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Entiende de una vez por todas la teoria de cuerdas…

Antes de empezar cabe aclarar que el post es largo, si te interesa el tema seguro lo lees todo, ve por unas palomitas y empecemos:

Esta teoría plantea que las partículas elementales tampoco serían los bloques básicos en los que se fundamenta el universo, sino que éstas contendrían elementos aún más pequeños, una especie de filamentos de energía en constante vibración llamados, “cuerdas”.

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Nadie sabe cómo serían, pero suelen pintarlas así en los documentales. Aunque dudo que tuvieran color o incluso que brillaran porque… Bueno, es que son más pequeñas que los propios fotones.

La vibración de estas cuerdas estaría limitada a unas frecuencias muy concretas, de manera que distintos modos de vibración otorgarían propiedades diferentes a las partículas elementales de las que forman parte, como por ejemplo una mayor o menor masa o carga eléctrica. Por ejemplo, un determinado modo de vibración produciría electrones y algún un tipo de quark en concreto.

Como estas cuerdas tienen que formar las partículas elementales, que ya de por sí son diminutas, su tamaño tiene que ser incluso menor. Según sus defensores, el tamaño de las cuerdas rozaría la longitud de Planck o 0.00000000000000000000000000000000001 metros. Dicho de otra manera, si hincháramos un átomo hasta que tuviera el tamaño del sistema solar, entonces las cuerdas que contienen las partículas elementales que lo forman tendrían el tamaño de un árbol.





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¿De qué nos sirve que todo estuviera hecho de cuerdas? ¿Qué explicaría todo esto?

Todo lo que contiene el universo estaría compuesto por la misma entidad, las mismas cuerdas vibrando con frecuencias distintas, desde la materia hasta la radiación o incluso los supuestos gravitones que serían responsables de la gravedad. Por tanto, si consiguiéramos modelar cómo se comportan estos componentes tan simples, podríamos describir con una precisión brutal cualquier, desde las más pequeñas partículas hasta cúmulos de galaxias y agujeros negros, de manera independiente a su escala.

Pero hay un pequeño problema: el planteamiento matemático tras esta teoría no funciona matemáticamente a menos que el universo tenga 10 dimensiones espaciales en vez de las 3 que conocemos.

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teoria



Hmmm… No veo señal de esas 7 dimensiones por aquí, ¿eh?

El resto de la comunidad científica tampoco la ha encontrado nunca. Pero, según los defensores de esta teoría, esto se debe a que estas dimensiones extra estarían confinadas en una escala de tamaño tan diminuta, similar al de las propias cuerdas, que nos resultan imperceptibles en nuestro día a día.

teoria de cuerdas

No sé yo, ¿eh? Me suena un poco a inventada esto…

Es un concepto difícil de visualizar pero, en esta conferencia, Brian Greene, uno de los principales defensores de la teoría de cuerdas, propone la siguiente analogía para entenderlo: visto desde lejos, un cable no parece más que una línea unidimensional, pero a medida que te acercas ves que no sólo tiene una longitud, sino también un grosor. Si tuviéramos el tamaño de hormigas, podríamos movernos a lo largo del cable pero también a su alrededor, pese a que en la distancia siga pareciendo tan sólo una línea de una sola dimensión.

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Además, parece que el concepto de la existencia de dimensiones espaciales extra podría no resultar tan descabellado e incluso explicaría cómo diablos se producen los campos magnéticos, un fenómeno tan común como misterioso.

Ya a principios del siglo XX, Theodor Kaluza tomó las ecuaciones de Einstein e incluyó una dimensión de espacio extra para ver cómo afectaba al modelo matemático. Su teoría era que el magnetismo se transmite a través de perturbaciones en una cuarta dimensión espacial adicional. Al fin y al cabo, si Einstein había descubierto que la gravedad proviene de las perturbaciones en el espacio-tiempo, ¿Por qué no iba a poder explicarse de esta misma manera el magnetismo?

Tras desarrollar el modelo con una dimensión extra, aparecieron las mismas ecuaciones necesarias para definir el electromagnetismo que las obtenidas anteriormente a base de observaciones. Esto sugería que, en realidad, un campo magnético podría ser causado por las perturbaciones provocadas por el imán en una cuarta dimensión espacial que no percibimos.

Por otro lado, los defensores de la teoría de cuerdas dicen que estas diminutas dimensiones extra están dobladas sobre sí mismas y que las cuerdas están “pegadas” a ellas, de manera que la geometría de estas dimensiones determinaría los modos de vibración de cada cuerda y, por tanto, el tipo de partícula que esta formaría.

Esta limitación impuesta por las dimensiones extra podría explicar por qué existen unas constantes universales con unos valores fijos y, además, cómo pueden haber dado lugar a un universo estable como el nuestro (todo esto siempre según ellos).









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El planteamiento es interesante pero, ¿Se ha demostrado que sea verdad esto de la teoría de cuerdas?

Aquí viene la faceta polémica: esta teoría es indemostrable o, al menos, lo es de momento.

Pese a que la teoría se empezó a desarrollar en los 80 y a que contiene un extenso marco matemático, los físicos que trabajan en ella no han logrado hacer una sola predicción práctica que la respalde.

Debido al pequeño tamaño de las cuerdas y a su falta de propiedades que las hagan medibles (como carga eléctrica o masa), su detección resulta imposible porque no existe ningún fenómeno físico perceptible que, en principio, fuera diferente a lo que observamos si de verdad las partículas subatómicas estuvieran constituidas por cuerdas increíblemente pequeñas.









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Los partidarios de la teoría de cuerdas dicen que con el avance de la tecnología se podrá demostrar la existencia de las cuerdas, pero sus detractores argumentan, por ejemplo, que se necesitaría un colisionador de partículas cien billones de veces más potente que el LHC, el mayor construido hasta la fecha, para poder romper la materia a un nivel tan fundamental.

Pero aún disponiendo de este colisionador, estas cuerdas tan diminutas, 20 órdenes de magnitud más pequeñas que los propios átomos, no son algo que puedas señalar con el dedo y decir “ah, mira, una cuerda, teoría comprobada“. Si pudiéramos construir esta máquina, la evidencia de la existencia de cuerdas seguiría siendo muy indirecta.

Los defensores de la teoría de cuerdas se defienden también diciendo que la detección de otras dimensiones espaciales respaldaría la teoría de cuerdas, pero sus opositores puntualizan que eso no bastaría para demostrar que esta teoría es más correcta que otras que puedan haber llegado a la misma conclusión.

En general, los posibles experimentos que han sugerido los partidarios de la teoría de cuerdas hasta el momento para demostrar la validez de sus ideas parecen no ser considerados como válidos por el resto de la comunidad científica porque, básicamente, consisten en buscar pequeñísimos fallos en las predicciones hechas por la relatividad y atribuirlos a la teoría de cuerdas, cuando de la misma manera podrían ser evidencias a favor de otras teorías.



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En definitiva, es precisamente esta desconexión entre la teoría y la realidad la que no gusta nada a la mayoría de la comunidad científica. Esta teoría es acusada de no ser científica por no estar respaldada por observaciones, de no llevar a ningún lado porque está estancada y, en general, otros investigadores se quejan de que este tipo de ejercicio filosófico que no parece llevar a ningún lado reciba presupuesto que podría ser utilizado para cosas más productivas.

Pero si la teoría de cuerdas tiene tantos detractores y es tan incapaz de arrojar resultados prácticos, ¿Por qué los medios hablan tanto de ella?

Porque es bonita y se puede simplificar lo suficiente como para hacer documentales que tengan una buena acogida entre el público profano. Además, esta teoría tiene todos los elementos “emocionantes” necesarios para mantener a un espectador enganchado: sugiere una imagen bonita del universo, tiene un nombre pegadizo y sus protagonistas son un grupo de físicos que van “contra lo establecido”.

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La teoría implicaría que todo el universo es un mar de diminutas cuerdas vibrando, interaccionando entre sí y cambiando de modos de vibración.

Es una estética muy agradable de imaginar, pero no por ello merece más credibilidad que otras teorías que dan mejores resultados y obtienen menos atención mediática.

En definitiva, como reflejó el físico Randall Munroe, autor de la genial página XKCD en una de sus viñetas trató la teoría de cuerdas:

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