{"id":4273,"date":"2010-10-01T13:38:48","date_gmt":"2010-10-01T11:38:48","guid":{"rendered":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/?p=4273"},"modified":"2010-10-01T13:38:48","modified_gmt":"2010-10-01T11:38:48","slug":"einstein-subyace-en-la-teoria-de-cuerdas","status":"publish","type":"post","link":"http:\/\/www.emiliosilveravazquez.com\/blog\/2010\/10\/01\/einstein-subyace-en-la-teoria-de-cuerdas\/","title":{"rendered":"Einstein subyace en la Teoria de cuerdas"},"content":{"rendered":"

Ya se ha contado muchas veces que, en 1905, disponiendo de mucho tiempo libre en la oficina de patentes, Einstein<\/a> analiz\u00f3 cuidadosamente las ecuaciones de campo de Maxwell, le a\u00f1adi\u00f3 algunos ingredientes de Lorente y Poincar\u00e9 y fue llevado a postular el principio de la relatividad<\/a> especial: la velocidad de la luz es la misma en todos los sistemas de referencia en movimiento uniforme. El principio de apariencia inocente es uno de los mayores logros de la mente humana. Algunos han dicho que, junto con la ley de gravitaci\u00f3n de Newton<\/a>, se sit\u00faa como una de las m\u00e1s grandes creaciones cient\u00edficas de todos los tiempos.<\/p>\n

Muchos han sido los aspectos interesantes deducidos a partir de la teor\u00eda relativista especial, y el que m\u00e1s ha llamado siempre mi atenci\u00f3n es aquel que nos dice que el tiempo es la cuarta dimensi\u00f3n y que las leyes de la naturaleza se simplifican y unifican en dimensiones m\u00e1s altas.<\/p>\n

Fue Minkowski<\/a>, un antiguo profesor de Einstein<\/a>, el que, al leer la teor\u00eda de \u00e9ste, introdujo el concepto de cuarta dimensi\u00f3n referida al tiempo y super\u00f3 as\u00ed el concepto de tiempo que se remontaba hasta Arist\u00f3teles. El espacio y el tiempo quedaron as\u00ed irremediablemente unidos como espaciotiempo. As\u00ed pasamos de un mundo de tres dimensiones a un universo de cuatro. La mente humana pas\u00f3 entonces a tener una visi\u00f3n m\u00e1s amplia del universo. Tambi\u00e9n cambiaron conceptos como los de la masa y la energ\u00eda, que resultaron ser la misma cosa. \u00bfY qu\u00e9 decir de la posibilidad real de frenar el paso del tiempo al viajar a velocidades relativistas? \u00a1Son tantas maravillas!<\/p>\n

Para ver c\u00f3mo dimensiones m\u00e1s altas simplifican las leyes de la naturaleza, recordemos que un objeto tiene longitud, anchura y altura. Puesto que tenemos libertad para girar un objeto 90\u00ba, podemos transformar su longitud en anchura y su anchura el altura. Mediante una simple rotaci\u00f3n, podemos intercambiar cualquiera de las tres dimensiones espaciales. Ahora bien, si el tiempo es la cuarta dimensi\u00f3n, entonces es posible hacer \u201crotaciones\u201d que convierten el espacio en tiempo y el tiempo en espacio. Estas rotaciones tetradimensionales son precisamente las distorsiones del espacio y del tiempo exigidas por la relatividad<\/a> especial. En otras palabras, espacio y tiempo se mezclan de una forma esencial, gobernada por la relatividad<\/a>. El significado del tiempo como la cuarta dimensi\u00f3n es que pueden hacerse rotaciones entre el tiempo y el espacio de una forma matem\u00e1ticamente precisa. A partir de entonces, deben ser tratados como dos aspectos de la misma magnitud: el espacio-tiempo. As\u00ed han quedado unificadas las leyes de la naturaleza al pasar de tres a cuatro dimensiones.<\/p>\n

<\/p>\n

La discusi\u00f3n de la unificaci\u00f3n de las leyes de la naturaleza fue m\u00e1s bien abstracta, y lo habr\u00eda seguido siendo si Einstein<\/a> no hubiese dado el siguiente paso decisivo. \u00c9l comprendi\u00f3 que si el espacio y el tiempo pueden unificarse en una sola entidad, llamada espaciotiempo, entonces quiz\u00e1 la materia y la energ\u00eda pueden unirse tambi\u00e9n en una relaci\u00f3n dial\u00e9ctica. Si las reglas pueden contraerse y los relojes pueden frenarse, razon\u00f3, entonces cualquier cosa que midamos con regla y relojes tambi\u00e9n debe cambiar.<\/p>\n

Sin embargo, casi todo en el laboratorio de un f\u00edsico se mide con regla y relojes. Esto significa que los f\u00edsicos tendr\u00edan que recalibrar todas las magnitudes del laboratorio que una vez dieron por hecho que eran constantes.<\/p>\n

En concreto, la energ\u00eda es una cantidad que depende de c\u00f3mo midamos las distancias y los intervalos de tiempo. Un autom\u00f3vil de prueba que choca a gran velocidad contra una pared de ladrillos tiene obviamente energ\u00eda. No obstante, si el veloz autom\u00f3vil se aproxima a la velocidad de la luz, sus propiedades de distorsionan. Se contrae como un acorde\u00f3n y los relojes en su interior se frenan. Lo que es m\u00e1s importante, Einstein<\/a> descubri\u00f3 que la masa del autom\u00f3vil tambi\u00e9n aumenta cuando se acelera. Pero, \u00bfde d\u00f3nde procede este exceso de masa?, y \u00e9l concluy\u00f3 que proced\u00eda de la energ\u00eda.<\/p>\n

Esto tuvo consecuencias perturbadoras. Dos de los grandes descubrimientos de la f\u00edsica del siglo XIX fueron la conservaci\u00f3n de la masa y la conservaci\u00f3n de la energ\u00eda; es decir, la masa total y la energ\u00eda total de un sistema cerrado, tomados por separado, no cambian. Por ejemplo, si el coche veloz choca contra el muro de ladrillos, la energ\u00eda del autom\u00f3vil no desaparece, sino que se convierte en energ\u00eda sonora del choque, energ\u00eda cin\u00e9tica de los fragmentos de ladrillo que vuelan por los aires, energ\u00eda calor\u00edfica, y as\u00ed sucesivamente. La energ\u00eda total (y la masa total) antes y despu\u00e9s del choque es la misma.<\/p>\n

Sin embargo, Einstein<\/a> dec\u00eda ahora que la energ\u00eda del autom\u00f3vil podr\u00eda convertirse en masa (un nuevo principio de conservaci\u00f3n que dec\u00eda que la suma total de la masa y la energ\u00eda debe siempre permanecer constante). La materia no desaparece repentinamente, ni la energ\u00eda brota de la nada. En este sentido, la materia desaparece s\u00f3lo para liberar enormes cantidades de energ\u00eda o viceversa.<\/p>\n

Cuando Einstein<\/a> ten\u00eda 26 a\u00f1os, calcul\u00f3 exactamente c\u00f3mo deb\u00eda cambiar la energ\u00eda si el principio de la relatividad<\/a> era correcto, y descubri\u00f3 la relaci\u00f3n E = mc2<\/sup><\/em>. Puesto que la velocidad de la luz al cuadrado (c2<\/sup><\/em>) es un n\u00famero astron\u00f3micamente grande, una peque\u00f1a cantidad de materia puede liberar una enorme cantidad de energ\u00eda. Dentro de las part\u00edculas m\u00e1s peque\u00f1as de materia hay un almac\u00e9n de energ\u00eda, m\u00e1s de un mill\u00f3n de veces la energ\u00eda liberada en una explosi\u00f3n qu\u00edmica. La materia, en cierto sentido, puede verse como un dep\u00f3sito casi inagotable de energ\u00eda; es decir, la materia es en realidad energ\u00eda condensada.<\/p>\n

Einstein<\/a> supo ver que las dimensiones m\u00e1s altas tienen un prop\u00f3sito: unificar los principios de la naturaleza. Al a\u00f1adir dimensiones m\u00e1s altas pod\u00eda unir conceptos f\u00edsicos que, en un mundo tridimensional, no tienen relaci\u00f3n, tales como la materia y la energ\u00eda o el espacio y el tiempo, que gracias a la cuarta dimensi\u00f3n de la relatividad<\/a> especial, quedaron unificados.<\/p>\n

Desde entonces, estos conceptos los tenemos que clasificar no por separado, sino siempre juntos como dos aspectos de un mismo ente materia-energ\u00eda por una parte y espacio-tiempo por otra. El impacto directo del trabajo de Einstein<\/a> sobre la cuarta dimensi\u00f3n fue, por supuesto, la bomba de hidr\u00f3geno, que se ha mostrado la m\u00e1s poderosa creaci\u00f3n de la ciencia del siglo XX, claro que en contra del criterio de Einstein<\/a>, que era pacifista y nunca quiso participar en proyectos de esta \u00edndole.<\/p>\n

Einstein<\/a> complet\u00f3 su teor\u00eda de la relatividad<\/a> con un segundo trabajo, que al menos en parte, estaba inspirado por lo que se conoce como principio de Mach<\/a><\/em>; la gu\u00eda que us\u00f3 Einstein<\/a> para crear esta secuela final y completar su teor\u00eda de la relatividad<\/a> general.<\/p>\n

Einstein<\/a> enunci\u00f3 que la presencia de materia-energ\u00eda determina la curvatura del espacio-tiempo a su alrededor. \u00c9sta es la esencia del principio f\u00edsico que Riemann no logr\u00f3 descubrir: la curvatura del espacio est\u00e1 directamente relacionada con la cantidad de energ\u00eda y materia contenida en dicho espacio. Esto, a su vez, puede resumirse en la famosa ecuaci\u00f3n de Einstein<\/a>, que se denota:<\/p>\n

\"einstein-tensor\"<\/p>\n

Esta ecuaci\u00f3n enga\u00f1osamente corta es uno de los mayores triunfos de la mente humana. De ella emergen los principios que hay tras los movimientos de las estrellas y galaxias, los agujeros negros<\/a>, el Big Bang<\/a>, y seguramente, el propio destino del universo.<\/p>\n

Es curiosa la similitud que se da entre la teor\u00eda del electromagnetismo y la relatividad<\/a> general; mientras que Faraday experiment\u00f3 y sab\u00eda los resultados, no sab\u00eda expresarlos mediante las matem\u00e1ticas, y apareci\u00f3 Maxwell que finalmente formul\u00f3 la teor\u00eda.<\/p>\n

Einstein<\/a>, al igual que Faraday, hab\u00eda descubierto los principios f\u00edsicos correctos, pero carec\u00eda de un formulismo matem\u00e1tico riguroso suficientemente potente para expresarlo (claro que Faraday no era matem\u00e1tico, y Einstein<\/a> s\u00ed lo era). Carec\u00eda de una versi\u00f3n de los campos de Faraday para la gravedad. Ir\u00f3nicamente, Riemann ten\u00eda el aparato matem\u00e1tico, pero no el principio f\u00edsico gu\u00eda, al contrario que Einstein<\/a>. As\u00ed que finalmente fue Einstein<\/a> el que pudo formular la teor\u00eda con las matem\u00e1ticas de Riemann.<\/p>\n

\u201c\u00a1Qu\u00e9 extra\u00f1o ser\u00eda que la teor\u00eda final se descubriera durante nuestra vida! El descubrimiento de las leyes finales de la naturaleza marcar\u00e1 una discontinuidad en la historia del intelecto humano, la m\u00e1s abrupta que haya ocurrido desde el comienzo de la ciencia moderna del siglo XVII. \u00bfPodemos imaginar ahora c\u00f3mo ser\u00eda?<\/em>\u201d Se preguntaba Steven Weinberg.<\/p>\n

emilio silvera<\/em><\/p>\n

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