Teoría de cuerdas y Teoría M

Hace unos 5 ó 6 años la Teoría de cuerdas experimentó su mayor divulgación mediática, y de una forma u otra estuvo en boca de toda persona aficionada a la ciencia. La teoría de cuerdas surgió como una teoría extravagante a finales de los 60, que sólo llamó la atención de unos pocos y nunca se tomó en serio. Pero desde mediados de los 80 hasta hoy, se ha hecho cada vez más popular. El objetivo de esta teoría es relacionar de alguna manera las fuerzas de la física en una sola teoría, una teoría del todo que explique todos los fenómenos físicos conocidos.

En el Universo existen 4 fuerzas: la gravedad, la fuerza electromagnética, la interacción nuclear fuerte y interacción nuclear débil. La fuerza electromagnética es la fuerza involucrada en las transformaciones físicas y químicas de átomos y moléculas. La fuerza o interacción nuclear fuerte es la que mantiene unidos en los núcleos atómicos los protones y neutrones y la fuerza nuclear débil es la responsable de la desintegración beta de los neutrones.

Todos los fenómenos que tienen lugar en el Universo se debe una o varias de estas fuerzas. El fotón, es una partícula de luz, que es la responsable de la interacción de las fuerzas electromagnéticas. Por ejemplo, cuando un imán atrae a un alfiler, es porque ambos objetos están intercambiando fotones. El modelo estándar describe con precisión las interacciones fuertes, las electromagnéticas y las débiles. Todas las interacciones se describen mediante teorías gauge, generalizaciones del electromagnetismo. Pero ni el modelo estándar ni ninguna de sus extensiones son capaces de incorporar la gravitación. Por muchos años este ha sido uno de los problemas más importantes en la física teórica, formular una teoría cuántica de la gravedad.

Aquí es donde entra la teoría de las cuerdas, la cual cree que podría unificar las 4 fuerzas de la naturaleza. En ella se propone que las partículas más pequeñas no son como un "punto", sino un conjunto de cuerdas minúsculas que vibran en un espacio de más de cuatro dimensiones. Al igual que las distintas vibraciones de las cuerdas de instrumentos musical generan distintas notas a nuestros oídos, las distintas vibraciones de estas cuerdas subatómicas generarían distintas partículas, de manera que a nivel macroscópico veríamos un electrón, un quark (partículas que forman protones y neutrones) o cualquier otra partícula. De esta manera, esta teoría postula que una especial vibración de cuerdas daría lugar a una partícula llamada gravitón, que sería la responsable de la gravedad, unificando la gravedad a las otras 3 fuerzas.

Para que esta teoría funcionase, además de las 4 dimensiones a las que estamos acostumbrados (3 espaciales y 1 temporal), habría que añadir otras 6 dimensiones adicionales. El problema surgió cuando esta "teoría única" divergió en 5 teorías distintas que no cuadraban entre sí. Tras varios años teorizando sobre el tema, todo se solucionó con la adición de la undécima dimensión. Con el modelo matemático de las 11 dimensiones, las cinco teorías de las cuerdas se unificaron en una sola teoría, las cinco teorías eran en realidad cinco versiones diferentes de una teoría de cuerdas más básica o fundamental. Con la incorporación de una dimensión extra, presentada en 1995, la teoría de las cuerdas volvía a tener lógica, pasando a denominarse ahora Teoría M.

La M viene de membrana, ya que según la teoría M, nuestro universo sería como una membrana que estaría flotando o cómo una burbuja que viajaría por el hiper-espacio. Esta suposición junto a la hipótesis de las múltiples dimensiones implicaría la posibilidad de que hubiera otras membranas (también llamadas branas) vibrando paralelamente a la nuestra, abriendo las puertas a la existencia de más de un universo. Así, la explicación que esta teoría da al Big Bang, es que éste se produjo por la colisión de dos de estas membranas.

En la actualidad la teoría de las cuerdas no puede ser comprobada experimentalmente. Aparece como una conjetura teórica basada en un complejísimo modelo matemático. Pero hay que reconocer que esta "pega" se debe a que, de momento, no disponemos de los dispositivos tecnológicos adecuados para poder observar las dimensiones incluidas en esta teoría. Además, los detractores de esta teoría, la acusan de no ser falsable, es decir, que no se pueden realizar experimentos que en el caso de producir resultados distintos de los predichos, negarían la hipótesis puesta a prueba por la teoría de cuerdas. Para concluir dejo un breve vídeo en que se explica todo de una forma muy gráfica y más o menos comprensible.

El mundo no sólo es más extraño de lo que imaginamos, sino incluso más extraño de lo que podemos llegar a imaginar.

Arthur Eddington