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El Universo Vibra

De Qué Está Hecho el Universo?

Vivimos en un universo asombrosamente complejo. Los seres humanos somos curiosos por naturaleza, y una y otra vez nos hemos preguntado— ¿porqué estamos aquí? ¿De dónde venimos, y de donde proviene el mundo? ¿De qué está hecho el mundo? Somos privilegiados por vivir en una época en la cual nos hemos acercado bastante a algunas de las respuestas. La Teoría de Cuerdas es el intento más reciente por responder la última de estas preguntas.

Así que, ¿de qué está hecho el mundo? La materia ordinaria está compuesta de átomos, los cuales a su vez están formados de sólo tres componentes básicos: electrones girando alrededor de un núcleo compuesto de neutrones y protones. El electrón es en verdad una partícula fundamental (pertenece a una familia de partículas llamadas leptones); pero los neutrones y protones están hechos de partículas más pequeñas, llamadas quarks. Los quarks, hasta donde sabemos, son realmente elementales.

El Universo Subatómico

La suma de nuestros conocimientos actuales sobre la composición subatómica del universo se conoce como el modelo estándar de la física de partículas. Este describe tanto a los “ladrillos” fundamentales de los cuales está constituido el mundo, como las fuerzas a través de las cuales dichos ladrillos interactúan. Existen doce “ladrillos” básicos. Seis de ellos son quarks— y tienen nombres curiosos: arriba, abajo, encanto, extraño, fondo y cima. (Un protón, por ejemplo, está formado por dos quarks arriba y uno abajo.) Los otros seis son leptones— estos incluyen al electrón y a sus dos hermanos más pesados, el muón y el tauón, así como a tres neutrinos.

Existen cuatro fuerzas fundamentales en el universo: la gravedad, el electromagnetismo, y las interacciones débil y fuerte. Cada una de estas es producida por partículas fundamentales que actúan como portadoras de la fuerza. El ejemplo más familiar es el fotón, una partícula de luz, que es la mediadora de las fuerzas electromagnéticas. (Esto quiere decir que, por ejemplo, cuando un imán atrae a un clavo, es porque ambos objetos están intercambiando fotones.) El gravitón es la partícula asociada con la gravedad. La interacción fuerte es producida por ocho partículas conocidas como gluones. La interacción débil, por último, es transmitida por tres partículas, los bosones W+, W- , y Z.

El modelo estándar describe el comportamiento de todas estas partículas y fuerzas con una precisión impecable; pero con una excepción notoria: la gravedad. Por razones técnicas, la fuerza de gravedad, la más familiar en nuestra vida diaria, ha resultado muy difícil de describir a nivel microscópico. Por muchos años este ha sido uno de los problemas más importantes en la física teórica— formular una teoría cuántica de la gravedad. 

La Teoría de Todo

En las últimas décadas, la Teoría de Cuerdas ha aparecido como uno de los candidatos más prometedores para ser una teoría microscópica de la gravedad. Y es infinitamente más ambiciosa: pretende ser una descripción completa, unificada, y consistente de la estructura fundamental de nuestro universo. (Por esta razón ocasionalmente se le otorga el título de “Teoría de Todo”.)

La idea esencial detrás de la Teoría de Cuerdas es la siguiente: todas las diversas partículas “fundamentales” del modelo estándar son en realidad solo manifestaciones diferentes de un objeto básico: una cuerda. ¿Cómo puede ser esto? Bien, pues normalmente nos imaginaríamos que un electrón, por ejemplo, es un “puntito”, sin estructura interna alguna. Un punto no puede hacer nada más que moverse.

Utilizando un “microscopio” muy potente nos daríamos cuenta que el electrón no es en realidad un punto, sino un pequeño “lazo”, una cuerdita. Una cuerda puede hacer algo además de moverse— puede oscilar de diferentes maneras. Si oscila de cierta manera, entonces, desde lejos, incapaces de discernir que se trata realmente de una cuerda, vemos un electrón. Pero si oscila de otra manera, entonces vemos un fotón, o un quark, o cualquier otra de las partículas del modelo estándar. De manera que, si la Teoría de Cuerdas es correcta, ¡el mundo entero está hecho solo de cuerdas!

Quizás lo más sorprendente acerca de la Teoría de Cuerdas es que una idea tan sencilla funciona— es posible obtener (una extensión de) el modelo estándar (el cual ha sido verificado experimentalmente con una precisión extraordinaria) a partir de una Teoría de Cuerdas. En años recientes han habido muchos avances extraordinariamente importantes y alentadores, los cuales han mejorado radicalmente nuestra comprensión de la teoría.

El Universo Vibra

Michio Kaku, físico de la Universidad de Harvard y la Universidad de California (UCLA) es el cofundador de la Teoría de Cuerdas en Campo, una de las principales ramas de la Teoría de Cuerdas. La última versión de la Teoría de Cuerdas se denomina la “Teoría M”, “M” de membrana. Ahora podemos concluir que las cuerdas pueden coexistir con las membranas. Por lo cual, las partículas subatómicas que vemos en la naturaleza como los quarks y los electrones no son más que notas musicales en una pequeña cuerda que vibra.

Entonces, ¿que es la física? La física no es más que las leyes de harmonía que puedes escribir en cuerdas que vibran. ¿Qué es la química? La química no es más que las melodías que puedes tocar al interactuar con las cuerdas que vibran. ¿Qué es el universo? El universo es una sinfonía de cuerdas que vibran. 

¿Y cual es la mente de Dios de la cual Albert Einstein escribió con elocuencia durante sus últimos 30 años de vida?  Ahora tenemos, por primera vez en la historia, un vistazo de la mente de Dios. Es música cósmica resonando a través de 11 dimensiones de hiperespacio. 

Por lo tanto, primero que nada, todos los elementos que forman el universo, incluyendo nosotros los seres humanos, a niveles fundamentales, no somos más que melodías. No somos mas que música cósmica tocada en cuerdas que vibran y membranas.  Las leyes de la física no son más que las leyes de la harmonía de cuerdas que vibran.

Universidad de Princeton

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