1.- ATADO CON CUERDAS

Hablar de una ocultación sería quizá demasiado drástico, pero, durante más de medio siglo -incluso en el preciso momento de alcanzar algunos de los mayores logros científicos de la historia- los físicos han sido conscientes con toda tranquilidad de la existencia de una oscura nube que surgía amenazadora en un horizonte lejano. El problema es el siguiente: existen dos pilares fundamentales en los que se apoya la física moderna. Uno es la relatividad general de Albert Einstein, que proporciona un marco teórico para la comprensión del universo a una escala máxima: estrellas, galaxias, cúmulos (o clusters) de galaxias, y aún más allá, hasta la inmensa expansión del propio universo. El otro pilar es la mecánica cuántica, que ofrece un marco teórico para la comprensión del universo a escalas mínimas: moléculas, átomos, y así hasta las partículas subatómicas, como los electrones y los quarks. A lo largo de años de investigación, los físicos han confirmado experimentalmente, con una exactitud casi inimaginable, la práctica totalidad de las predicciones que hace cada una de estas teorías. Sin embargo, estos mismos instrumentos teóricos conducen a otra conclusión inquietante: tal como se formulan actualmente, la relatividad general y la mecánica cuántica no pueden ser ambas ciertas a la vez. Las dos teorías en las que se basan los enormes avances realizados por la física durante los últimos cien años -unos avances que han explicado la expansión de los cielos y la estructura fundamental de la materia- son mutuamente incompatibles.
Si usted nunca ha oído previamente hablar de este feroz antagonismo, puede estar preguntándose por qué se produce. No es difícil encontrar la respuesta. Salvo en algunos casos muy especiales, los físicos estudian cosas que son o bien pequeñas y ligeras (como los átomos y sus partes constituyentes), o cosas que son enormes y pesadas (como las estrellas y las galaxias), pero no ambas a la vez. Esto significa que sólo necesitan utilizar la mecánica cuántica, o sólo la relatividad general, y pueden minimizar, con una mirada furtiva, la vociferante advertencia que les lanza la teoría que no están utilizando. Durante cincuenta años este planteamiento no ha sido tan feliz como la ignorancia, pero ha estado muy cerca de serlo.
No obstante, el universo puede ser un caso extremo. En las profundidades centrales de un agujero negro se aplasta una enorme masa hasta reducirse a un tamaño minúsculo. En el momento del big bang, la totalidad del universo salió en erupción de una pepita microscópica cuyo tamaño hace que un grano de arena parezca gigantesco. Estos contextos son diminutos y, sin embargo, tienen una masa increíblemente grande, por lo que necesitan basarse tanto en la mecánica cuántica como en la relatividad general. Por ciertas razones que se irán aclarando cada vez más a medida que avancemos, las fórmulas de la relatividad general y las de la mecánica cuántica, cuando se combinan, empiezan a agitarse, a traquetear y a tener escapes de vapor como un automóvil viejo. Por decirlo menos figurativamente, hay en la física preguntas bien planteadas que ocasionan respuestas sin sentido a partir de la desafortunada amalgama de las dos teorías. Aunque se desee mantener el profundo interior de un agujero negro y el surgimiento inicial del universo envueltos en el misterio, no se puede evitar sentir que la hostilidad entre la mecánica cuántica y la relatividad general está clamando por un nivel más profundo de comprensión. ¿Puede ser realmente que el universo en su nivel más importante esté dividido, requiriendo un conjunto de leyes cuando las cosas son grandes, y otro conjunto diferente e incompatible cuando son pequeñas?
La teoría de las supercuerdas, una advenediza en comparación con los venerables edificios de la mecánica cuántica y la relatividad general, responde con un rotundo no. Una intensa investigación llevada a cabo durante la última década por físicos y matemáticos de todo el mundo ha revelado que este nuevo planteamiento, encaminado a explicar la materia en su nivel más básico, resuelve la tensión existente entre la relatividad general y la mecánica cuántica. De hecho, la teoría de las supercuerdas muestra aún más: dentro de este nuevo marco, la relatividad general y la mecánica cuántica se necesitan la una a la otra para que esta teoría tenga sentido. Según la teoría de las supercuerdas, el matrimonio entre las leyes de lo grande y las de lo pequeño no sólo es feliz, sino inevitable.
Esto es sólo una parte de las buenas noticias: porque, además, la teoría de las supercuerdas -abreviadamente, teoría de cuerdas- hace que esta unión avance dando un paso de gigante. Durante tres décadas, Einstein estuvo buscando una teoría unificada de la física, una teoría que entretejiera todas las fuerzas y todos los constituyentes materiales de la naturaleza dentro de un único tapiz teórico. Einstein no lo consiguió. Ahora, iniciado el nuevo milenio, los partidarios de la teoría de cuerdas anuncian que finalmente han salido a la luz los hilos de este escurridizo tapiz unificado. La teoría de cuerdas posee ‘el potencial de mostrar que todos los sorprendentes sucesos que se producen en el universo -desde la frenética danza de esas partículas subatómicas llamadas quarks, hasta el majestuoso vals de las estrellas binarias en sus órbitas; desde la bola de fuego inicial del big bang, hasta los elegantes remolinos de las galaxias celestes- son reflejos de un gran principio físico, de una ecuación magistral.
Dado que estas características de la teoría de cuerdas exigen que cambiemos drásticamente nuestra manera de entender el espacio, el tiempo y la materia, llevará cierto tiempo que nos adaptemos a ella hasta instalarnos en un nivel en el que resulte cómodo manejarla. No obstante, como se verá más adelante, vista en su propio contexto, la teoría de cuerdas emerge como un producto impresionante, pero natural, a partir de los descubrimientos revolucionarios que ha realizado la física durante los últimos cien años. De hecho, veremos que el conflicto existente entre la relatividad general y la mecánica cuántica no es realmente el primero, sino el tercero en una serie de conflictos decisivos con los que se tuvieron que enfrentar los científicos durante el siglo pasado, y que se han resuelto como consecuencia de una revisión radical de nuestro modo de comprender el universo

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