EL UNIVERSO MATEMÁTICO: LA CIENCIA FISICA HOY
REALIZADO POR: BRYAN NOGUEZ VALLEJO GRUPO:101
Como
dijo Galileo, "el universo está escrito en clave matemática". Los
físicos siguen buscando las ecuaciones y modelos matemáticos que se ajusten al
comportamiento de la Naturaleza, es decir, los modelos de las leyes que rigen
el universo conocido.
Relatividad
A finales del siglo XIX, la física parecía encontrarse en un callejón sin
salida. La mecánica clásica, establecida por Galileo y Newton desde el siglo
XVII y mejorada a lo largo de doscientos años, se encontraba enfrentada a la
nueva teoría de los campos electromagnéticos, impulsada gracias a los trabajos
de Faraday y del físico escocés James Clerk Maxwell.
El dilema no se aclaró hasta el año 1905, en el que el brillante y entonces
joven científico suizo-alemán Albert Einstein propuso un nuevo marco teórico
que rompía los esquemas establecidos desde tiempos inmemoriales. Trabajando
como modesto empleado de una oficina de patentes, en sus ratos libres (y
seguramente en sus horas de trabajo aprovechando los descuidos de sus
superiores) creó los cimientos de la teoría de la relatividad, que once años
después ampliaría y por la que recibiría el reconocimiento mundial.
Fundamentalmente, la teoría de la relatividad rompe con los prejuicios
preestablecidos por el "sentido común" basado en nuestra percepción:
que el espacio y el tiempo son dos entidades independientes e invariables. Para
ello, establece unos conceptos matemáticos que definen el espacio y el tiempo
como cuatro dimensiones de un mismo continuo Espacio-Tiempo, que están
profundamente interrelacionadas. De esta manera, cuando nos movemos, tanto el
tiempo como el espacio se modifican permitiendo que otra magnitud, la velocidad
de la luz en el vacío, se mantenga constante. La razón por la que la física no
lo había descubierto hasta entonces es que estos fenómenos solamente se
producen a altísimas velocidades, a cientos de miles de veces la velocidad del
sonido.
De esta manera, apareció una nueva teoría capaz de explicar los fenómenos
físicos de las altas velocidades y las grandes masas; fue la física de lo
gigante, unos modelos matemáticos que podían explicar el movimiento de las
estrellas y los nidos de las galaxias, de la luz que se curva al pasar cerca
del Sol y por qué esta no puede escapar de un agujero negro, el movimiento a
enormes velocidades de las partículas subatómicas y la variación del tiempo
percibido por dos gemelos viajando en sendas naves espaciales por el espacio.
Paradójicamente esta teoría que trató de unir, en un marco teórico, los fenómenos
físicos conocidos estableciendo unas leyes absolutas, una idea absoluta, fue
conocida como relatividad por haber roto el
absolutismo de la materia y el espacio y haberlos convertido en relativos. Tal
era el materialismo de la época. Desgraciadamente, ello causó enormes
malentendidos entre los desconocedores de la física, que se apuntaron al carro
de la afirmación absoluta y tan gratuita como falsa de que "todo es
relativo".
La mecánica cuántica
Las aguas del entonces nuevo siglo XX trajeron nuevos cambios en el terreno
de la física. Este nuevo marco teórico fue la teoría cuántica, desarrollado en
gran medida por el propio Einstein, pero también por otros grandes genios como
Planck, Bohr, Schrodinger, Heisenberg, Pauli, Fermi y tantos otros.
A diferencia de la teoría de la relatividad, la mecánica cuántica se fija
en el otro extremo de la percepción humana, el mundo de lo diminuto, el mundo
subatómico. La mecánica cuántica también representó un cambio completo en
nuestra percepción del mundo que nos rodea.
Para esta nueva teoría, la realidad física, el mundo sensible, lo único
considerado real para el hombre del siglo XIX, dejaba de tener una realidad
objetiva y pasaba a convertirse en funciones matemáticas que expresan una
probabilidad de que nuestros sentidos perciban sensaciones. Se recuperaba, con
un nuevo lenguaje mucho más matemático, el viejo concepto hindú de Maya, de un
mundo ilusorio que impregna nuestros sentidos dándonos sensación de realidad,
pero una realidad aleatoria y cambiante en función del espectador. Pero este
mundo ilusorio es tan solo el reflejo de otro mundo ideal que está más allá de
nuestra percepción sensible, solamente accesible a través del intelecto, que en
el siglo XX tiene forma de ecuación matemática.
Mientras los objetos son grandes, estos se comportan según nos dice el
"sentido común" fruto de la experiencia, pero a medida que se van
haciendo pequeños, dejan de tener la existencia física que conocemos y el mundo
objetivo se va haciendo cada vez más sutil, más variable, y se hace imposible
determinar propiedades tan "simples" y "evidentes" en
nuestro universo cotidiano como es su posición y la velocidad con que se mueven
las partículas.
Como por arte de magia, cuando observamos una simple partícula y tratamos
de apresarla y retenerla en un volumen cada vez más pequeño, este diminuto
objeto empieza a agitarse con más y más rapidez y, por lo tanto, cuanto más la
confinamos más se agita y más difícil se hace ver cómo se mueve en este
reducido espacio.
Incongruencias
Un ejemplo de ello es lo que se conoce como espuma
cuántica. Un extraño fenómeno que se produce cuando analizamos el
mundo físico a escalas muy inferiores a las de las partículas subatómicas
conocidas y que, por lo tanto, no podemos “ver” directamente sino que debemos
imaginar el experimento usando solamente nuestra mente. Este experimento
consiste en suponer qué ocurre con las partículas (e incluso el espacio
“vacío”) a escalas muy pequeñas.
Según la mecánica cuántica, las partículas subatómicas no tienen volumen,
son entidades puntuales, sin tamaño físico. Son puntos del espacio que tienen
ciertas propiedades físicas que marcan un espacio a su alrededor con unos
campos de fuerza que, a medida que nos acercamos al punto, son más difíciles de
atravesar. Sería como un pequeño sistema solar en el que su radio de acción se
extiende a una distancia enorme, comparativamente, al sol que está en el
centro, aunque toda la materia esté concentrada en el punto central. Su masa se
concentra en un espacio infinitesimal y, por lo tanto, aunque tenga una masa
muy pequeña, el punto tiene una densidad infinita.
El problema viene cuando entra en juego la teoría de la relatividad, ya que
necesitamos recurrir a ella para ver cómo se comporta un objeto extremadamente
denso. Esta teoría nos dice que el espacio se curva alrededor de esta enorme
masa hasta crearse un pequeño agujero negro, una singularidad en el
espacio-tiempo. Así, el espacio se convierte en una especie de queso gruyer tan
agujereado y caótico que en él no puede existir ya ley alguna. En este momento,
la física deja de tener sentido y, por lo tanto, se hace evidente que hemos
cometido algún error al aplicar los modelos matemáticos que creemos que pueden
explicar el mundo. Las partículas subatómicas no pueden ser puntuales, deberían
tener alguna forma, algún tamaño para evitar tal incongruencia.
Algo parecido ocurre con los agujeros negros o el big bang. La teoría de la
relatividad nos dice que son puntos infinitesimales donde se concentran enormes
masas; pero si son tan pequeños, cuando aplicamos las leyes de la mecánica
cuántica su comportamiento debería ser diferente del esperado al que nos
predice la teoría de Einstein.
Otro elemento oscuro de la física moderna es la enorme cantidad de
partículas y fuerzas que observamos, o al menos observan los físicos, ya que
nosotros debemos creer a pies juntillas sus afirmaciones, puesto que no es
fácil repetir sus experimentos y sus cálculos. Electrones, quarks, gluones,
fotones, muones, antipartículas, etc., pueblan un universo formado por una
multiplicidad de diferentes partículas fundamentales. A medida que ha ido
avanzando la física, nuevas partículas se van descubriendo para un mismo
universo que se supone hijo de unas simples leyes matemáticas. ¿Por qué son
necesarias cuatro fuerzas diferentes? ¿No serán ellas expresiones de una sola?
¿Por qué vemos tantas partículas fundamentales? Si fueran realmente
fundamentales, ¿no debería ser un solo tipo que se nos aparece de múltiples
maneras? ¿Por qué existen unas constantes fundamentales de la física, unos
números mágicos que debemos incluir en las ecuaciones de manera que estas se
parezcan al mundo que vemos? ¿No será que aún no hemos llegado a raíz de la
física y no tenemos las ecuaciones fundamentales y, por lo tanto, debemos
ajustar nuestra ecuaciones para que se parezcan a lo que vemos?
Algunas de estas preguntas, como la multiplicidad de fuerzas, han sido
parcialmente explicadas por la física. Nuevos avances como la cromodinámica
cuántica han permitido unificar algunos de los fenómenos que se muestran
diferentes bajo la mecánica cuántica y la relatividad, aunque ha fallado en lo
que se ha convertido en la prueba más difícil, que es encontrar una ley única
que refleje el comportamiento de la gravedad, o sea, de las grandes masas, y el
electromagnetismo, perceptible en objetos mucho más pequeños.
Pero quizá la teoría más innovadora y prometedora a principios de este
nuevo siglo XXI es lo que se conoce como la teoría de cuerdas, una teoría que
nació en los años 80 del siglo pasado pero que no fue hasta una década después
y con varios cambios en su forma cuando esta ha sido aceptada por la mayoría de
los físicos teóricos. Esta teoría rompe con algunos “dogmas” científicos
preestablecidos, al igual que hicieron en su tiempo la teoría de la relatividad
y la mecánica cuántica.
La teoría de cuerdas
La idea fundamental de esta teoría se basa en que lo que hoy conocemos como
partículas subatómicas (quarks, electrones, neutrinos, etc.) así como sus
correspondientes antipartículas y también las partículas portadoras de fuerzas
(fotón, gluón, el enigmático y esquivo gravitón, etc.) no son nada más que
pequeñas cuerdecitas que, a modo de una cuerda de un violín, están vibrando de
diferente manera. No se trata de diferentes tipos de cuerdas y de que a cada
tipo de partícula le corresponda una partícula diferente. Las cuerdas son todas
iguales, todas tienen la misma esencia, son lo mismo. La única diferencia
estaría en su modo de vibración. Del mismo modo que una cuerda de un violín
puede sonar de diferente manera según sea la longitud marcada por el dedo del
músico, las cuerdas pueden “sonar” de diferente manera y mostrarse como
diferentes partículas sin variar su esencia.
El problema fundamental de esta teoría es que no podemos verificarla de
forma experimental ni de manera directa. Si se demuestra válida, será, quizá,
el mayor triunfo del intelecto humano aplicado a la física. Tecnológicamente
existe un obstáculo insalvable hoy en día (y probablemente durante muchas
décadas todavía). No existe máquina capaz de ver algo tan pequeño como
suponemos que es una cuerda. Imaginemos un gigante de varios cientos de metros
de altura. Este gigante seguramente sería capaz de poder oír un violín, podría
oír la música y decir de dónde procede, pero sus enormes ojos serían incapaces
de distinguir el violín, y menos aún sus cuerdas. Para él, el violín sería tan
solo un punto en el espacio, no tendría dimensiones, aunque sus efectos, su
música, podría alcanzar distancias apreciables para el gigante. Lo mismo nos
ocurre con la teoría de cuerdas. Podemos “oír” su música. Con nuestros modernos
aceleradores de partículas (los “microscopios” de los físicos de partículas),
podemos hacer chocar partículas subatómicas a enormes velocidades y ver su
composición más íntima. Pero ni el mayor acelerador de partículas sería capaz
de generar suficiente energía como para que los físicos pudieran “ver” las
cuerdas.
Este nuevo modelo del mundo, tal vez sea más matemático que todos los
modelos de la física anteriores. Aristóteles fue el primer científico conocido
que nos dio el modelo físico más parecido a nuestra forma de ver el mundo
basándose en nuestros sentidos más inmediatos y en el sentido común. Galileo y
Newton nos dieron el primer modelo del mundo basándose en las matemáticas, y
describieron la Naturaleza de forma cualitativa. Einstein rompió los conceptos
estáticos de espacio y tiempo y los unió formando un “espacio” de cuatro
dimensiones, con el que consiguió unificar bajo una sola ley el movimiento de
los cuerpos grandes y los cuerpos veloces. Planck, Heisenberg, Bohr y muchos
más nos mostraron que el mundo de lo diminuto era algo totalmente distinto al
mundo que percibimos con nuestros ojos y que los conceptos físicos que
adquirimos por sentido común son prejuicios que debemos salvar para entender el
mundo subatómico.
La teoría de cuerdas va más allá. Nos dice que el mundo que nos rodea no
tiene tres, ni cuatro (delante-detrás, derecha-izquierda, arriba-abajo y
antes-después) sino hasta once dimensiones incomprensibles para el no-matemático,
ya que esto es algo que no experimentamos cotidianamente. Y es dentro de estas
once dimensiones donde vibran las diminutas cuerdas. Unas cuerdas de
dimensiones incomprensibles y de tamaño indetectable. Pero las matemáticas nos
permiten comprender este distante y a la vez cercano mundo.
La teoría de cuerdas nos muestra un mundo físico como una enorme sinfonía
cósmica. Esta se compone, en sus elementos más pequeños, de cuerdas, como
trazos de lápiz sobre un papel en blanco. Estas cuerdas vibran, cada una
generando una nota y, según sea esta nota, se nos mostrará un tipo u otro de
partícula subatómica o fuerza elemental, igual que la diferente manera de hacer
un trazo de lápiz nos construirá letras diferentes o signos de puntuación que
podrán unir o separar palabras u oraciones. Estas letras, a su vez, se unen
formando palabras, del mismo modo que se unen las diferentes partículas
subatómicas para generar diferentes tipos de átomos. A su vez, las palabras se
unen formando oraciones. Oraciones cortas como dos átomos de hidrógeno y uno de
oxígeno, que se unen para formar agua, u oraciones larguísimas con múltiples
verbos y sujetos que expresan ideas enormemente complejas y profundas, al igual
que las moléculas de DNA, que se componen de una multitud de átomos y forman
los ladrillos físicos de la vida. Las moléculas, más o menos complejas y
combinadas inteligentemente, forman los más variados seres que pueblan el
universo, desde una mota de polvo a un sistema estelar, pasando por el simple y
a la vez complejo protozoo o el aún más complejo ser humano. Del mismo modo, se
construye un libro uniendo de manera armónica las oraciones formando los
diferentes capítulos, la introducción, el índice, etc.
El sentido de la ciencia
Si se llega a demostrar la teoría de cuerdas, el universo sería como un
inmenso libro, enormemente complejo en su manifestación, pero sumamente simple
en su base física, ya que está compuesto solamente por trazos de tinta sobre un
papel blanco. Y del mismo modo que un libro es el reflejo de una idea, de un
arquetipo que a través del escritor nos llega “congelado” a nuestras manos en
espera de que le demos vida leyéndolo y reflexionando sobre él, el universo es
el reflejo de una Idea, de una ley matemática que se manifiesta de diferentes
maneras y que da la armonía que hace vibrar y une las cuerdas formando la
Naturaleza que podemos ver a nuestro alrededor. Esta Idea está también
“congelada” en el libro del universo y está esperando que nosotros la “leamos”
y le demos nueva vida.
Este es el trabajo de los científicos. Este ha sido el sueño de tantos y
tantos buscadores de los secretos de la Naturaleza. Aristóteles, Galileo,
Newton, Maxwell, Einstein, Heisenberg y tantos otros que han entregado o
entregarán sus vidas a la búsqueda de esta ley universal escrita en lenguaje
matemático que rige el mundo manifestado y se nos presenta de tan diferentes
maneras. Este es un sueño de la Humanidad que merece la pena vivir, porque
comprender el universo es comprendernos a nosotros. Quizá, como dijo una vez un
gran científico, el ser humano sea una forma que tiene el universo para
comprenderse a sí mismo.
El universo matemático: la ciencia física hoy
Como
dijo Galileo, "el universo está escrito en clave matemática". Los
físicos siguen buscando las ecuaciones y modelos matemáticos que se ajusten al
comportamiento de la Naturaleza, es decir, los modelos de las leyes que rigen
el universo conocido.
Relatividad
A finales del siglo XIX, la física parecía encontrarse en un callejón sin
salida. La mecánica clásica, establecida por Galileo y Newton desde el siglo
XVII y mejorada a lo largo de doscientos años, se encontraba enfrentada a la
nueva teoría de los campos electromagnéticos, impulsada gracias a los trabajos
de Faraday y del físico escocés James Clerk Maxwell.
El dilema no se aclaró hasta el año 1905, en el que el brillante y entonces
joven científico suizo-alemán Albert Einstein propuso un nuevo marco teórico
que rompía los esquemas establecidos desde tiempos inmemoriales. Trabajando
como modesto empleado de una oficina de patentes, en sus ratos libres (y
seguramente en sus horas de trabajo aprovechando los descuidos de sus
superiores) creó los cimientos de la teoría de la relatividad, que once años
después ampliaría y por la que recibiría el reconocimiento mundial.
Fundamentalmente, la teoría de la relatividad rompe con los prejuicios
preestablecidos por el "sentido común" basado en nuestra percepción:
que el espacio y el tiempo son dos entidades independientes e invariables. Para
ello, establece unos conceptos matemáticos que definen el espacio y el tiempo
como cuatro dimensiones de un mismo continuo Espacio-Tiempo, que están
profundamente interrelacionadas. De esta manera, cuando nos movemos, tanto el
tiempo como el espacio se modifican permitiendo que otra magnitud, la velocidad
de la luz en el vacío, se mantenga constante. La razón por la que la física no
lo había descubierto hasta entonces es que estos fenómenos solamente se
producen a altísimas velocidades, a cientos de miles de veces la velocidad del
sonido.
De esta manera, apareció una nueva teoría capaz de explicar los fenómenos
físicos de las altas velocidades y las grandes masas; fue la física de lo
gigante, unos modelos matemáticos que podían explicar el movimiento de las
estrellas y los nidos de las galaxias, de la luz que se curva al pasar cerca
del Sol y por qué esta no puede escapar de un agujero negro, el movimiento a
enormes velocidades de las partículas subatómicas y la variación del tiempo
percibido por dos gemelos viajando en sendas naves espaciales por el espacio.
Paradójicamente esta teoría que trató de unir, en un marco teórico, los fenómenos
físicos conocidos estableciendo unas leyes absolutas, una idea absoluta, fue
conocida como relatividad por haber roto el
absolutismo de la materia y el espacio y haberlos convertido en relativos. Tal
era el materialismo de la época. Desgraciadamente, ello causó enormes
malentendidos entre los desconocedores de la física, que se apuntaron al carro
de la afirmación absoluta y tan gratuita como falsa de que "todo es
relativo".
La mecánica cuántica
Las aguas del entonces nuevo siglo XX trajeron nuevos cambios en el terreno
de la física. Este nuevo marco teórico fue la teoría cuántica, desarrollado en
gran medida por el propio Einstein, pero también por otros grandes genios como
Planck, Bohr, Schrodinger, Heisenberg, Pauli, Fermi y tantos otros.
A diferencia de la teoría de la relatividad, la mecánica cuántica se fija
en el otro extremo de la percepción humana, el mundo de lo diminuto, el mundo
subatómico. La mecánica cuántica también representó un cambio completo en
nuestra percepción del mundo que nos rodea.
Para esta nueva teoría, la realidad física, el mundo sensible, lo único
considerado real para el hombre del siglo XIX, dejaba de tener una realidad
objetiva y pasaba a convertirse en funciones matemáticas que expresan una
probabilidad de que nuestros sentidos perciban sensaciones. Se recuperaba, con
un nuevo lenguaje mucho más matemático, el viejo concepto hindú de Maya, de un
mundo ilusorio que impregna nuestros sentidos dándonos sensación de realidad,
pero una realidad aleatoria y cambiante en función del espectador. Pero este
mundo ilusorio es tan solo el reflejo de otro mundo ideal que está más allá de
nuestra percepción sensible, solamente accesible a través del intelecto, que en
el siglo XX tiene forma de ecuación matemática.
Mientras los objetos son grandes, estos se comportan según nos dice el
"sentido común" fruto de la experiencia, pero a medida que se van
haciendo pequeños, dejan de tener la existencia física que conocemos y el mundo
objetivo se va haciendo cada vez más sutil, más variable, y se hace imposible
determinar propiedades tan "simples" y "evidentes" en
nuestro universo cotidiano como es su posición y la velocidad con que se mueven
las partículas.
Como por arte de magia, cuando observamos una simple partícula y tratamos
de apresarla y retenerla en un volumen cada vez más pequeño, este diminuto
objeto empieza a agitarse con más y más rapidez y, por lo tanto, cuanto más la
confinamos más se agita y más difícil se hace ver cómo se mueve en este
reducido espacio.
Incongruencias
Un ejemplo de ello es lo que se conoce como espuma
cuántica. Un extraño fenómeno que se produce cuando analizamos el
mundo físico a escalas muy inferiores a las de las partículas subatómicas
conocidas y que, por lo tanto, no podemos “ver” directamente sino que debemos
imaginar el experimento usando solamente nuestra mente. Este experimento
consiste en suponer qué ocurre con las partículas (e incluso el espacio
“vacío”) a escalas muy pequeñas.
Según la mecánica cuántica, las partículas subatómicas no tienen volumen,
son entidades puntuales, sin tamaño físico. Son puntos del espacio que tienen
ciertas propiedades físicas que marcan un espacio a su alrededor con unos
campos de fuerza que, a medida que nos acercamos al punto, son más difíciles de
atravesar. Sería como un pequeño sistema solar en el que su radio de acción se
extiende a una distancia enorme, comparativamente, al sol que está en el
centro, aunque toda la materia esté concentrada en el punto central. Su masa se
concentra en un espacio infinitesimal y, por lo tanto, aunque tenga una masa
muy pequeña, el punto tiene una densidad infinita.
El problema viene cuando entra en juego la teoría de la relatividad, ya que
necesitamos recurrir a ella para ver cómo se comporta un objeto extremadamente
denso. Esta teoría nos dice que el espacio se curva alrededor de esta enorme
masa hasta crearse un pequeño agujero negro, una singularidad en el
espacio-tiempo. Así, el espacio se convierte en una especie de queso gruyer tan
agujereado y caótico que en él no puede existir ya ley alguna. En este momento,
la física deja de tener sentido y, por lo tanto, se hace evidente que hemos
cometido algún error al aplicar los modelos matemáticos que creemos que pueden
explicar el mundo. Las partículas subatómicas no pueden ser puntuales, deberían
tener alguna forma, algún tamaño para evitar tal incongruencia.
Algo parecido ocurre con los agujeros negros o el big bang. La teoría de la
relatividad nos dice que son puntos infinitesimales donde se concentran enormes
masas; pero si son tan pequeños, cuando aplicamos las leyes de la mecánica
cuántica su comportamiento debería ser diferente del esperado al que nos
predice la teoría de Einstein.
Otro elemento oscuro de la física moderna es la enorme cantidad de
partículas y fuerzas que observamos, o al menos observan los físicos, ya que
nosotros debemos creer a pies juntillas sus afirmaciones, puesto que no es
fácil repetir sus experimentos y sus cálculos. Electrones, quarks, gluones,
fotones, muones, antipartículas, etc., pueblan un universo formado por una
multiplicidad de diferentes partículas fundamentales. A medida que ha ido
avanzando la física, nuevas partículas se van descubriendo para un mismo
universo que se supone hijo de unas simples leyes matemáticas. ¿Por qué son
necesarias cuatro fuerzas diferentes? ¿No serán ellas expresiones de una sola?
¿Por qué vemos tantas partículas fundamentales? Si fueran realmente
fundamentales, ¿no debería ser un solo tipo que se nos aparece de múltiples
maneras? ¿Por qué existen unas constantes fundamentales de la física, unos
números mágicos que debemos incluir en las ecuaciones de manera que estas se
parezcan al mundo que vemos? ¿No será que aún no hemos llegado a raíz de la
física y no tenemos las ecuaciones fundamentales y, por lo tanto, debemos
ajustar nuestra ecuaciones para que se parezcan a lo que vemos?
Algunas de estas preguntas, como la multiplicidad de fuerzas, han sido
parcialmente explicadas por la física. Nuevos avances como la cromodinámica
cuántica han permitido unificar algunos de los fenómenos que se muestran
diferentes bajo la mecánica cuántica y la relatividad, aunque ha fallado en lo
que se ha convertido en la prueba más difícil, que es encontrar una ley única
que refleje el comportamiento de la gravedad, o sea, de las grandes masas, y el
electromagnetismo, perceptible en objetos mucho más pequeños.
Pero quizá la teoría más innovadora y prometedora a principios de este
nuevo siglo XXI es lo que se conoce como la teoría de cuerdas, una teoría que
nació en los años 80 del siglo pasado pero que no fue hasta una década después
y con varios cambios en su forma cuando esta ha sido aceptada por la mayoría de
los físicos teóricos. Esta teoría rompe con algunos “dogmas” científicos
preestablecidos, al igual que hicieron en su tiempo la teoría de la relatividad
y la mecánica cuántica.
La teoría de cuerdas
La idea fundamental de esta teoría se basa en que lo que hoy conocemos como
partículas subatómicas (quarks, electrones, neutrinos, etc.) así como sus
correspondientes antipartículas y también las partículas portadoras de fuerzas
(fotón, gluón, el enigmático y esquivo gravitón, etc.) no son nada más que
pequeñas cuerdecitas que, a modo de una cuerda de un violín, están vibrando de
diferente manera. No se trata de diferentes tipos de cuerdas y de que a cada
tipo de partícula le corresponda una partícula diferente. Las cuerdas son todas
iguales, todas tienen la misma esencia, son lo mismo. La única diferencia
estaría en su modo de vibración. Del mismo modo que una cuerda de un violín
puede sonar de diferente manera según sea la longitud marcada por el dedo del
músico, las cuerdas pueden “sonar” de diferente manera y mostrarse como
diferentes partículas sin variar su esencia.
El problema fundamental de esta teoría es que no podemos verificarla de
forma experimental ni de manera directa. Si se demuestra válida, será, quizá,
el mayor triunfo del intelecto humano aplicado a la física. Tecnológicamente
existe un obstáculo insalvable hoy en día (y probablemente durante muchas
décadas todavía). No existe máquina capaz de ver algo tan pequeño como
suponemos que es una cuerda. Imaginemos un gigante de varios cientos de metros
de altura. Este gigante seguramente sería capaz de poder oír un violín, podría
oír la música y decir de dónde procede, pero sus enormes ojos serían incapaces
de distinguir el violín, y menos aún sus cuerdas. Para él, el violín sería tan
solo un punto en el espacio, no tendría dimensiones, aunque sus efectos, su
música, podría alcanzar distancias apreciables para el gigante. Lo mismo nos
ocurre con la teoría de cuerdas. Podemos “oír” su música. Con nuestros modernos
aceleradores de partículas (los “microscopios” de los físicos de partículas),
podemos hacer chocar partículas subatómicas a enormes velocidades y ver su
composición más íntima. Pero ni el mayor acelerador de partículas sería capaz
de generar suficiente energía como para que los físicos pudieran “ver” las
cuerdas.
Este nuevo modelo del mundo, tal vez sea más matemático que todos los
modelos de la física anteriores. Aristóteles fue el primer científico conocido
que nos dio el modelo físico más parecido a nuestra forma de ver el mundo
basándose en nuestros sentidos más inmediatos y en el sentido común. Galileo y
Newton nos dieron el primer modelo del mundo basándose en las matemáticas, y
describieron la Naturaleza de forma cualitativa. Einstein rompió los conceptos
estáticos de espacio y tiempo y los unió formando un “espacio” de cuatro
dimensiones, con el que consiguió unificar bajo una sola ley el movimiento de
los cuerpos grandes y los cuerpos veloces. Planck, Heisenberg, Bohr y muchos
más nos mostraron que el mundo de lo diminuto era algo totalmente distinto al
mundo que percibimos con nuestros ojos y que los conceptos físicos que
adquirimos por sentido común son prejuicios que debemos salvar para entender el
mundo subatómico.
La teoría de cuerdas va más allá. Nos dice que el mundo que nos rodea no
tiene tres, ni cuatro (delante-detrás, derecha-izquierda, arriba-abajo y
antes-después) sino hasta once dimensiones incomprensibles para el no-matemático,
ya que esto es algo que no experimentamos cotidianamente. Y es dentro de estas
once dimensiones donde vibran las diminutas cuerdas. Unas cuerdas de
dimensiones incomprensibles y de tamaño indetectable. Pero las matemáticas nos
permiten comprender este distante y a la vez cercano mundo.
La teoría de cuerdas nos muestra un mundo físico como una enorme sinfonía
cósmica. Esta se compone, en sus elementos más pequeños, de cuerdas, como
trazos de lápiz sobre un papel en blanco. Estas cuerdas vibran, cada una
generando una nota y, según sea esta nota, se nos mostrará un tipo u otro de
partícula subatómica o fuerza elemental, igual que la diferente manera de hacer
un trazo de lápiz nos construirá letras diferentes o signos de puntuación que
podrán unir o separar palabras u oraciones. Estas letras, a su vez, se unen
formando palabras, del mismo modo que se unen las diferentes partículas
subatómicas para generar diferentes tipos de átomos. A su vez, las palabras se
unen formando oraciones. Oraciones cortas como dos átomos de hidrógeno y uno de
oxígeno, que se unen para formar agua, u oraciones larguísimas con múltiples
verbos y sujetos que expresan ideas enormemente complejas y profundas, al igual
que las moléculas de DNA, que se componen de una multitud de átomos y forman
los ladrillos físicos de la vida. Las moléculas, más o menos complejas y
combinadas inteligentemente, forman los más variados seres que pueblan el
universo, desde una mota de polvo a un sistema estelar, pasando por el simple y
a la vez complejo protozoo o el aún más complejo ser humano. Del mismo modo, se
construye un libro uniendo de manera armónica las oraciones formando los
diferentes capítulos, la introducción, el índice, etc.
El sentido de la ciencia
Si se llega a demostrar la teoría de cuerdas, el universo sería como un
inmenso libro, enormemente complejo en su manifestación, pero sumamente simple
en su base física, ya que está compuesto solamente por trazos de tinta sobre un
papel blanco. Y del mismo modo que un libro es el reflejo de una idea, de un
arquetipo que a través del escritor nos llega “congelado” a nuestras manos en
espera de que le demos vida leyéndolo y reflexionando sobre él, el universo es
el reflejo de una Idea, de una ley matemática que se manifiesta de diferentes
maneras y que da la armonía que hace vibrar y une las cuerdas formando la
Naturaleza que podemos ver a nuestro alrededor. Esta Idea está también
“congelada” en el libro del universo y está esperando que nosotros la “leamos”
y le demos nueva vida.
Este es el trabajo de los científicos. Este ha sido el sueño de tantos y
tantos buscadores de los secretos de la Naturaleza. Aristóteles, Galileo,
Newton, Maxwell, Einstein, Heisenberg y tantos otros que han entregado o
entregarán sus vidas a la búsqueda de esta ley universal escrita en lenguaje
matemático que rige el mundo manifestado y se nos presenta de tan diferentes
maneras. Este es un sueño de la Humanidad que merece la pena vivir, porque
comprender el universo es comprendernos a nosotros. Quizá, como dijo una vez un
gran científico, el ser humano sea una forma que tiene el universo para
comprenderse a sí mismo.
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