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Supercuerdas: teoría del todo… o de la nada

Investigaciones recientes sugieren que la teoría de supercuerdas podría encontrarse en un callejón sin salida. Hoy en día, oír hablar de la fuerza de gravedad y su alcance ilimitado no sorprende fácilmente, es decir; explica desde el caer de una manzana hasta la existencia de agujeros negros. Sin embargo, sus otras tres hermanas: la fuerza electromagnética, la fuerza nuclear fuerte y nuclear débil parecen no pertenecer a la misma familia.

Por: Rodrigo Gamboa G.*

Investigaciones recientes sugieren que la teoría de supercuerdas podría encontrarse en un callejón sin salida.

Hoy en día, oír hablar de la fuerza de gravedad y su alcance ilimitado no sorprende fácilmente, es decir; explica desde el caer de una manzana hasta la existencia de agujeros negros. Sin embargo, sus otras tres hermanas: la fuerza electromagnética, la fuerza nuclear fuerte y nuclear débil parecen no pertenecer a la misma familia.

Es de común acuerdo entre la comunidad científica, que por lo menos estas cuatro fuerzas están siempre presentes en nuestro universo y que por tanto, lo gobiernan. Si vemos esta situación como la de los cuatro hilos de una marioneta en una representación teatral llamada “realidad”, es comprensible el atractivo que posee la posibilidad de unificarlas y resumir toda la complejidad de nuestro universo físico a una teoría única: la teoría del todo.

Diversos esfuerzos se han hecho por encontrar esta formulación exquisita que promete conciliar la mecánica cuántica del micro mundo con la teoría general de la relatividad del meso y macro mundo. De lograrse dicha teoría, ofrecería avances sustanciales ante cuestionamientos de todo tipo en física fundamental y posteriormente aplicaciones tecnológicas inimaginables. Preguntas del calibre de ¿cuál fue el mecanismo iniciador del Big Bang?, o ¿existen universos paralelos?, podrían por primera vez dejar de tener una connotación metafísica para volverse “de física”.

La teoría de las supercuerdas representa sin duda el intento más respetable hacia este objetivo en las últimas décadas.  Esta teoría esta basada en el supuesto de que la estructura última en el entramado de nuestro universo son  pequeñísimas “cuerdas de energía”, que al vibrar de uno u otro modo dan lugar a la materialización de las distintas partículas elementales que a su vez llevan a conformar el átomo, las moléculas... etcétera.; representan así, de una manera metafórica, las notas musicales en la partitura de la melodía de la creación.

Su tamaño es tan ridículo incluso ante el del diminuto átomo, que es como comparar a una hormiga con el tamaño de nuestro planeta. Uno empieza a imaginar el nivel de complejidad manejado en dicha teoría al considerar que las “supercuerdas” residen en una realidad once-dimensional; tres de ellas espaciales, una temporal y siete enrolladas en sí mismas de tal manera que son prácticamente indetectables.

A pesar de no haber manera de verificar parcial o totalmente por el momento su  validez, esta teoría es concebida entre los expertos como poseedora de una estructura abstracta tan fina y elegante que prácticamente es un suicidio profesional para un joven físico teórico el no unirse al campo de investigación hoy en día.

¿Es acaso esta fe de nuestros científicos una fe irracional? Cuando se galopa en terreno desconocido ¿cómo reconocer las señales de que se está perdido?

Pareciera no haber respuesta propia a los previos cuestionamientos, a pesar de todo, la teoría ya tuvo dos momentos de reivindicación; primero, cuando de un conglomerado de posibilidades fue reducida a 5 variaciones de la misma y, segundo, cuando en los noventas se produjo la fusión de los distintos “sabores” en algo único llamado la teoría M.

Este último hecho no es poco importante; ya que no se puede concebir que haya dos o más teorías fundamentalmente distintas que expliquen un mismo fenómeno, mucho menos la amplitud del “todo”.

Investigaciones recientes** sugieren que de hecho hay alrededor de  teorías M perfectamente validas, cada una describiendo una física distinta. Eso es, más posibilidades que el número de átomos en nuestro universo entero!; De ser cierto, estaríamos ante una de las mayores crisis científicas de los últimos tiempos, la caída más brutal posible para una idea, la degradación del mejor candidato a la teoría del todo... a la teoría de la nada.

Las implicaciones de esta situación van mas allá, algunos teóricos del tema han concluido que no hay una teoría única del todo, que el universo no es causal sino accidental***. De tener razón los últimos, el insistir en buscar una explicación al porqué el universo se expande de tal o cual manera, seria como buscar una explicación al porqué el perro del vecino es negro y el gato blanco; es decir, completamente casual.

¿Será acaso que es momento de olvidar la teoría y empezar de cero?, ¿será acaso que hemos alcanzado los límites impuestos por el pensamiento descartiano?. Es difícil opinar en este punto; más de algo estoy seguro, hoy más que nunca necesitamos al hijo de Einstein.

 

*Lic.  en Física, egresado de la Universidad de Guadalajara, 2004. MC. en Física, Universidad de Texas en  El Paso, Texas, USA, 2007. PhD. Ciencia Aplicada e Ingeniería, estudiante, Universidad de California, Davis, USA, 2007.

e-mail: rodrigo_gamboa_g@hotmail.com

 

 

*  Tomado de “The trouble with physics: the rise of string theory, the fall of a science,     and what comes next”Lee Smolin, Houghton Mifflin, 2006; Not even wrong: the failure of string theory and the search for unity in physical law, Peter Woit,Basic Books, 2006.

 

** Tomado de “Scientific American, Special issue, The Inelegant Universe, George Johnson, September 2006.

Supercuerdas

Posted by Carlos Hernández Gutiérrez at 2007-10-18 10:40
El conocimiento del Universo es infinito, que aún cunado se conozca todo, estaremos empezando. En las leyes que rigen la física se debe de incorporar el factor "Observador", quien es finalmente quien las percibe, ya que si no existe observador pareciera que no existe ni el espacio-tiempo. Exísten muchas realidades, todas ellas verdaderas según quién las formula, pareciera que estámos condenados a identificar y formular solo teorías operativas, que requerirán reformularse periódicamente. De cualquier manera debemos de tomar con reserva muchos de nuestros razonamientos, ya que el hombre puede demostrar el mayor de los absurdos para unos observadores, y ser el mayor acieto para otros, como un comportamiento cuántico. En nuestros modelos conceptuales pueden existir las supercuerdas. Si ésta teoría Unificada es demostrada, dentro de 100 años o más estaremos reformulando nuestro conocimiento sobre la energía y matería, porque habra muchos factores que en su momento no se consideraron, estaremos en la busqueda de nuevas teorías operativas para poder seguir en nuestra misteriosa lucha por la sobrevivencia. Porque también el Universo evoluciona y tiene mutaciones como si fura un ser vivo, que aún nos depara muchas sorpresas, nuestros modelos de Universo se tendrán que adaptar a las nuevas condiciones que en su momento no se concideraron.

Para un observador lo que percibe existe y lo que no, no existe.

Por el momento gracias a las supercuerdas existo. Pero... según mi pensamiento muy acotado, también Dios estará hecho de supercuerdas?, o de otra clase de partículas muy especial.


CHG

La fisica es y no es todo

Posted by Alan Dario at 2007-10-19 08:42
Me parece muy atinada tu vision del universo evolutivo pero tenemos que tener en cuenta que lo que es un segundo para el universo para nosotros son 2000 años. y al momento de plantearnos un teorema no podemos pensar que sera verdadero en otra estructura por que de esa forma no habria manera de demostrarlo.

y para responder a tu pregunta sobre dios y la super cuerda primero tendrias que explicar que entiendes por dios, para unos dios el la nada, y para otros todo es dios algo interesante es que atravez de la logica ambas ideas tienen valides luego entonces nos preguntariamos que es la verdad, un conjunto de axiomas justificables que son verdaderas relativamente. solo dentro de su estructura. y si esto es haci estariamos planteandonos la estructura correcta para hablar de fisica cuantica.

lo que nos falta es conocer nustras lmitaciones y no tratar de hacer una teoria del todo como ustedes lo llaman. para pensar universal mente tendriamos que dejar nustro punto de vista particular y ponernos a pensar en lo universal.

Nota del autor...

Posted by Rodrigo Gamboa G. at 2007-10-22 12:23

Si en uno de los ultimos parrafos se encuentra usted con un simbolo desconocido en lugar de un numero; lo omitido es un "diez a la potencia 500" o 10^(500).


Congratulations

Posted by Juan A. Sandoval at 2007-10-26 10:15
Rodrigo,
A very well executed article--I'm glad that someone understands quantum physics! Keep up the work and continue to write.
JAS FROM EL PASO

Excelente artículo

Posted by Gabriela Rojo at 2007-10-27 02:58
Muchas felicidades!!! el artículo me parece muy interesante y además muy bien escrito, que gusto que personas mexicanas tan capaces estén teniendo exito en el extranjero. Saludos y Felicidades RGG!!!

Suicidio y Crisis???

Posted by Nokyare at 2007-11-14 11:33
No estoy de acuerdo con la postura que toma.

Un suicidio academico, para cualquier cientifico, joven o viejo, es CREER que la realidad debe adaptarse a sus teorias, y no al reves.

De sus clases de Filosofia de la Ciencia, Epistemologia, o cualquier materia equivalente, debera recordar que toda teoria fisica debe ser falseable, si no, no pasa de ser un mero ejercicio filosofico o matematico.

Por otra parte, lo que se llama crisis en este articulo, no es mas que una muestra de que la ciencia funciona: desecha lo que no sirve, aunque le guste a muchos. Me parece peligroso que un cientifico vea este fracaso como una crisis, y no como una oportunidad de aprender de los errores. Esta percepcion de crisis, por otro lado, no es nueva en la ciencia, mucho menos en la fisica, donde era esperable (recordemos tambien lo sugerido por Kuhn en su libro "La Estructura de las Revouciones Cientificas").

Por cierto que la ciencia en general no esta en crisis: no creo que los biologos o los ingenieros geneticos esten muy preocupados de que la teoria de cuerdas sea erronea.

En fin, una humilde opinion.


Modelos y crisis

Posted by MAnuel Mendez at 2007-12-11 17:24
Lamentablemente en la UNAM, la cual genera la mayoria de los Fisicos en Mexico, la Filosofia de la Ciencia o de la Fisica es una materia optativa y pues conceptos "basicos" como los que mencionas no son conocidos por la mayoria.
Sin embargo estoy de acuerdo en que las crisis son las que generan los cambios en los conceptos mas basicos, asi como tambien en el hecho de que una "crisis" en la Fisica Teorica no tiene mucho impacto en otras areas de la Ciencia y la Tecnologia. La realidad seguira su camino independientemente de los modelos que de ella hagamos, de manera que si no tenemos una teoria del todo, pues que lastima, nunca la hemos tenido!

Aplaudo sin embargo el esfuerzo del autor del articulo en cubrir un tema poco frecuente en la difusion.

No solo hay cuerdas

Posted by Cesar S. Lopez-Monsalvo at 2008-01-28 00:14
La caida un modelo que pretende convertirse en teoria fundamental no representa una crisis para la ciencia, si para los cientificos que la practican.

Las mejores teorias "fundamentales" que tenemos hasta ahora para entender el comportamiento del unvierso son la mecanica cuantica y la relatividad general.

El mejor "modelo" es el Modelo Estandar de particulas elelemntales en el cual esta plasmada la unificacion de las interacciones electromagnetica, fuerte y debil como manifestaciones de distintas simetrias. Con el espiritu en alto por el exito y la elegancia del modelo uno puede tratar de extender el razonamiento e incorporar una interaccion mas: la gravedad. Es en este punto donde se dividen las ideas.

El exito del modelo estandar es herencia del exito de la Electrodinamica Cuantica, que a su vez es consecuencia de una prescripcion dada por la mecanica cuantica. Este es el camino que junto con sus variaciones esta en el espiritu de la teoria de cuerdas. Dicho de otro modo, es hacer el uso mas sensible de todo lo que aprendimos con las otras interacciones y tratar de incorporarlo de manera consistente y elegante en una teoria ultima que unifique las interacciones conocidas bajo el manto de una simetria universal.

El otro camino esta mucho menos recorrido. A la mecanica cuantica se la ha sacado mucho jugo tecnologico. A la relativadad no tanto, y a la relatividad general casi ninguno. Esto no quiere decir que no se sepa casi nada, por el contrario, el conocimiento en Relatividad General es extenso. Son los principios de la teoria los que se contraponen a una posble cuantizacion, al menos con la prescripcion que nos sentimos mas comodos. Sin embargo parte del trabajo esta hecho. Al igual que la teoria de cuerdas, desde hace al menos un par de decadas Abay Ashtekar, Lee Smolin, Carlo Rovelli, entre otros desarrollaron lo que se conoce como Gravedad Cuantica de Bucles (Loop Quantum Gravity, LQG). Teniendo como observable fundamental el Area y obteniendo su espectro cuantico. Pero esta no es la unica alternativa, tambien esta el trabajo de Renate Loll en Triangulaciones Dinamicas Causales (CDT), o las ideas mas radicales de Rafael Sorkin en Conjuntos Causales y Logica Anhomomorfica.

Todos estos campos de investigacion en Fisica Teorica o Fisica Fundamental lo unico que indican es que estamos en una epoca de debate, no de crisis, y en el mejor de los casos, como deberia ocurrir siempre, sera el exerimento el que de la razon a alguien o nos haga pensar a todos en algo distinto.

EXACTO

Posted by Tonatiuh Miramontes at 2008-02-18 15:49
Felicidades al autor por tratar el tema en el periódico, pero sobre todo a Cesar S. López-Monsalvo porque me parece que aterrizó las cosas de la mejor manera.

Teoria de la nada

Posted by rodrigo mendoza at 2008-05-28 10:22
teoria de la nada, que es el nombre de "nada" a lo que se llamaría esa energía, de la cual esta presente en este universo, y las fluctuaciones que hay entre materia y energía sería algo similar a lo que lo que pasa entre capilaridad, como un objeto que se pone agua, y el tiempo como fraccionable sería como burbujas en un inmenso mar. En el que podría enfrascarme en mi propia dimensión muy indipendiente de las demas y que estarian conectadas instantaneamente con otras con el acceso a un tipo de vacio, en el que me tengo que dirigir, es obvio que en un pequeño espacio.
Solo puedo describir esto de manera simple, para exponer la idea ya que con otra formulación no sería suficiente este espacio.

supercuerdas

Posted by angel at 2008-05-30 09:01
hola. mientras no resuelvan el misterio de porqué las personas experimentan la presencia de Dios, están tocando de oido o via representación abstracta los fenómenos que observan. no solo las supercuerdas, sino todo lo que dicen experimentar en ciencia es metafísico abstracto, sino, piensen y respondanse con la pregunta de los niños preferida: qué es el infinito presencial, qué es el infinito vivo. eso si libre de abstracciones, sino incorporamos la paranoia del observador temporal. Más Platón y menos fenomenología.
saludos

solo explicar

Posted by yo at 2008-07-31 10:42
la respuesta es simple pero compleja a la vez tengo una teoria en proceso la "mecanica ciclica" que postula que todo va a base de una serie de ciclos o llegando siempre a su inicio o sea el principio unificado con el fin ...

Asombroso

Posted by Lorena G.R. at 2008-08-14 15:19
Pues, primero que nada, me parece que está muy bien el artículo, muy completo y con planteamientos muy interesantes que no cualquiera se detiene a pensar. Lo felicito.
Sin embargo, creo que todavía hay un largo camino por recorrer. Pero, de eso se trata ¿no?...De seguir buscando.
Ojala que continue asi y que más adelante obtenga más información de esto que es de gran importancia y que nos concierne a todos; porque como dijo: es la teoría del todo.

Teoría del Todo

Posted by Claudio at 2008-10-19 11:57
Es el momento de olvidarse de las diversas teoría y empezar de nuevo. A este fin, hay que considerar que algunas constantes, que se consideran universales, pueden ser solamente locales, con esta condición la Mecánica Racional puede hacer que sea una misma teoría la relativista y la cuántica, solamente hay que admitir que en el medio hay energía.Esto es la que hace la Teoría del Cladín que es una Teoría del Todo,puede encontrarse articulos en Google

Teoría de las Supercuerdas

Posted by Claudio de Luis at 2009-05-18 15:42
Estimado Sr.Gamboa: El hombre de Ciencias nunca debe arredrarse en el desarrollo de sus ideas,y si fracasa, no por eso se ha de hundir su mundo, otro cuntinuará la tarea por él emprendida.
Lee Smolin en su libro "The Troube whit Fhysics" hace un comentario del poco avance conseguido en el progreso del desarrollo de las Supercuerdas en estos ultimos años, pero da los principios que debe cumplir una teoría para que sea una Teoría del Todo, a la vez que da consejos en la forma de actuar del Cientifico.
La Teoría del Cladín, es una variación de la Teoría de las Cuerdas. En la revista de Ciencia y Tecnología que se hace un comentario al libro de Smolin,de la "Critica Constructiva a la Teoria de las Cuerdas",se expresa como esta nueva teoría del Cladín,puede dar apoyo a la Teoría de las Cuerdas, pues tiene la misma idea de partida y a la vez cumple los principios de Smolin.
Siempre a su disposición, si desea alguna aclaración. Me agradaria recibir sus omentarios. Claudio


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