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Hacia una Teoría Final
Solo de cuerda
2.839 visitas desde el 01/05/2013
Lamberto García del Cid
Cuántica, Filosofía, Física

Heráclito se equivocaba: no somos cosas, somos llamas. (K. R. Popper)


La física de partículas pasa por ser la avanzadilla del conocimiento científico. Los físicos dedicados a esta actividad presumen de que ellos serán los primeros en descubrir la materia última de la que está compuesto el universo, el ingrediente indivisible, el último trozo de realidad a partir del cual todo se compone. ¿Será verdad? ¿lograrán su objetivo?


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Esta visión reduccionista, si bien no unánimemente compartida, es, hoy por hoy, la creencia científica más arraigada y la más atrayente para los profesionales de la ciencia. La teoría que busca esta “unificación” se denomina Teoría Final o Teoría de Todo.

La primera idea reduccionista consideró que los componentes primarios e indivisibles de la materia eran los átomos. Atomistas hubo ya en la antigua Grecia, aunque físicos hubo, también, que en las postrimerías del siglo XIX no creían en ellos. Ernst Mach, por ejemplo, negaba su existencia, para él los átomos eran sólo meras abstracciones matemáticas.

En los albores del siglo XX se descubrió que el átomo sí era divisible: se componía de un núcleo y de una o varias partículas de carga negativa denominadas electrones, que orbitaban alrededor del núcleo. En 1930 se descubrió que los núcleos, a su vez, se componían de protones y neutrones. El átomo se hizo añicos.

Posteriormente, en los años cincuenta, se descubrieron nuevas partículas que compartían con las ya descubiertas la organización del átomo. Y en los años 1960, se reveló que todas estas partículas, a su vez, estaban constituidas por ingredientes más pequeños, en concreto tres, muy fuertemente ligados entre sí, y a los que se denominó quarks.



Merced a los grandes aceleradores de partículas se han venido descubriendo nuevos, y efímeros, trozos de materia. Aunque más que descubrirlos, lo que hacen los físicos es inventarlos para poder explicar los movimientos de ciertas partículas ya conocidas, movimientos que, sin la perturbación imputable a esa nueva partícula presentida, resultarían incoherentes.

Pues bien, toda esta carrera en busca de la postrer partícula ha venido a ser subvertida por una teoría que, sin estar probada (se necesitaría para ello aceleradores de partículas tan gigantescos que ningún país, debido a su alto coste, se anima a construirlos), promete ser la teoría definitiva de todo. Nos referimos a la Teoría de Cuerdas o, como pasó a denominarse poco después, Supercuerdas. Esta teoría parecía dar respuesta al deseo de unificación de todas las fuerzas físicas, deseo largamente añorado.



Descubierta durante la década de los ochenta, la teoría de cuerdas postula que los constituyentes últimos de la materia son diminutas cuerdecillas unidimensionales que vibran en un espacio de 10 dimensiones, las tres que tradicionalmente hemos venido usando en geometría, el tiempo y seis dimensiones más, plegadas o enrolladas en una especie de bolita de un tamaño de 10-33 cm. Esta teoría considera que en un momento del big-bang las 9 dimensiones (se suponen que son espaciales) eran iguales. Entonces, al expandirse el universo, sólo 3 de ellas se expandieron con él. Las otras 6 quedaron enroscadas, ceñidas en geometrías compactas de 10^-33 centímetros.



Sorprendente, ¿no? Ya se sabía, desde Einstein, que la materia no era otra cosa que energía (“... podemos, por tanto, considerar la materia como constituida por regiones de espacio donde el campo es extremadamente intenso, no hay lugar en esta nueva física para campo y materia, pues el campo es la única realidad”), pero este descubrimiento venía a confirmar, o fortalecer, las sospechas albergadas por los místicos de todas las épocas y algunos pensadores adelantados: que no estamos constituidos por nada material, que no existen bloques sólidos de materia, por pequeños que sean, que sostengan nuestro andamio corporal y el de los objetos que nos rodean. Todos somos cuerdecillas vibrátiles, gometas que se mueven en un espacio de 10 dimensiones, de las cuales sólo vemos tres y percibimos cuatro. Las seis restantes, comprimidas en espacio tan reducido, constituirían direcciones aún no exploradas. Estas cuerdecillas elásticas vendrían, según sus elucubradores, a resolver lo que ha sido el problema central de la física durante décadas: compaginar la Teoría de la Relatividad y la Mecánica Cuántica. Sólo en un espacio de 10 dimensiones ambas teorías parecen ser compatibles. En palabras de Sheldom L. Glashow: “Las supercuerdas, por primera vez en la historia, nos ofrecen por lo visto una teoría cuántica de la gravedad lógicamente aceptable”. En otras palabras, las de Brian Green, la teoría de cuerdas posee la extraordinaria propiedad de predecir la gravedad.

Nota aclaratoria

La teoría de cuerdas o supercuerdas, mediante una segunda revolución que tuvo lugar a mediados de los años 1990, ha dado paso a la Teoría M, que presenta no 10 sino 11 dimensiones, 10 espaciales y una temporal. Esta Teoría-M permite una síntesis satisfactoria de las cinco versiones actuales de la teoría de cuerdas. Se había, por lo visto, obviado una dimensión espacial. Esta T-M pudiera constituir el problema central de la física del siglo XXI. La M está por: misteriosa, madre (la Madre de las Todas las Teorías), matricial, etc.

Esta novedosa teoría presupone un completo cambio de perspectiva en física: el espacio y el tiempo estarían constituidos por cuerdas, en vez de que éstas habiten en el espacio y el tiempo. De acuerdo con sus postulados, las cuerdas se darían origen a sí mismas. O, para decirlo con palabras de Werner Heisenberg: “Cada partícula consiste en todas las demás partículas”.

Debido a que estos filamentos unidimensionales, o gometas de energía, tiemblan, son susceptibles de producir sonidos o armónicos similares a los que emiten las cuerdas de un instrumento musical. Así, y siguiendo a los físicos, los diferentes tipos de partículas elementales corresponderían a diferentes modos de oscilar la cuerda, de forma análoga a como se producen las diferentes notas extraídas de una misma cuerda de violín. Desarrollando este razonamiento, las partículas observables, aquellas de las que hemos venido asumiendo que estamos compuestos, corresponderían únicamente a los armónicos más bajos, algo muy parecido a la nota más baja que puede obtenerse de la cuerda del mencionado violín. Si Hölderlin nos auguró que “pronto seremos canto”, la moderna física nos descubre que ya lo somos.

Heráclito se equivocaba: no somos cosas, somos llamas. Esto afirmaba Karl R. Popper. Y yo digo que somos llamas y somos música. Una música cuyas notas se denominan fotinos, fotines, gluinos, gluones, gravitinos, gravitones, squarks, sleptones... Y con su propia escala de sabores: arriba, abajo, extraño, encanto, tope, base, verdad, belleza...

El asombro producido en el ámbito científico por esta extraña teoría, todavía persiste. Murray Gell-Mann, premio Nobel de física y descubridor de los quarks (por cierto, que el erudito señor tomó prestada la palabreja “quark” del Finnegans Wake de James Joyce), opina que las supercuerdas son tan bellas que tienen que servir para algo. En los círculos de los físicos teóricos se comenta, también, que la teoría de cuerdas es parte de la física del siglo XXI caída por casualidad en el siglo XX, que hubo suerte de que la TC fuera descubierta sin seres humanos en el planeta Tierra que, en cierto sentido, lo merecieran. Estas opiniones son en gran parte motivadas por la dificultad de las matemáticas que se necesitan para entender y desarrollar esta teoría, todavía al alcance de muy pocos. Estas complicadas matemáticas se deben a Gabriele Veneziano, un físico teórico del consorcio de investigación europeo CERN, quien en 1968 luchaba por dar sentido a varias observaciones experimentales sobre la fuerza nuclear fuerte. Descubrió, para su sorpresa, que una fórmula extraña del renombrado matemático Euler, con más de 200 años de antigüedad, parecía describir lo que le tenía intrigado. Se trataba de la función beta. Posteriormente los físicos se dieron cuenta de que si se modelaban las partículas elementales como pequeñísimas, vibrátiles cuerdecillas unidimensionales, las interacciones nucleares podían ser exactamente descritas con la mencionada fórmula de Euler.

La teoría de cuerdas ha sido definida como el Santo Grial de la ciencia moderna, pero no puede desatar todo su poder predictivo hasta que alguien proporcione el manual de instrucciones completo.



Los físicos de cuerdas saltan de alegría por haber tenido la suerte de dedicarse a la física en este preciso momento.

(Sheldom L. Glashow)

Las supercuerdas constituyen, para los físicos más vanguardistas, el primer candidato serio a una Teoría de Todo. ¿Y después? Después, y puesto que somos música, a buscar la forma de participar activamente en la orquesta de las esferas y esperar, en continuo allegro vivace, a que concluya la sinfonía cósmica.



En sí mismo, el espacio y el tiempo consisten en nada. Son conceptos hipostasiados y, por lo tanto, esencialmente de origen psíquico.

(C. G. Jung)

Bibliografía:

Bell, John S., Lo decible y lo indecible en la mecánica cuántica, Alianza Universidad, Madrid 1990

Bernstein, Jeremy, Quarks, chiflados y el cosmos, Alianza editorial, Madrid 1990

Brown J. & Davies P.C.W., Supercuerdas ¿Una teoría de todo?, Alianza editorial, Madrid 1990

Capra, Fritjof, The Tao of Physic, Flamingo, Londres 1991

Carl, Helmut, Los secretos de la materia, Ediciones iberoamericanas S.A., Madrid 1968

Davies, Paul, The Mind of God, Penguin, London 1993

Einstein, Albert:

Sobre la teoría de la relatividad, Sarpe, 1983

Autobiografía y otros ensayos científicos, Círculo de lectores, Barcelona 1998.

Feynmann, Richard P.:

¿Esta Ud. de broma, señor Feynmann?, Alianza universidad, Madrid 1997

The Meaning of it All, Penguin, Londres 1999

Gell-Mann, Murray, The Quark and the Jaguar, Abacus, Londres 1997

Glashow, Sheldom L., Interacciones. Una visión del mundo desde el “encanto” de los átomos, Tusquets, Barcelona, 1994

Greene, Brian, The Elegant Universe, Vintage Books, New York 2000

Goswami, Amit, The Self-Aware Universe, G.P. Putnam's sons, New York, 1995

Hawking, Stephen W., Historia del tiempo, Círculo de lectores, Barcelona 1989

Heisenberg, Werner:

La imagen de la naturaleza en la física actual, Planeta-Agostini, Barcelona 1993

Encuentros y conversaciones con Einstein y otros ensayos, Alianza editorial, Madrid 1980

Kaku, Michio, Hyperspace, Oxford University Press, Oxford, 1995

Kuhn, Thomas S., The Structure of the Scientific Revolutions, Chicago University Press, 1970

Lindley, David, Where does the Weirdness go? Why Quantum Mechanics is Strange, but not as Strange as you Think, Vintage, Londres 1997

Weinberg, Steven:

Los tres primeros minutos del universo, Alianza Universidad, Madrid 1997

Dreams of a Final Theory, Vintage, Londres 1993

Zukav, Gary, La danza de los maestros de Wu Li, Gaia ediciones, Madrid 1999



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Comentarios



2013-05-01 20:22:42

Atencion: Heraclito no se equivocaba, jamas dijo que existen "cosas" Dijo que la ultima esencia del cosmos era el FUEGO.



2013-05-27 09:13:50

Como diría Asterix ... !estos romanos están locos¡ :) Es impresionante, la de acuedutos que se han montado para explicar la existencia y la imperiosa necesidad del tiempo, artificio engañoso de nuestro cerebro. Desde la teoría de fibrados no se había visto ingenio más complejo. Señores, no necesitamos la dimensión del tiempo para existir y aunque no seamos otra cosa que energía, ¿de donde y porqué surge esta? Del kaos, ¿de donde si no? La Teoría de la Relatividad Universal así lo demuestra: http://lacomunidad.elpais.com/discusiones-cientificas/2011/12/14/la-esencia-la-existencia





2013-11-17 02:20:33

Estimado Lambgar: Esas 6 dimensiones que, según vosotros los FÍSICOS quedaron enroscadas, no creo que sea tan así.Al menos hay Una que en circunstancias inesperadas suele manifestarse. Hasta donde he podido comprobar sucede cuando nuestra mente está inactiva. Son brevísimos segundos.Inolvidables eso sí. Cordiales saludos.



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