¿La Teoría de Cuerdas unirá toda la física?

La Teoría de Cuerdas es la teoría con más interrogantes en el mundo.

❖ Teorías y fuerzas

Hablemos sobre esta teoría tan interesante.

La Teoría de Cuerdas hoy en día tiene dos “sub-teorías”. Explican como funciona nuestro universo o nuestra galaxia, estas dos responden al entorno que se vive actualmente. Pero cuando las empezamos a entender por separado, puede ser útil, pero cuando las unimos, se convierte en un verdadero dilema. Una de ellas es la mecánica cuántica, más conocida como un modelo estándar, y este explica a tres fuerzas fundamentales de nuestro entorno. Como la física, matemática o a innovación.

Esta teoría muestra de dichas partículas sub-atómicas. Cómo por ejemplo, un electrón o los famosos quarks, no son de un comportamiento fijo. Actúan como cuerdas que vibran en distintas frecuencias, y de acuerdo a su papel, se identifica a la cuerda con una u otra partícula. Esas partículas como se conocen como unas “esferas” que pasean felizmente en el espacio. Sin embargo, si le hacemos zoom, se muestran “cuerdas” demasiado diminutas.

La fuerza nuclear débil, es el efecto más conocido es la radioactividad. Si se compara con la fuerza nuclear fuerte, es mucho menor radioactiva en este tipo. La gravedad consiste cuando dos cuerpos se atraen mutuamente. La tierra atrae hacia su centro porque a diferencia cuando se encuentra en la luna, se cumple el sueño de poder volar. Por eso en la tierra siempre el ser vivo está en contacto con algo y el peso es hacia abajo. Pero más adelante observaremos algo que se creía impensable a algo que puede definir un punto ciego de la misma ciencia.

❖ Avance en la ciencia

La Teoría de Cuerdas muestra la existencia de nueve unidades espaciales. Seis de ellos no los conocemos porque la curvatura extrema del espacio reduce el tamaño a un tamaño sub-milimétrico. Es muy difícil realizar experimentos y predicciones que puedan confirmarlo. Por tanto, no se puede decir que se hayan cumplido los requisitos mínimos del método científico.

Además, la Teoría de Cuerdas está sujeta a dependencias ambientales. Esto significa que el espacio-tiempo debe haber existido en el pasado y evolucionado para cumplir ciertas condiciones. Un ejemplo de relatividad es la general. ¿Son las ecuaciones que dan origen al espacio y sus propiedades? Las teorías más dudosas persistieron, haciendo avanzar la ciencia. De hecho, en las últimas décadas, estos esfuerzos han producido resultados muy positivos.

Cuando se trata de convergencia con la teoría del todo, como la entropía de los agujeros negros de Stephen Hawking y el resurgimiento de los planetas relacionados con la materia y la energía oscura de Einstein, es una preocupación seria, es un problema de la naturaleza. La fascinación por la Teoría de Cuerdas y su complejidad ha dividido el mundo de la física en dos bandos, uno de los cuales, como suele ocurrir en asuntos públicos como la política y la economía, posee todo el poder, todo el dinero y todo el conocimiento. O, para un ejemplo extremo, “estudios sociales”.

Cambiando al tema principal, se podía decir que las partículas elementales son en realidad modos de vibración de cuerdas diminutas. La razón por la que hasta ahora no se han detectado actualmente se debe a que se trabaja con un régimen de energías muy bajo, que solo nos permite ver partículas puntuales.

❖ Interrogantes

A pesar del éxito del modelo estándar a la hora de explicar el mundo observado, muchas preguntas siguen sin respuesta. La estructura del modelo estándar es algo impredecible. A todas estas cuestiones se suma uno de los problemas más difíciles de resolver. Para las interacciones fuertes y débiles y para las interacciones electrónicas, el formalismo relativista y el formalismo cuántico la llamada teoría cuántica de campos existen, pero para las fuertes este no es el caso.

La Teoría de Cuerdas no se puede probar en aceleradores de partículas porque la energía necesaria para producir estructuras de cuerdas en la materia es demasiado alta. Pero si se cumplen ciertas condiciones, el nuevo Gran Colisionador de Hadrones puede hacerlo. Pero incluso si este no fuera el caso, el descubrimiento de un nuevo tipo de partícula, una partícula super simétrica, respalda la validez de la Teoría de Cuerdas. Por lo tanto, hoy en día no existe una teoría cuántica de la gravedad que sea igual en todos los casos.

De hecho, a diferencia de las otras tres interacciones fundamentales, las teorías de la gravedad muestran contradicciones a nivel cuántico. Los cálculos de la Teoría Cuántica de campos que tratan de la energía potencial dan resultados numéricos infinitos que son difíciles de interpretar físicamente. Este concepto se denomina “no renovable”. Este problema parece requerir algunos cambios fundamentales en la física. Mucha gente cree que deberíamos abandonar la idea de que los componentes básicos de la materia son partículas sin estructura interna. Este es el tipo de tiempo real sugerido por la teoría de las partículas infinitesimales. La Teoría de Cuerdas parte de esta idea básica. Lo que conocimos desde un principio como inválido, ahora como válido de ser la unión de algo impresionante.

❖ Origen

Veamos desde donde parte el origen de esta teoría.

Los científicos Joel Scherk y John Henry Schwarz en el año 1974 plantearon un modelo unidimensional. Este pensamiento fue cuestionado y no tuvo mucho apoyo hasta 10 años después. Cuando comenzó un periodo conocido como una revolución o revelación de las “supercuerdas” donde investigaron por varios intentos. Llegaron a la conclusión de que las múltiples interacciones entre las partículas sin problemas, desde ahí, la teoría fue apoyada.

Pero antes de ellos, desde 1968, Gabriele Veneziano. Fue un físico teórico tenía enfocados sus esfuerzos en entender propiedades de la fuerza nuclear fuerte, mencionada anteriormente. Enfatizó la fórmula de Euler para coincidir con esas propiedades de partículas, pero su teoría fue incompleta hasta que en 1960. Yoichiro Nambu, Holger Nielsen y Leonard Susskind, fueron brillantes. Demostraron, que si se construía un modelo en donde esas “esferas” siendo cuerdas vibrantes, había una interacción nuclear fuerte. Se describía la fórmula de Euler, y así se avanzó hasta Scherk y Schwarz como un nuevo surgimiento de la teoría.

Este nuevo surgimiento se apoyó en dos ideas muy buenas, que desde el objeto básico no eran simples partículas. Eran objetos unidimensionales y hasta extendidos. Haciendo zoom a su entorno donde se movía esos objetos. No era de un espacio-tiempo como hoy se conoce, si no que se movía en 10 dimensiones para existir.

A medida del tiempo la teoría cada vez era más apoyada, por lo que del mismo modo fue bastante estudiada en donde actualmente. Tuvieron dos ideas bastante buenas a tener cinco. Con estas mismas refiriéndose a sus teorías conocidas como la las teorías tipo I, IIA, IIB, heterótica-O y heterótica-E. Cada vez esta investigación se metía más a fondo de sus bases para seguir descubriendo más cosas para analizar. Actualmente, contamos con un sistema de información e investigación bastante alto para continuar.

❖ Cálculo matemático

El cálculo matemático es bastante gigante y complejo en la Teoría de Cuerdas. Se presenta en el cómo actúa la matemática en el pensamiento de nuestro entorno. La matemática es bastante compleja ya que empieza desde los vectores vistos en la física en cada sistema con inercia. Nuestro amigo Albert Einstein utilizó el índice repetido que representa dicha operación. Como lo es en Teoría de la Relatividad, publicada en 1915. Dicho en estos casos consta de varias cosas. Velocidad de la luz siendo la velocidad máxima entre dos vectores, simultaneidad siendo relacionada con la contracción de distancias, dilatación del tiempo y referencia inercial.

Usan la mecánica cuántica para el sistema clásico y osciladores armónicos cuánticos. En el caso de la relatividad especial o coordenadas se usa para la mecánica con la relatividad y coordenadas. Se incluye para superficies espaciales o temporales siendo una parametrización estática, general, o cono de luz.

Las leyes de la física también lo mantienen en intervalos. Lo que ha apoyado a un efecto a la interacción gravitatoria en procesos de muy altas energías. Sin embargo, su problema es unir esas cuatro fuerzas fundamentales mencionadas anteriormente. Para explicar teorías famosas y populares como los agujeros negros o del mismo Big Bang.

La Teoría de Cuerdas hoy en día tiene dos “sub-teorías”. Explican cómo funciona nuestro universo o nuestra galaxia, estas dos responden al entorno que se vive actualmente. Pero cuando las empezamos a entender por separado, puede ser útil, pero cuando las unimos, se convierte en un verdadero dilema. Una de ellas es la mecánica cuántica, más conocida como un modelo estándar, y este explica a cuatro fuerzas fundamentales de nuestro entorno. Sin embargo, sin los avances que se han realizado durante estos años, han servido para estar más cerca de lo que creemos imposible.

❖ Falta de evidencia

Esta teoría contiene una controversia y consiste en la no evidencia visual.

Si la Teoría de Cuerdas es la pieza que falta para unir toda la física en una única “teoría del todo”. Se trata de un modelo que no es realista, es decir, que no se ha podido comprobar. No ha servido para realizar predicciones a datos en experimentos, en donde respeta e incluye como socios la Teoría Cuántica y Relativista. También se va explicando el resto de interacciones de nuestro entorno en esas diminutas cuerdas con vibración continua.

Sin evidencia probatoria es un problema para la ciencia. Se piensa que no es un modelo falso y todo erróneo, pero si queremos hablar de ciencia. Para dar una teoría o una afirmación, tiene que ser cierto. Se debe intentar demostrar dicha teoría, pero no es así. Se puede decir que la Teoría de Cuerdas se encuentra entre la espada y la pared. No hay evidencias, pero tampoco dudas.

Por ejemplo, Albert Einstein mencionó que la teoría de la relatividad contrae todo. Excepto la velocidad de la luz, trae todo lo relativo, mientras que el espacio y el tiempo puede deformarse. También depende de la perspectiva en la que se ve, por ende, la Teoría de la Relatividad, y la Teoría de Cuerdas se relacionan directamente con una teoría. Esa teoría corresponde con la Teoría General de Sistemas, ya siendo el conjunto mayor, es la teoría de la relatividad. El conjunto menor, la Teoría de Cuerdas, es el un conjunto ordenado de componentes relacionados entre sí. Como por ejemplo la matemática siendo el ejemplo más básico posible, ya que incluye la física y la lógica en nuestro entorno.

❖ ¿Y la gravedad?

Miremos como el nivel sub-atómico puede afectar.

Del átomo al sub-átomo, todas las leyes de la física no funciona. Ingresa al mundo totalmente nuevo. No es demostrable aún. La mecánica cuántica planteó la existencia de estos sub-átomos. De igual manera se planteó este dilema con el motivo de que los aceleradores de partículas nos permiten ver. Hay “algo” más allá de los átomos, pero su vista no es directa. Entra el modelo estándar, en donde intenta mantener una relación con la relatividad. Estas cosas totalmente nuevas en el campo de la física, con los conceptos fundamentales de electromagnetismo, las fuerzas nucleares y la gravedad.

Estas 3 rigen el comportamiento del universo. El origen de las interacciones elementales, tiene que estar en el mundo cuántico, que consiste en un área de la física en la que se estudia como bases o metas de investigación. Un experto físico Marcelo Knobel dice lo siguiente: “se trata del estudio de la naturaleza, los materiales, lo que conforma nuestro universo en la escala más pequeña que podemos identificar, la escala atómica molecular”.

En este ocurrieron y ocurren aún fenómenos a comparación a nuestro mundo en el que vivimos. Cambiando su función de interacción con partículas. Los elementos que se encuentran en el microscopio o microscópicamente y el modelo estándar “casi” concreta completamente la teoría. Cumple en el caso de electromagnetismo y los nucleares, pero, ¿y la gravedad?

No hay partícula responsable de la fuerza gravitatoria. Es decir que no hay naturaleza cuántica demostrada en la gravedad. La gravedad nos impide unificar relatividad general y mecánica cuántica.

Esta teoría, es lo más cerca de unir estos mundos. La vibración de estas “cuerdas” determina la naturaleza de niveles de organización superiores. Esta teoría, está a punto de concretarse, siendo estas cuerdas extremadamente pequeñas. Pueden formar hasta anillos, esto es la Teoría de Cuerdas.

Esto corresponde a la vista que se tiene hasta hoy, pero la pregunta más evidente es, ¿se comprobará al 100% esta teoría? Es una pregunta que ni los científicos más avanzados, pueden responder.

❖ Bibliografía

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✓ Nicolás, L. (2010). Dualidades en teorías de campos conformes no-racionales y sus aplicaciones en teorías de cuerdas. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.

• Autor: Camilo Bocanegra Bolaños.
• Editor: Juan José Alonso Figueroa.
• Docente: ING. Carlos Iván Pinzón Romero.
• Código: UCPS-1
• Universidad: Universidad Central.
• Grupo de clase: 5.