La Teoría de Cuerdas, como una nueva forma de interpretar el Universo.

La teoría de cuerdas (ahora en decadencia) es una forma de describir todas las fuerzas y toda la materia; desde un átomo a los confines del Universo, desde el origen de los tiempos hasta el instante final; una teoría única que lo explicaría todo y que demuestra que el Universo es más extraño de lo que nos imaginábamos. Hay universos paralelos muy cercanos y once dimensiones; de las cuales la mayoría no las hemos percibido jamás. Se basa en pequeñas partículas de energía llamadas cuerdas. Todo comenzó con una manzana, Newton quería saber con sus ecuaciones cómo funcionaban los planetas y las estrellas; posteriormente Einstein perfeccionó la teoría de lo que constituye la fuerza de la gravedad; pero en realidad buscaba una teoría única, las ecuaciones  que explicaran el funcionamiento de “todo”.

Quizás esto se pueda conseguir con unos nuevos conceptos que se definen como Teoría de Cuerdas. Su fundamento es sorprendentemente simple, dice que desde el átomo más pequeño hasta las estrellas, están compuestos por unos minúsculos hilos de energía llamados cuerdas que vibran de distintas maneras para formar todos los componentes de la naturaleza. Por mucho que lo intentes no le puedes explicar física a un perro, sus cerebros no son capaces de comprenderla, pero y nosotros, ¿cómo sabemos si podemos comprender las complejas leyes del universo?. Las matemáticas y la física moderna nos dicen que sí somos capaces de hacerlo. Llegar a ser capaces de unificar todas las leyes en una, esa es la clave que llevamos buscando los últimos doscientos años, es la meta de la física fundamental, simplificando cada vez más sus principios.


Newton con su manzana aseguró que la fuerza que hacía caer la manzana y la que mantenía a la Luna pegada a lo órbita terrestre y los movimientos de los planetas y estrellas, era la misma, en un solo paso había unificado el cielo y la tierra en una teoría que llamó gravedad G, hace trescientos años esas predicciones eran tan exactas que las seguimos usando hoy en día, para poner cohetes en el espacio; pero Newton no sabía cómo funcionaba realmente esta fuerza.

Doscientos cincuenta años después de disimular mirando para otro lado, un anónimo empleado de una oficina de patentes suiza Albert Einstein lo cambió todo. Con 26 años descubrió que la velocidad de la luz era un límite cósmico que no se podía superar, dándose cuenta que contradecía la ley de la gravedad de Newton, porque la gravedad instantánea de Newton no es posible, porque sería más rápida que la luz. Después de diez años de devanarse los sesos descubrió que existía un tejido espacial de cuatro dimensiones espacio-tiempo, y su geometría era como cuando ponemos una bola en un colchón elástico, que hace que éste se curve creando un hoyo más grande cuanto más sea su masa, y atrae a los demás cuerpos hacia él cayendo en círculos. Esta curvatura espacio-tiempo, es la que crea la gravedad. Einstein calculó que las ondas gravitacionales viajan exactamente a la velocidad de la luz. A esto se le llamó Teoría de la Relatividad General, dándole sentido a nuestra estructura del Universo.

Pero Einstein hasta sus últimos días quiso, sin conseguirlo, unificar la Gravedad con la otra fuerza conocida entonces: el Electromagnetismo EM. Electricidad y magnetismo habían sido resultado de unificar dos fuerzas cincuentas años atrás, con aplicaciones como el telégrafo que envía una señal eléctrica a través de un cable hacia un imán en el otro lado de continentes, en una fracción de segundo, esto lo hacían sin entenderlo. Hasta que Maxwell vio que cuando se crea una corriente eléctrica de partículas, se crea un campo magnético y con sus cuatro fantásticas ecuaciones básicas unificó ambas fuerzas en una sola: electromagnetismo EM.

Sin embargo las fuerza G y la EM son muy diferentes, si caemos de un edificio y la gravedad fuese más fuerte llegaríamos al centro de la tierra, pero no atravesamos el suelo porque la fuerza electromágnetica atómica de sus electrones  repelen a los nuestros por ser de igual carga, siendo esta fuerza mayor que la gravedad de toda la Tierra. La fuerza EM es millones de veces superior a la G.

Científicos como Niel Bohr o Max Planck empezaron a descubrir la estructura de la materia a nivel atómico, donde las fuerzas G y EM no valían para explicar cómo funcionaba. Hasta que a finales de los años 20, desarrollaron la teoría de la Mecánica Cuántica con probabilidades, que liquidaba un universo ordenado y predecible de las teorías anteriores, abriendo una nueva concepción de una realidad inquietante donde se pueden dar mil posibilidades a la vez a nivel subatómico, algunas de ellas consideradas imposibles en el mundo cotidiano.


Al investigar la estructura del átomo se descubren dos fuerzas más: la fuerza nuclear fuerte S que es el pegamento de los neutrones y protones, y la fuerza nuclear débil W que permite que los neutrones se transformen en protones emitiendo una radiación en el proceso. Estas fuerzas son tremendas y se comprobaron con la explosión de las bombas atómicas, al dividir el átomo, que liberan la fuerza S en la explosión y la débil W que es la más mortífera al ser responsable de la radioactividad.

En las fuerzas microscópicas EM, S y W no encajaban con la G que funciona a otros niveles. ¿Cómo combinar la Mecánica Cuántica con la Teoría de la Relatividad General?. Durante décadas no se pudo conseguir combinar las ecuaciones, eran como dos familias que no se hablaban viviendo bajo el mismo techo. Hay un fallo, muchos terrenos del Universo no llegaremos a comprenderlo hasta que no demos con una teoría unificada; como un agujero negro donde una gran cantidad de masa concentrada en un punto absorbe el tejido espacio temporal, incluida la luz. Pero se pueden aplicar ambas teorías una por la enorme gravedad y otra por el tamaño minúsculo dando explicaciones contradictorias.

Con la teoría de cuerdas no habría conflicto, porque todas estas energías sería las mismas, formadas por minúsculos hilos de energía llamadas cuerdas o supercuerdas. Cada configuración ondulatoria (vibración) de estas cuerdas daría lugar a partículas diferentes, todas procedentes de la misma cuerda básica. Se podrían buscar respuestas desde el origen del universo, hasta el porqué se comporta como lo hace actualmente. Pero estas cuerdas son tan pequeñas que tal vez nunca podremos ver una y hace falta ponerla a prueba y ver que funciona porque es ciencia.

Al principio tuvieron problemas con una partícula sin masa que no podían encajar en ningún sitio, hasta que se dieron cuenta que podía ser la gravedad a nivel subatómico y la llamaron gravitón, que era la pieza del rompecabezas que faltaba al modelo estándar de las tres fuerzas EM, S y W, añadiéndole por fin la G. También resolvieron las anomalías matemáticas. Las partículas atómicas están formadas por quarks y estos a su vez por pequeñas cuerdas vibrantes.

Para cuadrar todos sus cálculos matemáticos pronostican más dimensiones espaciales (no sólo existen las que vemos). Las normales son cuatro: por ejemplo, para quedar con alguien necesito localización espacial como la esquina de dos calles, el piso y la hora. Pero las dimensiones espaciales pueden ser más; por ejemplo un cable para nosotros es una línea pero para una hormiga también es redondo aunque nosotros no lo apreciemos y puede andar a lo largo y también alrededor (dos dimensiones) y así podría ocurrir con cada dimensión del tejido espacial hasta seis dimensiones paralelas retorcidas y enrolladas unas sobre otras en cada punto del espacio.

Hay veinte fuerzas constantes de nuestro universo, que hacen que sea como es, la gravedad, la masa del electrón, fuerza electromagnética,…. etc, que si se cambiaran desaparecería el Universo; quien ajusta estas constantes es la dimensión adicional de la teoría de cuerdas y ya van once dimensiones (cuatro más seis más esta última). Se trata al fin y al cabo, de condensar la explicación del Universo desde las masas enormes a las minúsculas, en unas ideas básicas expresadas con símbolos matemáticos. De ser correcta sería uno de los mayores logros de la historia de la ciencia, unificando todas las fuerzas y todas la materia.

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2 comentarios

  1. Este proyecto ITER es una auténtica eclosión de la investigación cientifica. Su puesta en marcha puede tener relevancia mundial al igual que otro proyecto europeo como lo es el acelerador de particulas.
    Me pregunto si ésto puede suponer la superación del principio de que la energia ni se crea ni se destruye. Si es que con estos proyectos estamos pasando a crear energía.

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    • Tienes toda la razón. Este proyecto internacional, nos demuestra que cuando colaboramos, podemos obtener resultados muy positivos para la humanidad. Tanto en el acelerador de partículas a nivel de investigación, como en el ITER a nivel de aplicación práctica; pues significa energía barata, inagotable y limpia. Estos son, sin duda, los proyectos en los que merece la pena estar, y trabajar para que haya otros muchos más.

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