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| fuente: roberthollingworth.com.au |
En
palabras de Edward Witten, la teoría de
cuerdas es una teoría física del siglo XXI que apareció por accidente en el
siglo XX. Concretamente en 1919 Theodor Kaluza,
partiendo del principio de la relatividad general de Einstein (véase el post correspondiente) utilizó un
modelo espacio-tiempo de cinco dimensiones para tratar de unificar la gravitación
y el electromagnetismo.
Más tarde, en 1926, Klein matizó el trabajo de su colega, de forma que quedó
perfilada la que llamamos teoría de Kaluza-Klein, más conocida como teoría
de cuerdas.
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| fuente: zamandayolculuk.com |
Diversas
hipótesis acerca del hiperespacio sugieren que existen
otras dimensiones aparte de las que aceptamos habitualmente. En estas hipótesis
hiperespaciales, acaso más cercanas a la ciencia-ficción que al mundo real, las
leyes de la naturaleza se vuelven mucho más sencillas y elegantes si se expresan
con todas estas dimensiones adicionales.
La
teoría
de cuerdas utiliza esencialmente para el campo gravitatorio las ecuaciones
de campo de Einstein planteadas en un espacio-tiempo de cinco
dimensiones, y por otro lado las ecuaciones de Maxwell para el campo
electromagnético. En 1926 Oskar Klein
combinó las ideas de Kaluza con algunos principios de la mecánica cuántica para
dar una estimación de la cuantización de la carga y, puesto que en las
ecuaciones aparece un campo escalar extra, se apunta la inobservabilidad
práctica de la dimensión adicional o quinta dimensión.
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| fuente: es.wikipedia.org |
Se
trata ciertamente de una teoría de una abstracción extraordinaria con un uso
sutil de las matemáticas. Quizá por eso la teoría de cuerdas produce una serie
de sorprendentes resultados matemáticos en diversas áreas del conocimiento que
en principio parecen muy alejadas de la física. Esto quiere decir que la teoría
de cuerdas no va mal encaminada, o al menos así lo manifiestan aquellos
científicos que en el momento actual poseen los suficientes conocimientos
matemáticos como para comprender en toda su dimensión todas sus implicaciones. En
la teoría de Kaluza-Klein original a una entidad geométrica de d dimensiones convencionales se le
asocia una entidad de dimensionalidad d+1.
Un punto del espacio-tiempo tetradimensional es una curva cerrada (d=1), y la trayectoria (d=1) de dos partículas que colisionan
puede representarse mediante dos tubos que se unen (d=2).
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| fuente: visual.ly.com |
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| fuente: theodorkaluza.de |
Según
la teoría
de cuerdas algunas de las partículas elementales, por ejemplo los quarks y los fermiones (que incluyen electrones,
protones y neutrones) pueden representarse mediante unas entidades
inconcebiblemente pequeñas y esencialmente unidimensionales llamadas cuerdas.
Los bucles de cuerda se desplazan en el espacio tridimensional convencional,
pero además (y esta es la gran novedad de tan extraordinario hallazgo teórico) son
capaces de vibrar en dimensiones espaciales más altas. Del mismo modo
que vibran las cuerdas de las guitarras produciendo notas diferentes, estas
particulares cuerdas vibran, y según la “nota” en la que lo hacen, percibimos
una partícula u otra, lo que explicaría la enorme variedad de partículas que
han sido detectadas hasta la fecha.
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| Modelo standar. Fuente: benjaminjurkel.net |
Hay
formulaciones aun más atrevidas como la teoría de supercuerdas que predice
un universo con once o doce dimensiones. Los expertos en la materia aseguran
que las dimensiones más altas que las tres que conocemos, se compactan o se
repliegan en estructuras complejas conocidas como espacios de Calabi-Yau,
de manera que las dimensiones
adicionales resultan en esencia invisibles. Para nosotros, los no iniciados,
hay mucha mística en todas estas ideas. Sin embargo, los miembros del selecto
grupo de privilegiados capaces de comprender su desarrollo matemático aseguran
que todo cuadra a la perfección. Procuraremos seguir informados.
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Citas célebres:
“Creo haber encontrado el eslabón perdido entre el animal y el hombre
civilizado: somos nosotros”. Konrad
Lorenz (padre de la Etología).
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El anciano profesor recomienda Quercus
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