Las teorías y nosotros

Geometría -> teoría de campos -> teoría clásica -> teoría cuántica y, ¡cuerdas!

La Relatividad General tuvo una evolución normal y lógica, postula el principio de equivalencia y luego formuló este principio físico en matemáticas de una teoría de campos de Faraday y el Tensor Métrico de Riemann. Después llegaron las soluciones clásicas como los Agujeros Negros y el Big Bang.

Plasma – Fluido  – el Universo dinámico que forma  Galaxias de  Materia  y Energías que están llenas de mundos y objetos maravillosos como estrellas y Nebulosas, cuásares y magnétares, o estrellas enanas blancas y agujeros negros y, cuando algo de eso muere, todo el ciclo se repite y,  volvemos…y volvamos a empezar.

Contrariamente a lo que nos trajo la relatividad, la teoría de supercuerdas ha estado evolucionando hacia atrás desde su descubrimiento accidental en 1.968. Esta es la razón de que nos parezca extraña y poco familiar, estamos aún buscando un principio físico subyacente, la contrapartida del principio de equivalencia de Einstein.

La teoría nació casi por casualidad en 1.968 cuando dos jóvenes físicos teóricos, Gabriel Veneziano y Mahiko Suzuki, estaban hojeando independientemente libros de matemáticas, figurense ustedes que, estaban buscando funciones matemáticas que describieran las interacciones de partículas fuertemente interactivas.

Gabriele Veneziano es un físico italiano

Mientras estudiaban en el CERN, el Centro Europeo de Física Teórica en Ginebra, Suiza, tropezaron independientemente con la función beta de Euler, una función matemática desarrollada en el S. XIX por el matemático Leonhard Euler. Se quedaron sorprendidos al descubrir que la función beta de Euler ajustaba casi todas las propiedades requeridas para describir interacciones fuertes de partículas elementales.

Vista aérea del CERN

Según he leido, durante un almuerzo en el Lawrence Berkeley Laboratory en California, con una espectacular vista del Sol brillando sobre el puerto de San Francisco, Suzuki le explicó a Michio Kaku, mientras almorzaban la excitación de descubrir, prácticamente por casualidad, un resultado parcialmente importante. No se suponía que la física se pudiera hacer de ese modo casual.

Tras el descubrimiento, Suzuki, muy excitado, mostró el hallazgo a un físico veterano del CERN. Tras oir a Suzuki, el físico veterano no sé impresionó. De hecho, le dijo a Suzuki que otro físico joven (Veneziano) había descubierto la misma función unas semanas antes. Disuadió a Suzuki de publicar su resultado. Hoy, esta función beta se conoce con el nombre de modelo Veneziano, que ha inspirado miles de artículos de investigación iniciando una importante escuela de física y actualmente pretende unificar todas las leyes de la física.

En 1968, un científico que estudiaba y experimentaba con estas nuevas teorías, Gabriele Veneziano, encontró en un viejo libro una ecuación de doscientos años de antigüedad perteneciente a un matemático suizo, Leonhard Euler, que parecía explicar precisamente todos los aspectos teóricos de la teoría de supercuerdas. Veneziano siempre se enfada cuando se lo recuerdan porque según él, tal anécdota no es cierta. A lo largo de un año de trabajo, de dura investigación, llegó, por casualidad, a la ecuación que explicaba la teoría que había suscitado tantas controversias: precisamente la ecuación de Euler. Así pues una ecuación matemática planteada hacía doscientos años era la que empezaba a dar crédito a una teoría en la que unas cuerdas se encontraban en no menos de seis dimensiones y en cada una de sus vibraciones generaban aspectos esenciales de la Física de lo enormemente pequeño.

En 1.970, el Modelo de Veneziano – Suzuki ( que contenía un misterio ), fue parcialmente explicado cuando Yoichiro Nambu, de la Universidad de Chicago, y Tetsuo Goto, de la Nihon University, descubrieron que UNA CUERDA VIBRANTE yace detrás de sus maravillosas propiedades.

Así que, como la teoría de cuerdas fue descubierta hacia atrás y por casualidad, los físicos aún no conocen el principio físico que subyace en la teoría de cuerdas vibrantes y sus maravillosas propiedades.

El último paso en la evolución de la teoría de cuerdas (y el primer paso en la evolución de la relatividad general ) aún está pendiente de que alguien, sea capaz de darlo.

¿Esto puede ser una cuerda? Para poder explicarlo, antes habría que esperar que se inventaran las matemáticas necesarias para ello, toda vez que, según parece, ésta teoría está algo adelantada a su tiempo, y, ni se deja verificar mediante la experimentación ni procedimiento alguno que en física, pueda considerarse válido para que, “esa cuerda” se pueda considerar teoría. Así que la dejaremos en la categoría de hipótesis avanzada y de mucho porvenir.

        Así, Witten dice:

“Los seres humanos en el planeta tierra nunca dispusieron del marco conceptual que les llevara a concebir la teoría de supercuerdas de manera intencionada, surgió por razones del azar, por un feliz accidente. Por sus propios méritos, los físicos del siglo XX no deberían haber tenido el privilegio de estudiar esta teoría muy avanzada a su tiempo y a su conocimiento. No tenían (ni tenemos ahora mismo) los conocimientos y los prerrequisitos necesarios para desarrollar dicha teoría, no tenemos los conceptos correctos y necesarios.“

Actualmente, como ha quedado dicho en estos trabajos que venimos presentando, Edwar Witten, es el físico teórico que, al frente de un equipo de físicos de Princeton, lleva la bandera de la teoría de supercuerdas con aportaciones muy importantes en el desarrollo de la misma.

De todas las maneras, aunque los resultados y avances son prometedores, el camino por andar es largo y la teoría de supercuerdas en su conjunto, es un edificio con muchas puertas cerradas de las que no tenemos las llaves para acceder a su interior y mirar lo que allí nos aguarda.

Lo cierto es que no sabemos lo que pueda haber más allá del límite de Planck, allí donde aparece la espuma del espacio tiempo unida a la materia diluida en cuerdas vibrantes que nos dicen de qué están hechos los mundos, las estrellas y las galaxias del Universo.

El problema está en que nadie es lo suficientemente inteligente para resolver la teoría de campos de cuerdas o cualquier otro enfoque no perturbativo de esta teoría. Se requieren técnicas que están actualmente más allá de nuestras capacidades.

Para encontrar la solución, deben ser empleados técnicas no perturbativas, que son terriblemente difíciles. Puesto que el 99 por ciento de lo que conocemos sobre física de altas energías se basa en la teoría de perturbaciones, esto significa que estamos totalmente perdidos a la hora de encontrar la verdadera solución de la teoría:

¿ Por qué diez dimensiones ? ¿Por qué once? y, otras ¿Por qué 26?

Uno de los secretos más profundos de la teoría de cuerdas, que aún no es bien comprendido, es por qué está definida solo en diez , once y veintiséis dimensiones. De todas las maneras, como nos dice Michiu Kaku, ese Físico que mira hacia el futuro, habría que tener presente las funciones modulares del Ramanujan para ver sí, dentro de ellas, están las respuestas de esas preguntas que, por ahora, nadie ha sabido contestar.

Gran parte de este trabajo es original del libro Hiperespacio de Michio Kaku, y, desde luego, como él nos anuncia, la Física tiene muchas de las respuestas que buscamos, sin embargo, también como nos dice la misma Física, algunas veces esas respuestas están situadas en la parte más simple de lo que estamos estudiando y, sin embargo, nos empeñamos en ahondar, de manera innecesaria hacia lo más profundo e incomprensible para buscar lo que tenemos delante de nuestras propias narices.

Si el límite de todas las teorías están marcados por las unidades de Planck, ya sabemos hasta dónde podemos llegar y, desde luego, la verificación de la Teoría de cuerdas, si como dicen los expertos necesita de la energía de Planck (10¹⁹ GeV) para ser verificada, entonces, nos queda mucho que esperar porque, ¿cuándo podrán tener los humanos esa energía a su disposición?

Existen límites a los que aún no han podido llegar nuestras teorías, y, el Límite de Planck es el que marca las fronteras de las teorías actuales que, nunca han podido llegar tan lejos como lo que nos dice esta simple ecuación:

Con eso pasa lo mismo que ocurre con la velocidad de la luz, si pensamos visitar otras estrellas con naves espaciales…vamos dados, toda vez que, ya nos dice la Relatividad Especial que la luz, es el muro infranqueable, nada en nuestro Universo la puede superar y, a medida que la nave se acerque a esa velocidad, su masa irá en aumento y llegará a un límite insostenible, infinito (El argumento energético tiene como base la más famosa ecuación de la Física E = mc² – E es la energía, m la masa y c la velocidad de la luz). La masa m es una cantidad que aumenta con la velocidad v de la forma a m = m_o (1 – v²/c²)^– ½, siendo m_o la masa en reposo del objeto (nave, etc.). Esto deja claro que incluso aproximarse a la velocidad de la luz, c, requiere cantidades inmensas de energía, al mismo tiempo que los objetos, a medida que se acerquen a dicho límite, esa energía la absorben en forma de masa. Ahí tenemos a los muones que, lanzados a velocidades cercanas a la de la luz en el CERN, han llegado a tener una masa diez veces superior a la suya.

Si eso es así, ¿qué podemos hacer para solventar esos graves problemas? Por una parte tenemos que avanzar en las teorías, y, es verdad que para no quedarnos parados necesitamos ¡ya! una teoría cuántica de la Gravedad que nos explique cuestiones que ahora no tienen respuestas (claro que, no sabemos si esa teoría será posible alguna vez), y, por otro lado (aunque todavía tarde un poco), nuestro Sol tiene una vida limitada, y, pensando que podamos llegar hasta ese final, en que se convierta en gigante roja y, más tarde en enana blanca, sabemos que, para entonces, nosotros no podemos seguir aquí, los océanos de la Tierra serán calcinados y nosotros, los seres humanos, debemos buscar otro aposento, otro habitat, otro mundo. Sin embargo, superar la velocidad de la luz se nos hace algo cuesta arriba. ¿Qué podremos hacer?

Precisamente por esas incognitas que están en nuestro horizonte futuro, debemos continuar tratando de buscar las soluciones a esos, al parecer, insolubles problemas que, según creo, sí que podremos solucionar si tenemos tiempo por delante y somos, nosotros mismos, los que nos encargamos de que, nuestro tiempo se acabe.

El paso del tiempo hace que todo cambie y, la belleza y el fino perfume de la rosa, desaparece y se muestra irreconocible, llena de fealdad. La suerte para nosotros es que, nada su para y el ritmo del Universo permite que, la Naturaleza nos traiga otras rosas bellas y otros perfumes que, como aquel que se fue, vienen a iluminar el mundo y, de la misma manera…

Las Teorías pueden ser magnificas en su momento y durante un tiempo (Einstein, Planck, etc.), pero sabemos que, nada perdura por la eternidad y  lo que hoy es, mañana resulta ser de manera distinta, más avanzada y profunda que viene a rectificar (en parte) la desviación de aquella primera teoría. Cada vez se afina más en el conocimiento de la Naturaleza y, en ella, amigos míos, están todas las respuestas que, con tanta ansiedad buscamos.

Hablamos de la Gravedad sin conocerla en profundidad, no sabemos en realidad que es la Mecánica cuántica, si se tercia, no tenemos ningún problema en hablar de las fluctuaciones de vacío o de universos paralelos, incluso, hay físicos que nos hablan de que todo el universo está permeado por una sustancia en la que nada el Bosón de Higgs. ¿Quién sabe? incluso pueden llevar razón. Sin embargo, mejor sería que hablaran con propiedad, que dijeran cuando hablan: “creo que…” y, de esa manera, sin dar nada por sentado, se puede imaginar, se puede expresar los pensamientos y contar a los otros lo que cada cual pueda estar viendo. Así nacen las buenas teorías, en la imaginación de mentes bien entrenadas que, como las de Einstein, tienen la posibilidad de ver algo más allá que los demás.

Sí, finalmente, será nuestra imaginación la que nos saque de los muchos atolladeros que en el futuro nos esperan. Somos una especie que, gracias a su inmensa imaginación, puede repentizar soluciones a problemas inesperados, y, tal cosa, no es fácil de adquirir, se tiene o no se tiene y nosotros, la tenemos.

Por cierto, ¿no es curioso que, cuando los Físicos especializados se ponen a desarrollar las matemáticas de la Teoría de cuerdas, como por arte de magia, sin que nadie las llame, allí aparecen las ecuaciones de campo de la Relatividad General de Einstein? ¿Qué significa eso? ¿Acaso la teoría de Einstein subyace en la Teoría de cuerdas?

Bueno, podría ser un buen indicio de que la Teoría de Cuerdas está en el buen camino.

emilio silvera