Teoría de cuerdas: cómo comprender el universo partiendo de las matemáticas de la música de Pitágoras
BBC Ideas - Temas cortos para mentes curiosas | Lunes 18 octubre, 2021
Desde que los humanos existimos hemos mirado las estrellas y nos hemos preguntado cómo llegaron allí y qué hay más allá de ellas.
Los científicos durante mucho tiempo han estado buscado una teoría simple que explique cómo funciona el Universo.
Una teoría del todo.
Muchas teorías han sido probadas y hasta ahora ninguna no ha logrado explicar completamente lo que vemos en nuestro Universo.
Pero hay una idea particularmente atractiva que algunos físicos teóricos piensan que podría ser la correcta: la teoría de cuerdas.
"La teoría de cuerdas es finita. No explota, no colapsa sobre sí misma. Por eso creemos en ella. Otras teorías colapsan, explotan, pero la teoría de cuerdas no", le dijo a la BBC el renombrado físico teórico Michio Kaku.
Kaku ha pasado décadas lidiando con -e intentando responder- algunas de las preguntas más importantes que existen
"¿Qué pasó antes del Big Bang? ¿Hay otros universos? ¿Qué hay al otro lado de la creación? ¿O al otro lado de un agujero negro? ¿Son posibles los agujeros de gusano (o puente de Einstein-Rosen) o las dimensiones más altas? ¿Vivimos en un multiverso?".
"Todas esas preguntas no pueden ser respondidas usando nuestra comprensión actual".
Cuando el doctor Kaku habla de "nuestra comprensión actual", se refiere a nuestras mejores teorías actuales sobre la forma en que funciona el Universo.
En verdad, se contradicen entre sí y, a veces, hasta dan resultados contradictorios.
La teoría general de la relatividad de Albert Einstein funciona perfectamente bien para las predicciones sobre los movimientos de las estrellas y las galaxias, pero no funciona cuando se aplica al comportamiento de las partículas subatómicas.
Por el contrario, la teoría cuántica es genial con los átomos, pero predice que todo el Universo debería colapsar en un agujero negro, lo que claramente no hace porque todavía estamos aquí.
Entonces, ¿encontraremos alguna vez una sola teoría que lo explique todo?
"Hace 2.000 años Pitágoras se hizo la misma pregunta.
"El gran matemático griego pensó que debería haber un principio unificador, un paradigma por el cual resumir la vasta creación que vemos a nuestro alrededor en el Universo que conocemos".
"Miró a su alrededor y vio una lira.
"Cuando pulsas una cuerda de lira, obtienes una nota. Si tocas otra, obtienes otra nota, y él dijo: '¡Ajá! Las matemáticas de la música son lo suficientemente ricas como para explicar la diversidad de todo lo que vemos a nuestro alrededor'".
"Y sólo recientemente se nos ocurrió una nueva idea basada en la idea pitagórica de la música".
En otras palabras, la teoría de cuerdas. Entonces, ¿cómo pasamos de las reflexiones musicales de Pitágoras a la física?
El primer puerto de escala sería un acelerador de partículas como el Gran Colisionador de Hadrones en el CERN, donde las partículas diminutas se rompen en pedazos en colisiones de alta energía y luego se estudian detalladamente.
Estos experimentos son la mejor manera de probar teorías sobre cómo funciona el Universo.
Entonces, ¿qué predice la teoría de cuerdas que veremos?
"Ahora creemos que todos esos cientos de partículas subatómicas que obtenemos rompiendo protones en el Gran Colisionador de Hadrones no son más que notas musicales como creía Pitágoras.
"Si tuviéramos un súper microscopio y pudiéramos mirar en un electrón, ¿qué veríamos? Una banda elástica. Una banda elástica vibratoria".
Por supuesto, Kaku no quiere decir una banda elástica real, sino más bien algo parecido a una banda elástica.
O para decirlo de otra manera, las cuerdas de la teoría de cuerdas y, al igual que las cuerdas de un instrumento musical, si pones algo de energía en ellas, vibran.
"Si vibra de una manera, lo llamamos electrón, si vibra de otra manera, se llama neutrino. Si vibra de otra forma, se llama quark, pero es la misma banda elástica".
Así que la teoría de cuerdas ofrece una posibilidad tentadora: una explicación para la gran variedad que vemos en el Universo, desde las colisiones de estrellas hasta las colisiones de átomos.
Por supuesto, la teoría de cuerdas es solo eso, una teoría, o una hipótesis, para ser más exactos.
Sus críticos señalan que muchas de sus predicciones son incomprobables, algo que el propio doctor Kaku reconoce.
Sus defensores, sin embargo, la consideran la mejor esperanza de unificar la física.
Kaku incluso cree que la teoría de cuerdas podría explicar el misterio que es la materia oscura.
"La materia oscura constituye la mayor parte de la materia del Universo. Es invisible y mantiene unidas a las galaxias. Pero, ¿cómo lo demostramos?
"Creemos que la materia oscura podría ser la próxima octava de la cuerda.
"Si pudieras magnificar todas las partículas que ves alrededor nuestro, veríamos muchas bandas elásticas vibrando a diferentes frecuencias.
"Pero la banda elástica tiene octavas más altas. Eso creemos que es materia oscura".
Si el doctor Kaku tiene razón, la enorme complejidad de todo el Universo podría reducirse a la simple y elegante vibración de cuerdas.
"Creo que algo que la gente debería entender es que la física en el nivel fundamental se vuelve cada vez más simple pero también más poderosa cuanto más profundo vamos.
"El Universo es más simple de lo que pensábamos".
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