoría de Cuerdas", resulta comprensible y didáctico.

    Sólo le pongo un pequeño "pero":

    Cuando incluya alguna imagen, fotografía, dibujo, mire a ver si es posible (para el que lee su entrada) agrandar la imagen pinchando sobre ella. La de hoy me ha sido imposible leerla.

    Saludos.

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    Respuestas
    1. Gracias por el comentario, me alegra que le haya gustado la entrada de "Teoría de cuerdas".

      Gracias asimismo por la sugerencia, trataré de solucionarlo de cara a futuras entradas.

      Un saludo.

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  2. ¡Gracias! Ojalá hubiera más gente como usted, dispuesto a compartir sus conocimientos con gente como yo.

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