Sólo de cuerdas

La teoría de cuerdas como la teoría definitiva

La física de partículas pasa por ser la avanzadilla del conocimiento científico. Los físicos dedicados a esta actividad presumen de que ellos serán los primeros en descubrir la materia última de la que está compuesto el universo, el ingrediente indivisible, el último trozo de realidad a partir del cual todo se compone. Esta visión reduccionista, si bien no unánimemente compartida, es, hoy por hoy, la creencia científica más arraigada y la más atrayente para los profesionales de la ciencia. La teoría que busca esta "unificación" se denomina Teoría Final o Teoría de Todo.

La primera idea reduccionista consideró que los componentes primarios e indivisibles de la materia eran los átomos. Atomistas hubo ya en la Grecia antigua, aunque físicos hubo, también, que en las postrimerías del siglo XIX no creían en ellos. Ernst Mach, por ejemplo, negaba su existencia, para él los átomos eran sólo meras abstracciones matemáticas.

En los albores del siglo XX se descubrió que el átomo sí era divisible: se componía de un núcleo y de una o varias partículas de carga negativa denominadas electrones, que orbitaban alrededor del núcleo. En 1930 se descubrió que los núcleos, a su vez, se componían de protones y neutrones. El átomo se hizo añicos.

Posteriormente, en los años cincuenta, se descubrieron nuevas partículas que compartían con las ya descubiertas la organización del átomo. Y en los sesenta, se reveló que todas estas partículas, a su vez, estaban constituidas por ingredientes más pequeños, en concreto tres, muy fuertemente ligados entre sí, y a los que se denominó quarks.

Merced a los grandes aceleradores de partículas se han venido descubriendo nuevos, y efímeros, trozos de materia. Aunque más que descubrirlos, lo que hacen los físicos es inventarlos para poder explicar los movimientos de ciertas partículas ya conocidas, movimientos que, sin la perturbación imputable a esa nueva partícula presentida, resultarían incoherentes.

Pues bien, toda esta carrera en busca de la postrer partícula ha venido a ser subvertida por una teoría que, sin estar probada (se necesitaría para ello aceleradores de partículas tan gigantescos que ningún país, debido a su alto coste, se anima a construirlos), promete ser la teoría definitiva de todo. Nos referimos a la Teoría de Cuerdas o, como pasó a denominarse poco después, Supercuerdas. Esta teoría parecía dar respuesta al deseo de unificación de todas las fuerzas físicas, deseo largamente añorado.

Descubierta durante la década de los ochenta, la Teoría de Cuerdas postula que los constituyentes últimos de la materia son diminutas cuerdecillas unidimensionales que vibran en un espacio de 10 dimensiones, las tres que tradicionalmente hemos venido usando en geometría, el tiempo y seis dimensiones más, plegadas o enrolladas en una especie de bolita de un tamaño de 10^-33 cm. De acuerdo con la hipótesis más aceptada, en determinado momento durante el "big-bang" las nueve dimensiones espaciales serían iguales, pero al expandirse el universo, sólo tres de ellas se expandieron con él. Las otras seis quedaron enroscadas, ceñidas en geometrías compactas de 10^-33 centímetros.

Sorprendente, ¿no? Ya se sabía, desde Einstein, que la materia no era otra cosa que energía ("... podemos, por tanto, considerar la materia como constituida por regiones de espacio donde el campo es extremadamente intenso, no hay lugar en esta nueva física para campo y materia, pues el campo es la única realidad."), pero este descubrimiento venía a confirmar, o fortalecer, las sospechas albergadas por los místicos de todas las épocas y algunos pensadores adelantados: que no estamos constituidos por nada material, que no existen bloques sólidos de materia, por pequeños que sean, que sostengan nuestro andamio corporal y el de los objetos que nos rodean. Todos somos cuerdecillas vibrátiles, gometas que se mueven en un espacio de 10 dimensiones, de las cuales sólo vemos tres y percibimos cuatro. Las seis restantes, comprimidas en espacio tan reducido, constituirían direcciones aún no exploradas. Estas cuerdecillas elásticas vendrían, según sus elucubradores, a resolver lo que ha sido el problema central de la física durante décadas: compaginar la Teoría de la Relatividad y la Mecánica Cuántica. Sólo en un espacio de 10 dimensiones ambas teorías parecen ser compatibles. Y ello es debido a que entre los diseños de resonancia vibrátil que aporta la Teoría de Cuerdas, hay uno que posee exactamente las propiedades del gravitón, permitiendo de esta manera que esta fuerza forme parte intrínseca de su estructura, y despejando obstáculos para conseguir encontrar una teoría cuántica de la gravitación.

Esta novedosa teoría presupone un completo cambio de perspectiva en física: el espacio y el tiempo estarían constituidos por cuerdas, en vez de que éstas habiten en el espacio y el tiempo. De acuerdo con sus postulados, las cuerdas se darían origen a sí mismas. O, para decirlo con palabras de Werner Heisenberg: "Cada partícula consiste en todas las demás partículas".

En sí mismo, el espacio y el tiempo consisten en nada. Son conceptos hipostasiados y, por lo tanto, esencialmente de origen psíquico.
(C. G. Jung)

Puesto que estas gometas de energía tiemblan, son susceptibles de producir sonidos o armónicos similares a los que emiten las cuerdas de un instrumento musical. Así, y siguiendo a los físicos, los diferentes tipos de partículas elementales corresponderían a diferentes modos de "vibración", de forma bastante parecida a como se producen las diferentes notas que pueden brotar de una misma cuerda de violín. Desarrollando este razonamiento, las partículas observables, aquellas de las que estamos compuestos, corresponderían únicamente a los armónicos más bajos, algo muy similar a las notas más bajas que podrían obtenerse de las cuerdas del mencionado violín.

Heráclito se equivocaba: no somos cosas, somos llamas. Esto afirmaba Karl R. Popper. Y yo digo que somos llamas y somos música. Una música cuyas notas se denominan fotinos, fotines, gluinos, gluones, gravitinos, gravitones, squarks, sleptones... Y con su propia escala de sabores: arriba, abajo, extraño, encanto, tope, base, verdad, belleza...

El asombro producido en el ámbito científico por esta extraña teoría, todavía persiste. Murray Gell-Mann, premio Nobel de física y descubridor de los quarks (por cierto, que el erudito señor tomó prestada la palabreja "quark" del Finnegans Wake de James Joyce), opina que las Supercuerdas son tan bellas que tienen que servir para algo. Y John Schwarz, profesor del departamento de física del Instituto Tecnológico de California, sostenía que la estructura matemática de la teoría de cuerdas era tan bella y poseía propiedades tan milagrosas, que obligatoriamente tenía que apuntar hacia algo profundo. Hechizo semejante ejercía esta teoría sobre Edward Witten, para quien el hecho de que la gravedad fuera una consecuencia de la teoría de cuerdas suponía una de las mayores inspiraciones teóricas de todos los tiempos.

La Teoría de Cuerdas ha sido definida como el Santo Grial de la ciencia moderna, pero que no puede desatar todo su poder predictivo hasta que alguien acierte a escribir su manual de instrucciones.
(Brian Greene)

En los círculos de los físicos teóricos circula el comentario de que la Teoría de Cuerdas forma parte de la física del siglo XXI caída por casualidad en el siglo XX, que fue la suerte lo que propició que la TC fuera descubierta sin seres humanos en el planeta Tierra que, en cierto sentido, lo merecieran. Estas opiniones son en gran parte motivadas por la dificultad de las matemáticas que se necesitan para entender y desarrollar esta teoría, todavía al alcance de muy pocos.

Las Supercuerdas constituyen, para los físicos más vanguardistas (decía Sheldom L. Glashow, premio Nobel de física, que los investigadores dedicados a esta materia saltan de alegría por haber tenido la suerte de dedicarse a la física en este preciso momento), el primer candidato serio a una Teoría de Todo. ¿Y después? Después, y puesto que somos música, a buscar la forma de participar activamente en la orquesta de las esferas y esperar, en continuo allegro vivace, a que concluya la sinfonía cósmica.

LG/07.03.02

Bibliografía:

Bell, John S., Lo decible y lo indecible en la mecánica cuántica, Alianza Universidad, Madrid 1990

Bernstein, Jeremy, Quarks, chiflados y el cosmos, Alianza editorial, Madrid 1990

Brown J. & Davies P.C.W., Supercuerdas ¿Una teoría de todo?, Alianza editorial, Madrid 1990

Capra, Fritjof, The Tao of Physic, Flamingo, Londres 1991

Carl, Helmut, Los secretos de la materia, Ediciones iberoamericanas S.A., Madrid 1968