Taxyon

Una de las mayores metas que tiene la física actualmente es encontrar una teoría que pueda explicar de una manera completa los fenómenos fundamentales de la naturaleza. Esta teoría, aunque aún no existe, es llamada teoría del todo y debería unificar las cuatro leyes básicas. Éstas son la fuerza electromagnética, la interacción nuclear fuerte, la interacción nuclear débil y la fuerza de gravedad. No entraremos en detalle describiendo en qué consta cada una de ellas. Bastará con decir que las teorías que hoy tenemos (relatividad general y mecánica cuántica) no han logrado unirse para explicar estas fuerzas.

Si la mecánica cuántica fuese sólo necesaria para fenómenos independientes de la relatividad general y de las fuerzas de gravedad y viceversa, entonces quizás no habría ningún problema en tener una descripción de la realidad expresada en dos teorías distintas.
Sin embargo, pensemos qué sucede en un agujero negro, por ejemplo. En la singularidad de un agujero la gravedad es de tal magnitud, que las leyes de la física se modifican en gran medida, por más que éste sea un cuerpo astronómico. El espacio-tiempo se curva de tal manera en este punto, que es muy probable que sea ahí donde la gravedad deba entenderse con relación a los principios de la mecánica cuántica. Pero la gravedad se resiste a ser entendida desde la menor escala. Lo mismo ocurre con la teoría del big bang, cuyo inicio ha sido descrito por la relatividad general, pero que sin embargo debe incluir una comprensión de las fuerzas que actúan a nivel cuántico. En fin, ni la relatividad general ni la física cuántica pueden explicar por separado los fenómenos recién mencionados. Para eso es necesario una teoría del todo, una teoría que unifique las leyes de la naturaleza en una ecuación aún más sencilla.

2. Teoría de Cuerdas: una difícil candidata

Una de las principales candidatas para la teoría unificada o teoría del todo es la teoría de cuerdas. Según esta teoría las partículas elementales ya no son entendidas como puntos, sino como objetos unidimensionales, es decir, como cuerdas. De este modo, ya no existiría una gran lista de partículas distintas. Cada partícula estaría incluída potencialmente en la cuerda y sería expresada según la vibración que ésta tenga. Las partículas surgirían así de las exitaciones de la cuerda.

Sin embargo, en la actualidad esta teoría no ha logrado ser aceptada y no tiene poder predictivo alguno. Uno de los problemas es que esta teoría establece que la realidad no cuenta con cuatro dimensiones básicas (tres espaciales y una temporal), sino con 11 dimensiones (las 3 espaciales, una temporal y 6 dimensiones extra). Es precisamente aquí donde entraría la gravedad. Las 6 dimensiones extra estarían compactadas y de ellas se emitirían gravitones, los responsables de la fuerza gravitacional. En la imagen podemos ver, desde una geometría muy compleja, una manera coherente en la que estas dimensiones podrían compactarse. Pero, como hemos dicho, en ellas se encuentra tanto el éxito de la teoría (por incluir a la gravedad) como su fracaso (por su difícil predicción).

Otro problema es que las cuerdas existirían en la escala de Planck, lo cual es un nivel muy pequeño: aproximadamente 10^-33 centímetros. Por esta razón muchos físicos que se oponen a la teoría han dicho con tono de burla que para detectar una cuerda habría que construir un acelerador de partículas del porte de la vía láctea.
El tema dará para mucho más aún, pero hoy llego hasta aquí.

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