Teoria De Cuerdas

Introducción

La Teoría de Cuerdas es un modo para describir cada fuerza y toda la materia desde un átomo a la Tierra o los confines del universo, desde el inicio de los tiempos hasta el instante final. Una teoría única que lo explicaría todo. La solución esta en las cuerdas: unas pequeñas partículas de energía que vibran como un violín.

Todo empezó con una manzana. El logro de las ecuaciones de Newton se produjo gracias a la necesidad de comprender los planetas y las estrellas. Einstein proporciono al mundo una nueva imagen de lo que representa la fuerza de la gravedad. Los defensores de la teoría de las cuerdas han llegado mas lejos que el.

Hace 50 años Einstein buscaba una sola teoría que explicara el funcionamiento de todo el universo. Pero no consiguió unificar todas las leyes de la naturaleza.

El concepto básico de la Teoría de Cuerdas es muy sencillo, asegura que todo en nuestro universo, desde la estrella más lejana a la partícula más pequeña esta formado por un solo ingrediente: unos minúsculos hilos de energía llamados cuerdas. Igual que las cuerdas de un violín pueden generar infinidad de notas musicales, estos hilos vibran de numerosas maneras para formar todos los componentes de la naturaleza. En otras palabras, el universo es una especie de sinfonía cósmica que suena al compás que marcan estos minúsculos hilos de energía. La Teoría de Cuerdas es aun muy reciente, pero ya nos ha mostrado una imagen completamente nueva del universo. Pero, ¿que nos hace pensar que podemos comprender la complejidad del universo y que podemos resumirla en una teoría para todo? La física moderna asegura que somos capaces de ello. La unificación supondría formular una ley que describiera todo lo que conocemos en este universo a partir de una sola idea, una ecuación única. Se cree que dicha ecuación puede existir, ya que en el transcurso de los últimos 200 años nuestros conocimientos acerca del universo nos han aportado una serie de explicaciones que apuntan en la misma dirección, todas parecen convergir en un único concepto que aun se esta buscando. La unificación es la clave y objetivo de la física actual.

Recorrido histórico

La búsqueda de la unificación comenzó con el accidente más famoso de la historia de la ciencia. La anécdota cuenta que un día de 1665 un joven sentado en la base de un árbol cuando de repente vio como caía una manzana de el. El desprendimiento de aquel fruto sirvió para que Newton revolucionara nuestro concepto del universo. Aseguró que la fuerza que atraía a las manzanas hacia el suelo y la que mantenía a la Luna en la órbita terrestre eran la misma. En un solo paso Newton había unificado el cielo y la Tierra en una teoría que llamó gravedad. Una ley única que rige los movimientos de los planetas, las mareas y la caída de la fruta.

La gravedad fue la primera fuerza que comprendimos científicamente. A pesar de que fue descubierta hace más de 300 años, las ecuaciones que la describían realizaban predicciones tan exactas que las seguimos usando. De hecho gracias a estas ecuaciones, los expertos lograron diseñar la trayectoria del cohete que aterrizó en la Luna.

A mediados del siglo XIX la electricidad y el magnetismo parecían relacionarse, algo que los inventores, como Morse, aprovecharon para sus creaciones como el telégrafo. Una señal eléctrica que se enviaba a través de un cable hasta un imán situado a miles de kilómetros de distancia producía los conocidos puntos y rayas. Pero la ciencia fundamental que lo hacia funcionar seguía siendo un misterio. Para Maxwell la relación entre electricidad y magnetismo era tan evidente en la naturaleza, que la unificación era necesaria. Cuando se produce una corriente de partículas con carga eléctrica como un rayo, se crea un campo magnético (este efecto se puede comprobar con una brújula). Maxwell formuló cuatro ecuaciones que unificaban la electricidad y el magnetismo en una única fuerza llamada electromagnetismo. Ese avance fue otro ejemplo de que fenómenos diferentes nacían de un mismo componente básico o de una partícula única.

A principios de siglos, Albert Einstein, descubrió que la velocidad de la luz es una especie de límite cósmico que nada en el universo puede superar. En ese momento se estaba enfrentando al padre de la gravedad, ya que ese concepto contradecía la teoría de la gravedad de Newton. Para comprender este conflicto tenemos que imaginar que de repente el sol se vaporiza y desaparece por completo. Según Newton los planetas saldrían inmediatamente de sus orbitas y se perderían en el espacio. Newton creía que la gravedad era una fuerza que actuaba instantáneamente a cualquier distancia, de modo que sentiríamos los efectos de la destrucción del Sol de manera inmediata. Einstein encontró un gran problema en la teoría de Newton. La luz no viaja instantáneamente, si había demostrado que nada viaja más rápido que la luz, ¿cómo podría salirse de órbita la Tierra antes de que la oscuridad causada por la destrucción del Sol llegara a nuestros ojos? Einstein consiguió resolver este dilema con un nuevo concepto donde la gravedad no superaría el límite de velocidad cósmica. La respuesta fue una nueva forma de unificación. Einstein dio con la teoría de las 3 dimensiones espaciales y la dimensión única temporal unidas en un solo tejido espacio-temporal que vendría a ser igual que la superficie de una cama elástica cuando se corva y se estira debido a objetos pesados como los planetas y las estrellas. Es esta curvatura del espacio-tiempo la que crea lo que llamamos gravedad. La Tierra no se mantiene en órbita porque el Sol ejerza su atracción de manera instantánea, sino porque sigue las curvaturas del tejido espacial causadas por la presencia solar. Volviendo a la catástrofe cósmica con este nuevo concepto, si desaparece el Sol, la perturbación gravitacional provoca una ola que viaja por el tejido espacial (del mismo modo que al lanzar una piedra a un lago). No percibiríamos ningún cambio en nuestra órbita alrededor del Sol, hasta que esa ola no alcanzara nuestro planeta. Einstein calculó que estas ondas gravitacionales viajan exactamente a la velocidad de la luz. Con esta nueva teoría resolvió el conflicto con Newton y además proporcionó al mundo una nueva forma de ver lo que es la fuerza de la gravedad: curvaturas y pliegues en un tejido del espacio y el tiempo. Lo bautizó como Relatividad General.

Einstein estaba seguro de que si podía unificar su teoría de la relatividad con las ecuaciones de Maxwell daría con una ecuación única que describiría el universo por completo. Pero al investigar para unificar el electromagnetismo con la gravedad, fue descubriendo que las diferencias entre ambas fuerzas, superaban sus similitudes. Solemos creer que la gravedad posee una fuerza descomunal, pero si la comparamos con el electromagnetismo no deja de ser bastante débil. Por ejemplo, si lanzamos un objeto desde un edificio, ¿Por qué al llegar a la acera no la atraviesa hasta alcanzar el centro de la Tierra? La respuesta está en el electromagnetismo. Todo lo que percibimos, está compuesto de pequeñas partículas de materia llamadas átomos. La capa externa de un átomo contiene una carga eléctrica negativa. De modo que cuando los átomos del objeto colisionan con los del cemento, las cargas eléctricas se repelen con tal fuerza que un fragmento tan pequeño de acera es suficiente para resistir toda la gravedad de la Tierra y evitar que el objeto siga cayendo. La fuerza electromagnética es millones de veces superior a la fuerza de gravedad.

Puede parecer extraño porque la gravedad es la que nos mantiene con los pies en el suelo y permite que la Tierra gire alrededor del Sol, pero sólo es capaz de ello porque actúa sobre enormes masas de materia. En lo que se refiere a átomos individuales, la gravedad resulta una fuerza extremadamente débil.

Cuando Einstein apenas había comenzado a investigar, vio como unos drásticos cambios en el mundo de la física le dejaban atrás.

En los años 20, un grupo de jóvenes científicos, dieron con un modo rompedor de considerar la física. Su visión del universo era tan peculiar que hacia que la ciencia ficción pareciera real y logró que Einstein se replanteara la idea de la unificación.

Con Niels Bohr a la cabeza, un grupo de científicos descubrieron que el átomo no era la partícula más pequeña de la naturaleza. Descubrieron que los átomos constaban de protones, neutrones y electrones. Las teorías de Einstein y Maxwell quedaron obsoletas para explicar la extravagancia con la que estas pequeñas partículas se relacionaban dentro del átomo. La gravedad no servía para nada porque era demasiado débil, y la electricidad y magnetismo tampoco servia.

A finales de los años 20 desarrollaron la mecánica quántica. Las teorías de Einstein implican que el universo es ordenado y predecible. Pero según Bohr en el mundo atómico reina la incertidumbre y solo podemos predecir las posibilidades entre un enlace u otro. Las leyes del mundo quántico son muy diferentes de las que conocemos, nuestras experiencias son muy distintas de las que veríamos en un mundo quántico. Durante casi 80 años la mecánica quántica ha demostrado que lo extraño y peculiar es muy habitual en el comportamiento de nuestro universo a escalas microscópicas. En el mundo quántico todo funciona al azar. La mecánica quántica sugiere que cualquier posibilidad puede darse, solo que sucede en universos paralelos al nuestro.

Einstein nunca dejó de creer que el universo se comporta de una forma definida y predecible. Se resistía a la idea de que sólo podemos calcular las posibilidades de un desenlace u otro. Por eso Einstein decía: “Dios no juega al azar”. Pero

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