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La situación actual de la física teórica.

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Newton publicó “Principios matemáticos de la filosofía natural” en 1687. El éxito y el reconocimiento fue inmediato, tanto así que para 1689 ya era miembro del parlamento.

La primera teoría de la relatividad de Einstein fue publicada en 1905 y la segunda en 1915. En 1919 con la observación de un eclipse solar confirmaron la teoría. Pasaron 14 años desde la primera teoría.

En 1922 Alexander Friedman y en 1927 el sacerdote católico Georges Lemaitre dedujeron a partir de las ecuaciones de Einstein que el universo estaba en expansión y desarrollaron la teoría del Big Bang. La teoría fue demostrada apenas dos años después por Edwin Hubble con su telescopio.

La teoría del modelo estándar de la física de partículas fue desarrollada entre 1960 y 1967. Un acelerador de partículas confirmó la teoría en 1973. En 1979 los desarrolladores de la teoría ganaron el premio Nobel. La partícula Higgs descubierta recientemente es una pieza de la teoría del modelo estándar, la ultima pieza que faltaba por encontrar.

 

El modelo Estándar es la teoría que explica las interacciones de las partículas a nivel atómico o de los cuerpos pequeños, como los quarks, leptones, fotones, electrones; mientras que la teoría de la relatividad explica la interacción de los cuerpos grandes, como la pelota lanzada en el estadio o el movimiento de los planetas. Lo siguiente que debía venir era una teoría que armonizara el modelo estándar con la relatividad, porque se suponía que debía haber una sola ley que explicara todo, es decir, los cuerpos pequeños deberían interaccionar entre si igual que como lo hacen los cuerpos grandes, pero la sorpresa fue que no fue así, hay una contradicción.

Entonces se propuso la teoría de cuerdas para explicar esta discrepancia. La teoría fue desarrollada entre 1968 y 1974 (hace más de 40 años), luego vino la teoría de las “supercuerdas” en 1984 (hace casi 30 años), siendo un éxito inmediato de ventas. Desde allá para acá ha sido un campo estudiado por la mayoría de los investigadores físicos teóricos.

Las cuerdas es la única teoría que existe para armonizar la teoría de la relatividad con el modelo estándar de la física quántica, pero el hecho es que está empantanada. Han pasado casi 40 años desde aquel entonces, sin embargo, no se ha podido comprobar una sola cosa de la teoría y no se ve nada en el horizonte que pueda hacerlo (la posible detección de antimateria o de otras dimensiones en el CERN no sería demostración de las cuerdas.)

Esta no es la clásica historia de una teoría de un genio solitario a quien todo el mundo creía era un loco y descabellado y que luego fue reivindicado. Desde 1984 la mayoría de la comunidad científica ha estudiado muy seriamente esta teoría.

En 1980 el famoso físico Stephen Hawkings, quien llegó a ser considerado una vez como el hombre más inteligente del mundo, había afirmado que se encontraría la teoría unificadora de la relatividad y física quántica (apostando a las supercuerdas) en 20 años. En el año 2000 Hawkings apostó de nuevo a que se encontraría en 20 años otra vez. Ya vamos por 2012 y ni pista.

 

Shahen Hacyan, en su obra: “Del mundo cuántico al universo en expansión” dice sobre las cuerdas:

“Prácticamente desde que la mecánica cuántica tomó la forma con que se la conoce actualmente muchos físicos intentaron crear una teoría cuántica de la gravitación. A pesar de varios intentos interesantes todavía no se tiene una respuesta convincente. La gravitación cuántica es el gran hueco en la física de las interacciones fundamentales. Incluso algunos se han preguntado si tiene sentido hablar de la gravitación a nivel cuántico: ¿quizás esta fuerza fundamental es incompatible con la mecánica cuántica?, ¿quizás la gravedad es una manifestación de otro fenómeno insospechado…? Todas éstas son dudas aún sin resolver. Mientras, es justo señalar que ha habido varios intentos por cuantizar la gravedad. El más reciente tiene que ver con lo que se conoce como teoría de las supercuerdas, la cual reseñaremos brevemente a continuación.

Las supercuerdas causaron mucho revuelo a mediados de los años ochenta. Algunos físicos muy optimistas anunciaban ya la solución final a todos los problemas de la física teórica. La teoría pretendía describir todas las fuerzas de la naturaleza, desde la fuerza gravitacional que gobierna el movimiento de las estrellas y los planetas hasta las fuerzas nucleares que se manifiestan sólo en los núcleos atómicos, pasando por las fuerzas eléctricas y magnéticas.

Desafortunadamente, a pesar de un inicio muy prometedor la teoría se ha topado con serias dificultades debidas al enorme aparato matemático que necesita, cuya complejidad no permite tener una imagen intuitiva de lo que realmente está pasando. La principal dificultad es que las primeras notas de las supercuerdas corresponden a partículas cuya masa es comparable a la masa de Planck, y quedan, por lo tanto, fuera de toda posibilidad de ser detectadas”.

Es decir, la longitud de las cuerdas serían tan pequeñas, que con los instrumentos que disponemos es imposible observarlas; no se puede ver más allá de partículas puntuales.

 

Sheldon Glashow, premio Nobel de física y quien fue el primero en desarrollar la teoría del modelo estándar, es uno de los escépticos de la teoría de cuerdas.

Dice al respecto:

“No experiment can ever check up what’s going on at the distances that are being studied. No observation can relate to these tiny distances or high energies”.

[…]

The string theorists have a theory that appears to be consistent and is very beautiful, very complex, and I don’t understand it. It gives a quantum theory of gravity that appears to be consistent but doesn’t make any other predictions. That is to say, there ain’t no experiment that could be done nor is there any observation that could be made that would say, “You guys are wrong.” The theory is safe, permanently safe. I ask you, is that a theory of physics or a philosophy?

It does not make predictions that have anything to do with experiments that can be done in the laboratory or with observations that could be made in space or from telescopes.

También critica el concepto de una “teoría del todo”:

What the astronomers have discovered is that most of the matter in the universe is not on our list. It’s something else. And we haven’t the foggiest idea of what it is. It may be some kind of supersymmetric particle. It might be black holes. It might be particles with funny names. But we don’t really know what 99 percent of the matter in the universe is made of. So there’s a coming together here, a big grand coming together.

We are making progress. The theories we have today of life and chemistry and physics are much better than they were ten years ago. And ten years from now they will be better still.

[…]

I don’t know what it means to understand the process of nature perfectly. I don’t know what a theory of everything could be. Is it a series of formulas? How could that be? It doesn’t make any sense. So I would have to say that I simply can’t imagine why any sane person would imagine, discuss, or mention, except insultingly, the concept of a theory of everything. It’s a stupidity. And I believe that my string theorist friends would be among the least likely people to describe their work as a search for a theory of everything.

What we all want is a better theory of the universe, to understand our physical world in greater depth than we presently do. That’s why, although I occasionally pick on the work string theorists do, I describe them as physicists. They are interested in the same problems that I am. They’re approaching those problems in different ways, ways that they regard as somewhat more productive than I do. But they’re not searching for a theory of everything. They’re just trying to create better theories”.

 

Los físicos todavía siguen insistentemente intentado en ella porque sencillamente no se les ha ocurrido ninguna otra teoría posible que pueda unificar el modelo estándar y la relatividad.

Isaac Newton tuvo desde joven una idea brillante cuando le cayó una manzana en la cabeza y se le prendió una chispa, y luego fue desarrollando y comprobando exitosamente su teoría; así mismo Einstein tuvo una idea brillante desde joven y se le prendió una chispa y publicó su teoría de la relatividad con solo 26 años, y luego fue desarrollándola más y comprobándola exitosamente, pero obviamente eso no es lo que está pasando ahora con las supercuerdas.  Peor aun, ahora se sabe que solo un 4.6 % de la materia de nuestro universo esta compuesta por átomos,  y el resto es materia invisible, no se sabe que es, le llaman “materia oscura”.  A todas luces la física está actualmente en un atolladero. Por primera vez en 300 años se ha estancado.

Quizá los físicos necesitarán de otra idea, otra chispa, porque con esta no se puede arrancar. Tal vez, tendremos que esperar otros 200 años hasta que aparezca otra de esas excepcionales mentes como Newton y Einstein, aunque actualmente la población mundial es mas de 7 veces mayor que cuando nació Newton y casi 5 veces mayor que cuando nació Einstein, es decir, que debió haber aparecido uno ya.

Lecturas recomendadas:

Recomiendo altamente leer los comentarios realizados al articulo ¿y si se confirma el Higgs? del blog especializado en fisica Neofronteras, a partir del comentario numero 11, donde se desata una interesante discusion sobre las supercuerdas entre varios fisicos.

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2 comentarios

  1. las super cuerdas tienen un rival..que aparentemente es el que puede ganar..es loop quantum gravety!.

    • El Loop Quantum Gravity es una teoria un poco mas nueva que las supercuerdas, y es conocida entre la comunidad cientifica, aun asi ha sido mucho mucho menos trabajada. La gran mayoria insiste en las supercuerdas, de ahi los debates que se dieron en el blog Neofronteras, donde el autor del blog acusa a los defensores de la teoria de cuerdas de ser como religiosos y de desperdiciar sus mentes brillantes,y talentos, porque quiza deberian mirar hacia otros lados, ademas acusa a las supercuerdas de ser una “pseudociencia”,,aunque en mi opinion como observador creo que el bloguero es demasiado duro y a primera vista no creo que sea correcto la utlizacion de aquel descalificativo,,, aunque tendria que prfundizar mas en el concepto, no me he detenido a leer a los proponentes y propulsores de esta tesis de pseudociencia en la supercuerdas que son mario bunge y karl pupper.
      En este articulo “el cancer de las cuerdas” tambien del blog de neofronteras en los comentarios se comenta aunque no muy profundamente sobre el LQG http://www.neofronteras.com/opinion/?p=88 dicen que tienen sus complicaciones propias aunque admiten que ha sido mucho menos trabjadas

      Cito un comentario de un tal Geraldo:
      “Pues, yo insisto de que aunque la teoría de las cuerdas (TDC) tiene todos esos problemas que mencionas, EL VERDADERO PROBLEMA es que todas las demás aproximaciones a la “teoría del todo” están igual de mal.

      Si te escuchan los físicos y todos abandonan la TDC, ¿que queda?, ¿la teoría de la gravedad cuántica(TGC)? esa esta igual de mal, la única diferencia es que es más nueva, y tiene menos fieles.

      Lo que REALMENTE falta es que aparezca ese genio tipo Einstein que le de el vuelco a las ideas, rompa ese paradigma escondido en las ideas, y abra el camino a resolver el problema. Cuando eso ocurra, creeme, todos van a salir corriendo a investigar en la dirección correcta, y la TDC se va a quedar sin seguidores. Mientras, que investiguen en la TDC, en la TGC, o en cualquier otra es lo mismo.

      La única solución al problema que planteas sería no investigar ni pensar en el problema, no invertir dinero ni tiempo en la TDC, ya que igual falta la idea genial, y mientras esperar….”

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