6.- SUPERCUERDAS Y TEORIA DE TODO

En la época de Einstein, no se habían descubierto aún la fuerza nuclear fuerte y la fuerza nuclear débil, pero él opinaba que la existencia de dos fuerzas distintas -la de la gravedad y la electromagnética- era profundamente preocupante. Einstein no aceptaba que la naturaleza se basara en un modelo tan extravagante. Esta opinión puso en marcha su viaje de treinta años en búsqueda de la denominada teoría unificada de campos, de la cual esperaba como resultado la demostración de que estas dos fuerzas fueran en realidad manifestaciones de un único gran principio en el que ambas se basaran. Esta búsqueda quijotesca aisló a Einstein de la corriente principal de la física, que, comprensiblemente, estaba más interesada en profundizar en el marco de la mecánica cuántica, que había surgido recientemente. A principios de la década de 1940 escribía a un amigo: «Me he convertido en un tipo viejo y solitario que es conocido principalmente por no usar calcetines y al que se exhibe como una curiosidad en ocasiones especiales».
Lo que sucedía era que Einstein, sencillamente, se anticipaba a su época. Más de un siglo después, su sueño de una teoría unificada se ha convertido en el Santo Grial de la física moderna. Una parte considerable de la comunidad física y matemática está cada vez más convencida de que la teoría de cuerdas puede proporcionamos la respuesta. A partir de un principio -en su nivel más microscópico, todo consiste en combinaciones de hilos vibradores- la teoría de cuerdas aporta un único marco explicativo capaz de abarcar todas las fuerzas y toda la materia.
La teoría de cuerdas afirma, por ejemplo, que las propiedades que se han observado en las partículas, los datos recogidos en las Tablas 1.1 y 1.2, son un reflejo de los distintos modos en que una cuerda puede vibrar. Del mismo modo que las cuerdas de un violín o de un piano tienen unas frecuencias de resonancia predilectas a la hora de vibrar -pautas que nuestros oídos perciben como las diversas notas musicales y sus armónicos más altos- así sucede con los bucles de la teoría de cuerdas. Sin embargo, ya veremos que, en vez de producir notas musicales, cada una de las pautas o modelos de vibración preferidos de una cuerda dentro de la teoría de cuerdas se presenta como una partícula cuyas cargas de fuerza y de masa están determinadas por el modelo de oscilación de la cuerda. El electrón es una cuerda que vibra de un modo, el quark alto es otra que vibra de otro modo, y así en general.
Lejos de ser una colección de hechos experimentales, las propiedades de las partículas dentro de la teoría de cuerdas son la manifestación de una única característica física: los resonantes modelos de vibración -es decir, la música- de los bucles de cuerda fundamentales. La misma idea es asimismo aplicable a las fuerzas de la naturaleza. Veremos que las partículas de fuerza también están asociadas con modelos específicos de vibración de cuerdas y por tanto todo, toda la materia y todas las fuerzas, está unificado bajo la misma rúbrica de oscilaciones microscópicas de cuerdas, es decir, las «notas» que las cuerdas pueden producir.
En consecuencia, por primera vez en la historia de la física disponemos de un marco en el que se puede explicar cualquiera de las características fundamentales sobre las que está construido el universo. Por esta razón, se dice a veces sobre la teoría de cuerdas que puede ser la «teoría para todo» (theory of everything: T.O.E.*) o la teoría «última» o «final». Estas expresiones descriptivas grandiosas pretenden dar a entender que se trata de la más profunda de las teorías posibles dentro de la física -una teoría que es la base de todas las demás, que no requiere, o ni siquiera permite, una base explicativa más profunda-. En la práctica, muchos expertos en teoría de cuerdas adoptan un planteamiento más cercano a la realidad y piensan en una T.O.E. con. el sentido más limitado de una teoría que pueda explicar las propiedades de las partículas fundamentales y las propiedades de las fuerzas mediante las cuales dichas partículas interaccionan unas con otras y ejercen influencias mutuas. Un reduccionista inquebrantable afirmaría que esto no es en absoluto una limitación y que, en principio, absolutamente todo, desde el big bang hasta las ensoñaciones, se puede describir en términos de procesos físicos microscópicos subyacentes en los que participan los componentes fundamentales de la materia. Si se comprende todo sobre los componentes, afirma el reduccionista, se comprende cualquier cosa. La filosofía reduccionista suscita fácilmente un ardiente debate. Muchos piensan que es fatuo y totalmente repugnante afirmar que las maravillas de la vida y del universo sean meros reflejos de unas partículas microscópicas implicadas en una danza sin sentido totalmente coreografiada por las leyes de la física. ¿Es realmente posible que los sentimientos de alegría, pena o aburrimiento no sean más que unas reacciones químicas que tienen lugar en el cerebro, unas reacciones entre moléculas y átomos que, yendo a un nivel aún más microscópico, son reacciones entre algunas de las partículas que figuran en la Tabla 1.1, las cuales en realidad no son sino unas cuerdas vibrantes? En respuesta a esta línea de argumentación, veamos las advertencias del premio Nobel Steven Weinberg en Dreams of a Final Theory:
En el otro extremo del espectro se encuentran los contrarios al reduccionismo que están horrorizados por lo que consideran la frialdad de la ciencia moderna. En la medida en que ellos y su mundo puedan verse de alguna forma reducidos a una cuestión de partículas o campos y sus interacciones, sienten que esa forma de conocimiento les hace quedar disminuidos ... No intentaría responder a esas críticas con un discurso enérgico sobre la belleza de la ciencia moderna. La manera de ver el mundo de un reduccionista es fría e impersonal. Ha de aceptarse tal como es, no porque nos guste, sino porque ése es el modo en que funciona el mundo.(4)
Algunos están de acuerdo con este tajante punto de vista, pero otros no.
Otros han intentado argumentar que planteamientos tales como la teoría del caos nos dicen que, a medida que el nivel de complejidad de un sistema aumenta, entran en juego nuevos tipos de leyes. Entender el comportamiento de un electrón o un quark es una cosa; utilizar este conocimiento para comprender el comportamiento de un tornado es otra muy diferente. La mayoría está de acuerdo con este aspecto. Sin embargo, las opiniones divergen con respecto a si los fenómenos diversos y a veces inesperados que pueden darse en sistemas más complejos que las partículas individuales son realmente representativos del funcionamiento de los nuevos principios físicos, o si los principios implicados son algo derivado y están basados, aunque sea de un modo terriblemente complicado, en los principios físicos que gobiernan el ingente número de componentes elementales. Mi opinión personal es que no representan ninguna ley física nueva e independiente. A pesar de que sería difícil explicar las propiedades de un tornado aplicando la física de los electrones y los quarks, creo que esto es una cuestión de dificultad en los cálculos, no un indicador de la necesidad de leyes físicas nuevas. Pero, insisto, hay algunos que no están de acuerdo con este punto de vista.
Lo que está en gran medida más allá de toda cuestión y es de primordial importancia para el viaje que se describe en este libro es que, incluso si se acepta el discutible razonamiento del reduccionista inquebrantable, los principios son una cosa y la práctica otra. Casi todo el mundo está de acuerdo en que el hallazgo de la T.O.E. no significaría de modo alguno que la psicología, la biología, la geología, la química, e incluso la física, hubieran resuelto sus problemas o, en cierto sentido, los hubieran incluido en un planteamiento especial. El universo es un lugar tan maravillosamente rico y complejo que el descubrimiento de la teoría final, en el sentido en que lo planteamos aquí, no supondría el fin de la ciencia. Más bien al contrario: el hallazgo de la T.O.E. -la explicación última del universo a su nivel más microscópico, una teoría que no estaría basada en ninguna explicación más profunda- nos aportaría el fundamento más firme sobre el que se podría construir nuestra comprensión del mundo. Su descubrimiento marcaría un principio, no un final. La teoría última proporcionaría para siempre un pilar inmutable de coherencia, garantizándonos que el universo es un lugar comprensible.

No hay comentarios:

Publicar un comentario en la entrada