A veces parece que la ciencia tiene las respuestas a todos los fenómenos que ocurren en nuestro planeta y en el Universo. Sin embargo, esto no es así y, a día de hoy, siguen existiendo muchas intrigas que mantienen a los científicos de diversos sectores en vilo. Una de ellas, y quizás la que supone el mayor desafío actual para la física, es la de explicar el fenómeno de la gravedad.
Y es que, se trata de un concepto que ha ido variando mucho a lo largo de la historia: desde la primera teoría de Newton hasta la moderna curvatura del espacio-tiempo. Aun así, para muchos físicos esto no es suficiente, pues ven necesaria una explicación de la gravedad desde un punto de vista cuántico.
Una gran parte de la comunidad científica apuesta entonces por encontrar una teoría que una las explicaciones cuánticas del mundo microscópico con la física clásica que explica los comportamientos de “lo más grande”: una teoría del todo. Sin embargo, la gravedad es el eslabón que compromete ese formato, pues es la única de las cuatro fuerzas elementales -electromagnética, débil, fuerte y gravitatoria- que no cuenta con una partícula especializada que la transporte (por ejemplo, la fuerza electromagnética es transportada por fotones). Para paliar este inconveniente, los científicos han intentado incorporar una de esas partículas para el caso de la gravedad, el gravitón, pero su integración en los modelos matemáticos es un completo desastre.
Para resolver este problema de “la teoría del todo”, la unión del mundo microscópico y macroscópico y dar una explicación cuántica a la gravedad, se han propuesto a lo largo de los últimos años diferentes teorías, pero hay una de ellas que se eleva sobre el resto y que ha llamado la atención a toda la comunidad científica: la teoría de cuerdas. Planteada a en la segunda mitad del siglo XX, se trata de un modelo innovador y diferente a todo lo anterior que pondría fin al dilema y reuniría toda la física bajo una única idea.
¿QUÉ ES LA TEORÍA DE CUERDAS?
Así, la teoría de cuerdas propone que las partículas subatómicas, es decir, los electrones, fotones, quarks… no serían puntuales, sino que se comportarían como cuerdas que vibran en el espacio. Afirma que esas cuerdas vibrarían en diferentes frecuencias y, en función de en cual lo haga, se podrá identificar la cuerda con una u otra partícula.
Es decir, las partículas tal y como las conocemos, como pelotitas o puntos pequeños que se desplazan por el espacio, dejarían de existir. En vez de eso, dichos elementos tendrían la forma de filamentos o cuerdas muy pequeñas (de tan solo 10-35 metros) que vibrarían de una forma determinada en cada caso. Según esa vibración, las cuerdas darían lugar a diferentes estructuras y se identificarían con cada una de esas partículas. Y aquí está lo interesante, pues los defensores de la teoría de cuerdas afirman que una de esas frecuencias de vibración se identificaría con el famoso gravitón.
Sin embargo, para poder aplicar esta teoría, debe plantearse un Universo distinto al que conocemos actualmente, pues las cuerdas no se moverían en el espacio-tiempo habitual. Y es que, para que las cuerdas tengan sentido, es necesario que existan más dimensiones de las que estamos acostumbrados. De hecho, la teoría de cuerdas precisa de, mínimo, 10 dimensiones para poder desarrollarse: las cuatro a las que estamos acostumbrados (una de tiempo y las tres espaciales) y seis dimensiones compactas, las cuales no son observables en la práctica.
Para entender un poco esto, podemos imaginar una cuerda, la cual es bidimensional, pues solo tiene un largo y un ancho. A medida que nos acercamos a ella y la aumentamos, esta adquirirá cada vez más grosor y profundidad y, si acercamos mucho nuestro ojo, podremos llegar a apreciar su estructura y otras características más específicas y no visibles a simple vista. Pues bien, esta serie de características compactadas serían una analogía de esas dimensiones adicionales de las que habla la teoría de cuerdas.
ORIGEN DE LA TEORÍA
Esta fascinante y compleja teoría fue desarrollada por los físicos Joël Scherk y John Henry Schwarz en el año 1974 con el objetivo de mostrar cómo un modelo con objetos unidimensionales o “cuerdas”, en lugar de partículas puntuales, podía llegar a describir la fuerza gravitatoria. Sin embargo, su teoría fue cuestionada y no tuvo mucho apoyo hasta el año 1984, cuando comenzó un periodo conocido como primera revolución de supercuerdas, donde se hicieron múltiples investigaciones en torno a la teoría, llegando a la conclusión de que podía explicar las múltiples interacciones entre las partículas fundamentales sin problema. Fue un momento donde la teoría ganó muchos seguidores y múltiples científicos comenzaron a apoyarla.
En ese primer momento, la teoría se apoyaba en dos ideas fundamentales: los objetos básicos de la teoría no serían partículas puntuales, sino objetos unidimensionales extendidos, y el entorno donde se moverían esos objetos no sería un espacio-tiempo de cuatro dimensiones ordinario, sino que necesitarían de, al menos, 10 dimensiones para existir.
Con el paso del tiempo, la teoría fue ganando protagonismo en el entorno científico, por lo que se comenzó a estudiar e investigar sobre ella de forma paralela en diferentes laboratorios del mundo. Como resultado, actualmente existen cinco teorías de cuerdas diferentes: la teoría de tipo I, la de Tipo IIA, la de Tipo IIB, la Heterótica-O y la Heterótica-E. Y, aunque pueda parecer desconcertante que existan tantos modelos simultáneos, todo apunta a que, en realidad, todas forman parte de la misma teoría de cuerdas, solo que aplicada cada una a un caso extremo de la misma.
CONTROVERSIA
Cierto es que, aunque según sus defensores la teoría de cuerdas podría ser la pieza que falta para unir toda la física en una única “teoría del todo”, se trata de un modelo que todavía no se ha podido demostrar, pues no ha servido por ahora para realizar predicciones acordes a los datos experimentales. Aun así, parece que a día de hoy es la mejor candidata para lograr esa teoría unificada pues, a diferencia del resto, permite en un solo paquete respetar la teoría cuántica y la relativista, explicando a su vez el resto de interacciones fundamentales de la naturaleza a través de esas pequeñas cuerdas vibrantes.
Uno de los problemas que presentaría la teoría que podría explicar por qué no ha sido demostrada todavía, es que se piensa que el modelo no es falsable. En ciencia, para afirmar que algo es cierto, primero debe intentar demostrarse que es falso de todas las formas posibles y, si se vuelve algo imposible y no se encuentra ninguna forma de falsarse, entonces se puede afirmar que es cierto. Sin embargo, parece ser que no hay ninguna forma de intentar demostrar que la teoría no es cierta, lo cual la convierte en un modelo no científico y, por el momento, deja abierta dos únicas posibilidades: o es del todo correcta, o es del todo errónea.
