sábado, 16 de octubre de 2010

UN UNIVERSO ELEGANTE ( Algo de Fisica puntera por aqui )

Volvemos a la carga con un poco de Fisica puntera por aqui. Hace bien poco emitieron en la 2 de TVE una pequeña serie de documentales sobre la llamada "Teoria de Cuerdas" que llamaron tan poderosamente mi atencion que he tenido que descargarlos y verlos con mas detenimiento. La Fisica me parece fascinante, realmente interesante, si, pero tengo un enorme problema con ella y con las Matematicas: me fascinan, si, pero es que mi sesera parece no estar hecha para ellas. Y, si me hablan de Fisica o Matematicas empleando un lenguaje enrevesado y cientifico, es casi como si me hablaran en chino. Si embargo, esta serie documental en tres partes no solo esta maravillosamente bien hecha, con unos efectos estupendos, sino que, ademas, explica todos estos complejos conceptos de una manera muy amena, sencilla y directa, y ademas usando algunos efectos y ejemplos que no solo lo ilustran de maravilla, sino que ademas, resultan realmente divertidos de ver. De la mano de Brian Greene , fisico y escritor estadounidense, asi como de otros muchos cientificos y expertos, algunos de primersima mano, nos podemos adentrar en el maravilloso universo de la Teoria de Cuerdas, conocer su origen asi como saber algo mas sobre la historia de la Fisica, y saber como esta innovadora y arriesgada teoria podria revolucionar nuestra concepccion del Universo tal y como lo conocemos.

Pero, ¿Que es la Teoria de Cuerdas? Bien, me intentare explicar usando lo poquito que se de ciencias, asi como lo que he aprendido viendo este fabuloso documental. Imagino que a algunos os sonara el nombre de la teoria por ser defendida por el personaje de Sheldon Cooper en la serie "The Big Bang Theory", pero para conocerla y explicar lo que es, debemos remontarnos al primer golpe puntero dado por la Fisica como ciencia: se trataria del descubrimiento de la Gravedad, realizado por Isaac Newton, inspirado al parecer por un proverbial manzanazo. Este descubrimiento y su correspondiente teoria revolucionaron nuestra forma de entener el espacio y el tiempo, consolidando las dimensiones que ya conocemos ( tres espaciales y una mas temporal ) y ayudando a avanzar bastante a otras ciencias, sobre todo y por ejemplo, a la Astronomia. Dos siglos mas tarde, Albert Einstein revolucionaria de nuevo el mundo de la Fisica con su Ley de la Relatividad General, que dejaba a Newton atras, descubriendo que la gravedad no es una fuerza que actue de forma instantanea, sino que mas bien, tiene el mismo limite de movimiento que todo en el Universo: el de la velocidad de la luz. No obstante, Einstein tambien trabajo con un mundo que se regia por las dimensiones que conocemos: tres dimensiones para el espacio ( izquierda o derecha, adelante o detras, arriba y abajo ) y el tiempo como la cuarta; eso si, asegurando que ambas eran mucho mas flexibles, relativas y maleables de lo que nadie jamas imagino. Para Einstien. Tiempo y Espacio forman un tejido suave y elastico, como el de una cama elastica, sobre el que se mueve todo.


Isaac Newton y Albert Einstein, dos grandes genios, padres de la Fisica moderna que ya se habian asomado por aqui cuando teorize acerca de los viajes en el tiempo.


Pues bien, siguiendo con la explicacion, en la epoca de Einstein, la fisica se encuentra con un grave problema y es que la fuerza de la gravedad no parece tan solida, tan fuerte como se creia en un principio. En realidad, palidece ante otra fuerza fisica de mayor poder, que muy sorprendentemente, en el electromagnetismo. El bueno de Albert paso los ultimos veinte años de su vida devanandose la sesera, intentando hacer encajar la gravedad y el electromagnetismo, que solo parecian funcionar juntas a niveles cosmicos, no con los objetos de tamaño medio, ni con los mas pequeños. Murio en el intento de elaborar una teoria que unificara ambas cosas, y mas aun, que fuera la Gran Teoria Unica que explicara todo en el Universo. Un gran reto el que se propuso para su gran intelecto, pero aun Einstein tambien fue ensombrecido, dejado atras por una nueva e innovadora rama de la Fisica, que comenzo a imponerse a partir de los años 50. Se trata de la mecanica cuantica , que parecia operar pefectamente a los niveles mas pequeños de nuestro universo. La mevanica cuantica desgloso la estructura del atomo, encontrando electrones, protones, neutrones, quarks, y toda una serie interminable de esquivas particulas subatomicas. Y lo que es mas, de hayaron dos fuerzas fisicas mas. Una de ellas era la fuerza nuclear fuerte, que mantine unidas las particulas del nucleo del atomo. La otra, la fuerza nuclear debil, responsable de la radiactividad. Sin embargo, estas dos fuerzas parecen aliarse con el electromagnetismo, y dejar tambien de lado a la gravedad. De este modo, llegados al ecuador del siglo XX, la Fisica disponia de dos teorias estupendas, la Relatividad General de Einstein, y la Mecanica Cuantica, para explicar nuestro Universo. Lo malo es que eran irreconciliables: mientras la teoria de Einstein parecia funcionar a la perfeccion con los cuerpos de mayor tamaño, como las estrellas o planetas, la Mecancia Cuantica funcionaba mucho mejor con lo mas pequeñito que tenemos. Y aqui es donde entra la Teoria de Cuerdas, la cual es uno es de los mas firmes intentos por unificar ambas ideas y conformar una unica teoria que nos explique el origen y funcionamiento de nuestro Universo. 


Las primeras pistas para formular esta teoria, que es fruto del trabajo de decadas de muchos fisicos jovenes y aun en activo, la dieron los agujeros negros. Un buen dia, se descubrio que estos fenomenos tienen tal fuerza de atraccion gravitacional que ni siquiera la luz puede escapar a ellos. Esto es porque, en su interior, la materia esta comprimida al maximo de su densidad posible ( la llamada densidad de Planck ) Asi que se presenta un problema.. ¿Aqui, que teoria aplicas, la Relatividad por tratarse de un gran cuerpo celeste, o la mecanica cuantica, por ser un espacio tan reducido a la vez? El dilema se empezo a resolver a partir de 1968, y finalmente, la Teoria de Cuerdas fue oficialmente formulada por Joel Scherk y John Schwuarz en 1974, despues de que los dos se pasaran largos años corrigiendola, eliminado las incongruencias matematicas y perfeccionandola. Aunque no recibio una gran acogida desde el principio, pronto comenzo a ser reconocida, y muy popular sobre todo entre los cientificos mas jovenes. El planteamiento de la Teoria de Cuerdas se enfrenta directamente al modelo estandar de particulas subatomicas creado por la Mecanica Cuantica, al proponer la existencia en el interior de esas particulas no ya de otras menores, sino de filamentos de energia, cuerdas cerradas o abiertas que vibran, dando a las particulas su forma y sus caracteristicas ( peso, densidad, carga electromagnetica, etc ) y creando asi toda la sinfonia que compone el Universo tal y como lo conocemos. Para explicar el movimiento y la vibracion de estas cuerdas, se necesita pensar nada mas y nada menos que... ¡¡En la existencia de nuevas dimensiones del espacio!! Si, serian seis dimensiones espaciales mas, imperceptibles de momento para nosotros. Añadidas a las cuatro que conocemos ( las tres espaciales y el tiempo ) conformarian un Universo con... ¡¡Diez dimensiones!! Y claro esta, repleto por tanto, de Universos paralelos. Si, suena a ciencia.- ficcion, pero es asi, la teoria no se puede formular sin la existencia hipotetica de esas dimensiones. Ademas, la Teoria de Cuerdas supone tambien la existencia de mas particulas subatomicas, en este caso, particulas residuales o mensajeras, tambien llamadas particulas S o simetricas. En el caso de la gravedad, esas particulas se llaman Gravitones.

El entusiasmo generado por la Teoria de Cuerdas en la decada de los 80 y primeros 90 llevo a una degeneracion de la teoria, que llego a estar divida en cinco teorias distintas, muy similares entre si. Por suerte, en 1995 ( hace solo 15 añitos ) el brillante fisico Edward Witten  ( considerado por muchos de sus compañeros como el autentico sucesor de Enstein ) vino a poner un poco de orden en todo este caos con la Teoria M, que refuerza la Teoria de Cuerdas. Witten aseguro, nada menos, que las cuerdas pueden estirarse hasta ir formando menbranas solidas, con las dimensiones que conocemos. ¡¡Pero aun hay mas!! Para que esto sea posible, se debe recurrir a la existencia de una dimension mas, asi que, finalmente, la cosa se nos queda en... ¡¡Once dimensiones!!. Esto reforzo tremendamente la teoria, como digo, pero aun asi, la Teoria de Cuerdas sigue teniendo un grave punto debil, al que recurren sus detractores: la existencia de las diminutas cuerdas y de todas esas dimensiones extras, dificilmente puede ser probada con los medios con los que contamos actualmente. Y mientras eso no sea asi, seguira siendo considerada como una teoria mas filosofica que cientifica, que roza la ciencia-ficcion proponiendonos esas cosas que hoy por hoy, parecen imposibles. A pesar de todo, la Teoria de Cuerdas ha pasado por mucho para ser aceptada por la comunidad cientifica, y si bien sigue teniendo poderosos detractores, cada dia son mas sus defensores, y hoy en dia, se la considera el mejor intento de union de las dos teorias que han dominado la Fisica durante todo un siglo. Probarla sera complicado, pero se tiene gran fe en los nuevos aceleradores de particulas, de los que se espera que puedan encontran algun resto de esas esquivas particulas simetricas o de los Gravitones, lo cual serie un enorme paso adelante.

¿Llegaremos algun dia a saber si esta teoria es cierta, o si estamos equivocados? ¿Llegaremos algun dia a desvelar todos los secretos que esconde nuestro Universo, o como surgio? Yo no lo se, eso es muy dificil. Solo se que, como dijo el propio Newton, "Lo que sabemos es una gota, lo que ignoramos, es el oceano". Y Einstein dijo que "Lo importante es seguir preguntandose siempre" y que "Dios no juega a los dados con el Universo". Asi que habra que seguir adelante, investigando, para poder conocer al menos, algunos de esos misterios que hoy tanto nos inquietan.


1 comentario:

Osmosis dijo...

Buena entrada Nerea, lo he leido con detenimiento y he visto hace un tiempo esa documental. Respecto a la teoria de cuerdas realmente e un tema que solo pueden entender a fondo los matematcos, y como vos decis casi imposible de probar.
Por mi parte te comento que estudio ingenieria en electronica y puedo decirte que es una carrera muy compicada y con mucha matematica al punto que tenes que estudiar le relatividad de Einstein, la luz como onda electromagnetica y como foton y mecanica cuantica, entre otros temas, y el conjunto de toda esta ciencia basica acumulada en toda la historia hace que hoy por hoy podamos ver television, comunicarnos o trasportarnos, etc. Sin las grandes mentes del pasado y presente no seriamos lo que somos. saludos

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