domingo, 08 de diciembre del 2019 Fecha
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Siempre plantearemos preguntas

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Teoría de Supercuerdas    ~    Comentarios Comments (0)

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Hendrik Antoon Lorentz (Holanda, 1853-1928) combinó las leyes de la mecánica de Newton y las del electromagnetismo de Maxwell para describir el movimiento de los electrones. Los resultados fueron peculiares, apuntando a la necesidad de una teoría nueva radical. Sin Lorentz, dijo Einstein, él nunca habría podido descubrir la relatividad especial.

La relatividad especial de Einstein, ¿habría sido posible sin Maxwell y Lorentz? ¿Qué unidades habría expuesto Planck sin los números de Stoney? ¿Qué sería de la teoría de cuerdas sin la de Kaluza-Klein? y, de esa manera, podríamos continuar llenando páginas y más páginas con preguntas que denotan lo que podía haber pasado si no…

Sí, continuar indefinidamente partiendo incluso del átomo de Demócrito, hace ahora más de 2.000 años. Todos los descubrimientos e inventos científicos están apoyados por ideas que surgen desde conocimientos anteriores que son ampliados por nuevas y más modernas formulaciones.

Precisamente, eso es lo que está ocurriendo ahora con la teoría M de las supercuerdas de Witten. Él se inspira en teorías anteriores que, a su vez, se derivan de la original de A. Einstein que pudo surgir, gracias al conocimiento que en geometría aportó Riemann con su tensor métrico.

Y no sería extraño que, al igual que Einstein pudo salir del callejón sin salida en el que estaba metido, hasta que por fin apareció la geometría de los espacios curvos de Riemann para salvarlo, que, de la misma manera, Edward Witten y otros, puedan salir del escollo en el que han quedado aprisionados con la teoría de supercuerdas, gracias a las funciones modulares de aquel extraño matemático llamado Ramanujan que, como Riemann, murió antes de cumplir los treinta y cinco años, o, a cualquier nuevo matemático que pueda dilucidar en su mente, nuevas formas de “ver” que de momento nadie ha sabido alcanzar.

En el ranking de los científicos más importantes del mundo, elaborado en función del impacto de los artículos publicados por cada cual en las revistas científicas, los trabajos realizados y los libros, etc, que es un buen indicador de la trayectoria de cada uno, no parece haber ninguna duda: Ed Witten, el físico-matemático estadounidense, tiene un número muy elevado de la lista. Aunque es Físico Teórico, en 1.990, la Unión Internacional de Matemáticos le concedió la Medalla Field, algo así como el premio Nobel en matemáticas que no concede la Academia Sueca. Por el momento es,  la figura más destacada en el campo de las supercuerdas, un complicado entramado teórico que supera el gran contrasentido de que las dos vertientes más avanzadas de la física, la teoría relativista de la gravitación y la mecánica cuántica, sean incompatibles pese a que cada una por separado estén más que demostradas.

Conseguido relacionar y hacer vibrar a dos diamantes en el proceso conocido como entrelazamiento cuántico. El misterioso proceso, al que el propio Eisntein no supo darle comprensión completa, supone el mayor avance hasta la fecha y abre las puertas de la computación cuántica. Para que nos hagamos una idea del hallazgo, en 1935 Einstein lo llegó a denominar como la “acción fantasmal a distancia”. Un efecto extraño en donde se conecta un objeto con otro de manera que incluso si están separados por grandes distancias, una acción realizada en uno de los objetos afecta al otro.

He puesto este ejemplo simplemente para dejar una imagen de lo que ayer era imposible y, sin embargo hoy, se hizo realidad. Y, de la misma manera, esas teorías de cuerdas vienen a confirmar que, aunque nos parezcan imposibles, algunos físicos no dejan de buscar respuestas a cuestiones…de dudosa resolución.

Sí, por falta de conocimientos nos pueden parecer dos mundos antagónicos pero…

Relatividad general y mecánica cuántica, dos mundos antagónicos situados a distancias abismales el uno del otro y que, sin embargo, algunos tratan de enlazar en un escenario único que, hasta el momento ha sido imposible. Ningún físico se siente cómodo con este divorcio recalcitrante que impide, que la Gravedad esté presente en el Modelo Estándar de la Física de partículas, donde sí aparecen las otras tres fuerzas de la Naturaleza.

Aunque no todos tienen la misma confianza en esta nueva concepción de las supercuerdas, en que las partículas elementales (electrones, quarks, etc) son modos de vibración de cuerdas de tamaño inimaginablemente pequeño (10-33 cm) que existen en un universo de 11 dimensiones en lugar de las cuatro que nos son cotidianas, tres de espacio y una temporal de la teoría de Einstein.

Es cierto que las supercueras están en ebullición y que, E. Witten ha posibilitado un gran salto hacia adelante cuando supo aunar, de manera brillante, muchas ideas que andaban dispersas en el ambiente y que nadie había sido capaz de plantear y formular de manera coherente y a plena satisfacción de todos, ya que, esta especialidad de supercuerdas de las 11 dimensiones exige un nivel y una profundidad matemática que solo está al alcance de unos pocos. El trabajo de Witten desembocó en lo que ahora todos conocen como la Teoría M -¿magia, misterio, matriz…?-.

La teoría de supercuerdas tiene tantas sorpresas fantásticas que cualquiera que investigue en el tema reconoce que está llena de magia. Es algo que funciona con tanta belleza… Cuando cosas que no encajan juntas e incluso se repelen, si se acerca la una a la otra alguien es capaz de formular un camino mediante el cual, no sólo no se rechazan, sino que encajan a la perfección dentro de ese sistema, como ocurre ahora con la teoría M que acoge con naturalidad la teoría de la relatividad general y la teoría mecánico-cuántica; ahí, cuando eso se produce, está presente la belleza.

Lo que hace que la teoría de supercuerdas sea tan interesante es que el marco estándar mediante el cual conocemos la mayor parte de la física es la teoría cuántica y resulta que ella hace imposible la gravedad. La relatividad general de Einstein, que es el modelo de la gravedad, no funciona con la teoría cuántica. Sin embargo, las supercuerdas modifican la teoría cuántica estándar de tal manera que la gravedad no sólo se convierte en posible, sino que forma parte natural del sistema; es inevitable para que éste sea completo.

Un sistema como el Modelo Estándar, que acoge todas las fuerzas de la naturaleza, dejando aparte la fuerza gravitatoria, no refleja la realidad de la naturaleza, está incompleto. Precisamente por eso, desde hace algunas décadas, los físicos -al menos algunos de eloos-, no dejan de buscar esa nueva teoría que permita la unión tan deseada como ¿imposible?

Hace muchos años que la física persigue ese modelo, la llaman Teoría de Todo y debe explicar todas las fuerzas que interaccionan con las partículas subatómicas que conforman la materia y, en definitiva, el universo, su comienzo y su final, el hiperespacio y los universos paralelos. Esa es la teoría de supercuerdas.

¿Por qué es tan importante encajar la gravedad y la teoría cuántica? Porque no podemos admitir una teoría que explique las fuerzas de la naturaleza y deje fuera a una de esas fuerzas. Así ocurre con el Modelo Estándar que deja aparte y no incluye a la fuerza gravitatoria que está ahí, en la naturaleza.

La teoría de supercuerdas se perfila como la teoría que tiene implicaciones si tratamos con las cosas muy pequeñas, en el microcosmos; toda la teoría de partículas elementales cambia con las supercuerdas que penetra mucho más; llega mucho más allá de lo que ahora es posible.

La topología es, el estudio de aquellas propiedades de los cuerpos geométricos que permanecen inalteradas por transformaciones continuas. La topología es probablemente la más joven de las ramas clásicas de las matemáticas. En contraste con el álgebra, la geometría y la teoría de los números, cuyas genealogías datan de tiempos antiguos, la topología aparece en el siglo diecisiete, con el nombre de analysis situs, ésto es, análisis de la posición.

De manera informal, la topología se ocupa de aquellas propiedades de las figuras que permanecen invariantes, cuando dichas figuras son plegadas, dilatadas, contraídas o deformadas, de modo que no aparezcan nuevos puntos, o se hagan coincidir puntos diferentes. La transformación permitida presupone, en otras palabras, que hay una correspondencia biunívoca entre los puntos de la figura original y los de la transformada, y que la deformación hace corresponder puntos próximos a puntos próximos. Esta última propiedad se llama continuidad, y lo que se requiere es que la transformación y su inversa sean ambas continuas: así, trabajarnos con homeomorfismos.

En cuanto a nuestra comprensión del universo a gran escala (galaxias, el Big Bang…), creo que afectará a nuestra idea presente, al esquema que hoy rige y, como la nueva teoría, el horizonte se ampliará enormemente; el cosmos se presentará ante nosotros como un todo, con un comienzo muy bien definido y un final muy bien determinado.

Para cuando eso llegue, sabremos lo que es, como se genera y dónde están situados los orígenes de esa “fuerza”, “materia”, o, “energía” que ahora no sabemos ver para explicar el movimiento de las galaxias o la expansión del espacio mismo.

emilio silvera

 


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