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Teoría de cuerdas

Actualizado: 18 sept



El ser humano es curioso por naturaleza, le gusta hallar el porqué de las cosas, cómo funcionan y para qué funcionan, pero sobre todo busca entender las grandes interrogantes que lo sobrepasan —análogamente, podemos hablar de una hormiga queriendo entender el movimiento browniano— y ese mismo esfuerzo es el que lo lleva a teorizar sobre cuestiones ontológicas como: ¿Por qué estamos aquí? ¿De dónde venimos? ¿Qué es la conciencia? ¿De qué estamos hechos? Y el tema que nos concierne hoy es nuestro intento de responder esta última pregunta.


A un nivel superficial, la materia está compuesta por átomos, que a su vez se componen de electrones girando alrededor de un núcleo compuesto de neutrones y protones. Todo bien hasta aquí, pero los neutrones y protones se conforman de partículas más pequeñas llamadas «Quarks» —los electrones, hasta donde sabemos, son partículas fundamentales y pertenecen a la familia de los leptones. Para un mejor entendimiento, se puede recurrir al modelo estándar de partículas (véase la imagen de abajo), el cual describe los "ladrillos" fundamentales de los cuales se constituye la materia, así como las fuerzas mediante las que interactúan dichos ladrillos.

Existen cuatro fuerzas fundamentales en el universo: la gravedad (moldea el universo a gran escala), el electromagnetismo (se encarga de determinar qué elementos se pueden unir para dar lugar a todas las sustancias que nos rodean o de producir campos magnéticos), y las interacciones fuerte (mantiene a los protones y neutrones unidos) y débil (permite que los protones se conviertan en neutrones, emitiendo un electrón durante el proceso), cada una de estas "fuerzas" es producida por partículas —bosones— que actúan como portadoras de las fuerzas en sí.


Ahora bien, el modelo estándar describe el comportamiento de todas estas partículas y fuerzas con gran precisión, a excepción de la fuerza de gravedad. En el siglo XX aparece Einstein y refuta la Ley de Gravitación Universal newtoniana con su Teoría de la Relatividad. En esta teoría, la gravedad no es una "fuerza invisible", sino una distorsión del propio espacio-tiempo provocada por la masa de los objetos que contiene; cuanto más masivo es un objeto, mayor será la distorsión que provoca y más intenso es su campo gravitatorio. Esta herramienta —la Relatividad General— sigue siendo la mejor para describir las interacciones gravitatorias, pues el gravitón no ha sido detectado, sigue siendo una partícula hipotética. Y, dado que el enfoque de las partículas elementales no ha servido para unificar todas las fuerzas, germinan numerosas teorías para explicar un fenómeno en común que las cause; aquí nace la Teoría de Cuerdas.

La Teoría de Cuerdas plantea que las partículas elementales tampoco serían los "ladrillos" en los que se sustenta el universo, sino que éstas contienen elementos aún más pequeños, una especie de filamentos de energía en constante vibración llamados «Cuerdas». Cada cuerda puede estar cerrada en un bucle, o puede estar abierta y estas cuerdas, si oscilan de cierta manera, nos dejarían ver un electrón pero si oscila de otra manera, veríamos un fotón, o cualquier otra partícula del modelo estándar. La vibración que tenga determinará su tamaño y su masa, así como la vibración de las cuerdas de un violín producen distintas notas. Suelen representarse como cuerdas coloridas y brillantes (véase la imagen de abajo), aunque no tendrían color ni brillarían, puesto que son más pequeñas que los fotones. Como estas cuerdas constituyen a las partículas elementales, tendrían que ser diminutas, tanto que nos es imposible concebirlo. Gráficamente hablando, si agrandáramos un átomo al tamaño del sistema solar, las cuerdas tendrían el tamaño de un árbol. Y si no te explotó el cerebro con esta analogía, no lo estás imaginando correctamente.


Pero, ¿cómo las cuerdas pueden sustituir a las partículas? La fórmula de Planck —con él nace la física cuántica— nos dice que E=hf, donde h es la constante de Planck, y la famosa ecuación de Einstein nos dice que E=mc^2, donde c es la velocidad de la luz. Por tanto, podemos inferir que existe una relación entre la frecuencia de vibración de un objeto y su masa. Si la Teoría de Cuerdas es correcta, reduciría las dimensiones del universo a diez espaciales y una temporal, puesto que en la Relatividad de Einstein no hay un número límite para ellas. Nosotros, como bien sabemos, sólo experimentamos cuatro dimensiones. Entonces, ¿en dónde están las demás dimensiones predichas por esta teoría? Los científicos han teorizado que, o bien se encuentran en un espacio muy pequeño —10^-33centímetros—, o bien se encuentran en un espacio muy grande, lo suficiente como para impedirnos el medirlas. Es más, puede ser que nuestras cuatro dimensiones sean las que están en un espacio extremadamente pequeño en el interior de estas otras dimensiones.

Lo más asombroso de esta teoría es que las cuerdas más grandes formarían una especie de membranas circulares, donde cada membrana sería un universo, y el choque entre ellas produciría un nuevo Big Bang. Nuestro universo sólo sería uno entre infinitos; no habría comienzo ni final, sino ciclos entre un Big Bang y el siguiente.


El problema es que con los medios que disponemos, es imposible de comprobar, esto lleva a que muchos científicos la rechacen por considerarla una teoría más filosófica que científica. Sus detractores argumentan que se necesitaría un colisionador de partículas cien billones de veces más potente que el LHC —el mayor construido hasta la fecha— para poder romper la materia a un nivel tan fundamental. Mas esta teoría es altamente mediatizada porque es bonita, simple y concisa; en cualquier documental podría ser mencionada como una analogía a que el universo es una gran sinfonía. En pocas palabras, el público profano la recibe con los brazos abiertos.

Esto no quiere decir que sea una teoría errada, puesto que es una buena candidata como cualquier otra que intente explicar el funcionamiento interno del universo, simplemente que carece del sustento positivista para erigirla como la Teoría del Todo. Citando a Sir Arthur Eddington, «Nuestro mundo no sólo es más extraño de lo que imaginamos, sino, incluso, más extraño de lo que podemos imaginar».

#ciencia #física

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