Hawking ha sido uno de los muchos físicos que intentan llegar a una “teoría de todo”, una teoría única que explique todo sobre nuestro universo. Siguió los pasos de Albert Einstein, quien intentó y no ideó tal teoría.
John Barrow de la Universidad de Cambridge tiene que decir: ‘Una teoría de todo suena como una tarea difícil. Tendría que explicar todo, desde las obras de Shakespeare hasta el cerebro humano y los bosques y valles de nuestro mundo natural, porque en realidad estamos hablando de la cuestión del universo.
La idea detrás de la teoría de cuerdas es extrañamente simple. Los ingredientes básicos del mundo, como los electrones, en realidad no son partículas en absoluto. En cambio, son pequeños bucles o “cuerdas”. Es solo que estas cadenas son tan pequeñas que parecen ser simples puntos.
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Al igual que las cuerdas de una guitarra, estos bucles están bajo tensión. Eso significa que vibran a diferentes frecuencias, dependiendo de su tamaño.
A su vez, estas oscilaciones determinan qué tipo de “partícula” parece ser cada cuerda. Vibra una cuerda en una dirección y obtienes un electrón. Vibre de otra manera, y obtendrá algo más. Todas las diferentes partículas descubiertas en el siglo XX son realmente el mismo tipo de cuerdas, solo que vibran de diferentes maneras.
Las fuerzas nucleares fuertes y débiles solo están activas dentro de los pequeños núcleos de átomos, por lo que a nadie le tomó tanto tiempo darse cuenta. La fuerza fuerte mantiene unido el núcleo. La fuerza débil normalmente no hace nada, pero si se vuelve lo suficientemente fuerte, rompe el núcleo: es por eso que algunos átomos son radiactivos.
Cualquier teoría de todo tendría que explicar los cuatro. Afortunadamente, las dos fuerzas nucleares y el electromagnetismo están cubiertos por la mecánica cuántica. Cada uno es llevado por una partícula especializada. Pero no hay partículas para transportar la fuerza de la gravedad.
Algunos físicos piensan que sí. Llaman a esta partícula el ” gravitón “. Los gravitones no deberían tener masa, girar de una manera particular y viajar a la velocidad de la luz. Desafortunadamente, nadie ha logrado encontrar uno. no tendría que tener masa, girar de una manera particular y viajar a la velocidad de la luz. Desafortunadamente, nadie ha logrado encontrar uno.
Aquí es donde entra en juego la teoría de cuerdas. Describe una cuerda que se ve exactamente como un gravitón : gira de la manera correcta, no tiene masa y viaja a la velocidad de la luz. Por primera vez, la relatividad general y la mecánica cuántica habían encontrado un terreno común.
¡Pero también tiene muchos problemas!
También hace algunas predicciones que parecen completamente extrañas. Mientras que la teoría de campo unificado de Einstein se basaba en una sola dimensión extra oculta, las primeras formas de teoría de cuerdas requerían un total de 26 dimensiones. Debían estar allí para que las matemáticas fueran consistentes con lo que ya sabemos sobre el universo.
Las versiones más avanzadas, conocidas como ” teorías de supercuerdas “, funcionan con solo 10 dimensiones. Pero incluso eso está muy lejos de las tres dimensiones que vemos en la Tierra.
Debido a estos y otros problemas, muchos físicos no están convencidos por la teoría de cuerdas. Algunos en cambio han estudiado otra teoría: la gravedad cuántica de bucles.
La gravedad cuántica de bucle propone que el espacio-tiempo en realidad se divide en pequeños trozos. Cuando se aleja, parece ser una hoja suave, pero cuando se acerca, es un montón de puntos conectados por líneas o bucles. Estas pequeñas fibras, que se tejen juntas, ofrecen una explicación de la gravedad.
Esta idea es tan sorprendente como la teoría de cuerdas, y tiene el mismo problema: no hay evidencia experimental sólida.
¡Un poco de historia ‘aburrida’ ahora!
Cuando la teoría de cuerdas se hizo popular en la década de 1980, en realidad había cinco versiones diferentes de la misma. “La gente comenzó a preocuparse”, dice Barrow. “Si hay una teoría de todo, ¿por qué hay cinco de ellos?”
Durante la próxima década, los físicos descubrieron que estas teorías podrían transformarse entre sí. Eran diferentes formas de mirar la misma cosa.
El resultado final fue la teoría M , presentada en 1995. Esta es una versión más profunda de la teoría de cuerdas, que incorpora todas las versiones anteriores. Eso se ve bien: al menos volvemos a una teoría única. La teoría M también solo necesita 11 dimensiones, que es al menos mejor que 26.
Pero la teoría M no ofrece una sola teoría de todo. Ofrece miles de millones de ellos. En total, la teoría M nos da 10 al poder de 500 teorías, todas ellas lógicamente consistentes y capaces de describir un universo.
La conclusión más simple es que nuestro universo es uno de muchos, cada uno de ellos descrito por uno de los billones de versiones de la teoría M. Esta gran colección de universos se llama el “multiverso” . 🙂
Al principio de los tiempos, el multiverso era como “una gran espuma de burbujas, todas de formas y tamaños ligeramente diferentes”, dice Barrow. Cada burbuja se expandió a su propio universo.
“Estamos en una de esas burbujas”, dice Barrow. A medida que las burbujas se expanden, pueden surgir otras burbujas dentro de ellas, cada una un universo nuevo. “Está haciendo que la geografía del universo sea realmente complicada”.
Dentro de cada universo de burbujas, se aplicarán las mismas leyes físicas. Es por eso que todo en nuestro universo parece comportarse igual.
Pero las reglas serán diferentes en otros universos. “Las leyes que vemos en nuestro universo son como los estatutos”, dice Barrow. ” Gobiernan nuestra parte, pero no todos los universos ” .
Esto nos lleva a una conclusión extraña. Si la teoría de cuerdas es realmente la mejor manera de combinar la relatividad general y la mecánica cuántica, entonces es y no es una teoría de todo.
Por un lado, la teoría de cuerdas puede darnos una descripción perfecta de nuestro propio universo. Pero también parece conducir, inevitablemente, a la idea de que hay billones de otros universos, cada uno único.
