¿Qué es la teoría de cuerdas?
Uno de los más anhelados sueños de la física es encontrar una teoría que explique desde
la formación de los átomos hasta el comportamiento de los astros, e incluso el origen del universo
mismo: una teoría del todo. Hay una teoría que promete tener la respuesta…
¿Qué es la Teoría de Cuerdas? Ya Newton fue capaz de describir con sus matemáticas
el movimiento de atracción de los objetos con masa, sean estrellas o manzanas. Más
adelante, Einstein explicó cómo el fenómeno de la gravedad sucede debido a la deformación
del espaciotiempo. Además, pudo explicar el comportamiento de objetos que se mueven
a velocidades cercanas a la de la luz, algo que quedaba fuera del alcance de las leyes
de Newton. Mientras, científicos como Plank, Bohr o
Shrödinger, entre otros, crearon la mecánica cuántica, que describe el comportamiento
de las partículas más pequeñas que el átomo, regidas más por cálculos probabilísticos
que por las leyes deterministas de la mecánica clásica. En el átomo operan fuerzas como
la fuerte, que mantiene unidos protones y neutrones en el núcleo y la débil, que es
responsable de que ciertas partículas se conviertan en otras. La mecánica cuántica
también puede explicar la fuerza electromagnética. Así, por un lado tenemos la mecánica cuántica
que explica tres de las cuatro fuerzas fundamentales, y por el otro la teoría de la relatividad
que explica la gravedad. Einstein trabajó el resto de su vida en una teoría que unificara
las cuatro fuerzas… pero nunca lo logró. La dificultad era grande. En esencia, una
teoría del todo debería explicar de qué está hecho todo cuanto existe en el universo
y por qué es así. Esta pregunta ya se la hacían filósofos
como Demócrito allá por el siglo IV antes de nuestra era. Pensó que si partes algo
en dos, y luego una de sus partes la vuelves a cortar y así muchísimas veces, debería
llegar un momento en el que encontrarías un objeto que ya no pudieras dividir. Llamó
a ese objeto hipotético “átomo”: no-cortable. John Dalton, hasta 1804, descubrió que estas
“pelotitas indivisibles” sí existían. Y Niels Bohr expuso que ¡Oh sorpresa! No
eran pelotitas indivisibles, sino que ¡estaban formados de partículas más pequeñas!
Esas partículas son los protones, neutrones y electrones. Y su cantidad determina si se
trata de un átomo de oxígeno o de flúor… Pero ¿de qué están hechas estas partículas
sub-atómicas? El “modelo estándar” nos dice que están hechas de otras partículas
elementales: leptones y quarks (cada tipo viene en seis sabores diferentes. ¡en serio!),
y también bosones. Aunque el modelo estándar es consistente
con los experimentos, ha dejado varias cuestiones sin resolver: por ejemplo ¿por qué las fuerzas
tienen ciertos parámetros arbitrarios, llamados “constantes” y no otros? Y sobre todo
¿de dónde sale la gravedad? Es en este contexto que surge la Teoría de
Cuerdas. De hecho son cinco teorías, o cinco “enfoques”
diferentes. Pero básicamente postula que las partículas subatómicas no son puntos
sin dimensión como los concibe el modelo estándar, sino cuerdas de una dimensión.
¿Su medida? La longitud de Plank: la distancia más pequeña posible… el “pixel” del
universo. Sucede que estas cuerdas vibran y se mueven
siguiendo diferentes frecuencias y patrones determinados por el espacio multidimensional
en el que se mueven. La manera en la que vibran define qué tipo de partícula forman, así
como la vibración de una cuerda de guitarra define qué nota se escucha.
¿Espacio multidimensional? Para ser matemáticamente coherente, la teoría de cuerdas requiere
que las cuerdas se muevan no en tres ni en cuatro ¡sino en 10 dimensiones diferentes!
¿Pero no que el espaciotiempo tenía 4 dimensiones? ¿De dónde salen las otras 6? Una explicación
es que esas “dimensiones extra” son microscópicas: están de alguna manera enrolladas y escondidas
en la escala más pequeña posible. Las cuerdas se existirían en este espacio multidimensional
llamado “Espacio de Calabi-Yau”. De ser reales estas dimensiones extra, explicaría
por qué observamos que ciertas partículas aparecen o desaparecen sin que sepamos de
dónde vienen o a dónde van. Las cuerdas estarían hechas de energía pura:
por lo tanto la materia está hecha de energía, lo que es consistente con la ecuación relativista
de que la Energía es igual a la Masa multiplicada por la velocidad de la luz al cuadrado.
Ciertas cuerdas que estuvieran cerradas serían los anhelados “gravitones”, las partículas
que mediarían la gravedad… pero esta parte de la teoría aún es muy problemática.
Otro problema de la teoría de cuerdas es que, de ser cierta, describe nuestro universo
y sus leyes… pero también millones de otras leyes y otras constantes que no existen. Los
que la defienden afirman que eso no es problema: son leyes y constantes de otros universos.
Es más: eso podría indicar que nuestro universo surgió de la colisión de otros universos
o de la división de un universo en dos. La teoría de cuerdas aún es muy discutida
entre los científicos, pero de ser acertada tendría una implicación muy hermosa: si
todo lo que existe es producto de cuerdas que vibran en diferentes tonos, cada objeto
y cada ser sería una melodía, una canción, y el universo entero sería una inconmensurable
y compleja sinfonía. ¡CuriosaMente! Si ves este video fuera de YouTube ¡ven a
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