Por qué es necesaria la unificación
La física posee dos marcos fundamentales: la relatividad general (gravedad, curvatura del espacio-tiempo, grandes escalas) y la mecánica cuántica (fuerzas electromagnética, débil y fuerte, escalas pequeñas). Son matemáticamente incompatibles en la escala de Planck (10⁻³⁵ m, 10¹⁹ GeV). Combinarlas produce infinitos que no pueden eliminarse. Se necesita una teoría de la gravedad cuántica. La teoría de cuerdas pretende proporcionarla.
Qué son las cuerdas
En la teoría de cuerdas, las partículas puntuales se sustituyen por minúsculos objetos unidimensionales (cuerdas) de aproximadamente 10⁻³⁵ m de longitud: la longitud de Planck. Las cuerdas abiertas tienen extremos libres; las cerradas son bucles. El modo de vibración de una cuerda determina qué partícula parece ser: un modo es un fotón, otro es un electrón, otro es el gravitón (hipotético portador de la gravedad). El espectro incluye automáticamente una partícula de espín 2 que se comporta como un gravitón, un hecho que entusiasmó enormemente a los físicos en la década de 1970.
Dimensiones extra
La teoría de cuerdas solo funciona matemáticamente en 10 dimensiones (u 11, en la teoría M). Las 6 (o 7) dimensiones espaciales adicionales están 'compactificadas', enrolladas tan estrechamente que no pueden detectarse a energías accesibles. La forma de las dimensiones extra determina la física: qué partículas existen, cuáles son sus masas, qué fuerzas actúan. Hay aproximadamente 10⁵⁰⁰ compactificaciones posibles (el 'paisaje'): esencialmente, cualquier física es alcanzable.
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Hacer la prueba de CI →El problema
El paisaje de la teoría de cuerdas implica que no predice nada específico: para cualquier observación, existe alguna compactificación que la produce. Los críticos (Lee Smolin, Peter Woit) argumentan que esto la hace infalsable y, por tanto, no científica. Los defensores argumentan que el paisaje es una selección antrópica: observamos una física compatible con la vida. Tras 50 años, ninguna predicción única de la teoría de cuerdas ha sido confirmada experimentalmente.
Preguntas frecuentes
¿Qué es la teoría de cuerdas en términos sencillos?
La teoría de cuerdas propone que todas las partículas fundamentales son en realidad diminutas cuerdas de energía que vibran, no objetos puntuales. Los distintos modos de vibración de una cuerda corresponden a partículas diferentes. La teoría requiere dimensiones espaciales extra más allá de nuestras tres e incluye automáticamente la gravedad, lo que la convierte en una candidata para unificar todas las fuerzas fundamentales.
¿Por qué no se ha demostrado la teoría de cuerdas?
La teoría de cuerdas opera a la escala de Planck (10⁻³⁵ m), energías aproximadamente 10¹⁵ veces superiores a las que puede alcanzar el LHC. Ningún experimento actual puede sondearla directamente. Más fundamentalmente, la teoría tiene un 'paisaje' de ~10⁵⁰⁰ soluciones posibles, lo que significa que puede acomodar prácticamente cualquier resultado experimental, dificultando su falsación.
¿Qué es la teoría M?
La teoría M es un marco de 11 dimensiones propuesto por Edward Witten en 1995 que unifica las cinco versiones diferentes de la teoría de cuerdas de 10 dimensiones en un único marco. La 'M' significa membrana, misterio o matriz, según a quién se pregunte. La teoría M contiene no solo cuerdas, sino objetos de dimensiones superiores llamados branas. Es el mejor candidato actual para una teoría de cuerdas completa, pero se comprende aún menos que las teorías de cuerdas individuales.