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lunes, 4 de febrero de 2013

CIENCIA: TEORÍA DE CUERDAS. LA FÍSICA DEL FUTURO

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.

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.


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).

fuente: visual.ly.com

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.

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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