(Hola haya)
¡Guauu! ¡Esa es una gran pregunta que podría comenzar una pelea de bar si hubiera suficientes físicos allí! En cualquier caso, amable interrogador y lectores en general, esta es una respuesta de varios párrafos o varias docenas de libros de texto. Dado nuestro formato aquí y mi base de conocimiento amplia pero superficial de una gran cantidad de temas, incluidas las cosas fibrosas, vamos con más corto.
También tengamos en cuenta la enorme complejidad de un tema con casi seis décadas de historia y, literalmente, miles de personas realmente inteligentes que contribuyen a su desarrollo y verán por qué solo rascaremos la superficie, por lo que lectores generales, físicos profesionales, y comentaristas siempre al acecho, ¡cuidado! Primero, algunos conceptos básicos:
- ¿Es aconsejable seguir un campo de la física en Pakistán?
- ¿Es posible que la luz sea más rápida en un medio especial (no al vacío)?
- ¿Por qué el generador de energía cuántica no es convencional?
- ¿Cómo se instalaría, reciclaría y mantendría la atmósfera y el agua en una nave espacial centrífuga? ¿Podría ser creado a partir de recursos en el espacio o no?
- Si la energía no puede ser creada o destruida, ¿solo hubo cambios antes de la gran explosión?
- Todo físico que valga la pena, incluido Albert E. en la última parte de su carrera, ha pensado un poco, o incluso ha dedicado toda una carrera a la Teoría del Todo (TOE).
- Un TOE es el puente matemático / predictivo entre la teoría de la relatividad (el comportamiento de cosas muy grandes bajo la influencia de la gravedad) y la mecánica cuántica (el comportamiento de cosas muy pequeñas bajo la influencia del electromagnetismo, la fuerza nuclear fuerte y los débiles fuerza nuclear).
- Básicamente, lo que la gente está buscando es una formulación cuántica o una declaración de gravedad matemática, y la razón por la cual es tan débil en comparación con las otras tres fuerzas básicas. El competidor más popular versus la teoría de cuerdas o supercuerdas se llama Loop Quantum Gravity, que es un conjunto completamente diferente de libros de texto.
Entonces, de todos modos, una de las razones por las cuales los físicos idearon el precursor de la teoría de cuerdas en primer lugar, en 1960, fue la dificultad de trabajar matemáticamente con partículas subatómicas. Estas partículas se consideraron partículas “puntuales” que no tenían dimensiones de las que hablar, tamaños físicos que eran intrascendentes en comparación con todo lo demás. Cuando estas dimensiones esencialmente “cero” se conectaron a las ecuaciones diferenciales parciales que los físicos usan para modelar y predecir el comportamiento de las partículas subatómicas y los sistemas que forman y las interacciones entre ellas, obtuvieron infinitos como sus soluciones. Ahora, una cosa que los físicos odian como veneno el 95% del tiempo, es el infinito como la solución a una ecuación. (El otro 5% de las veces simplemente los odian regularmente).
Para deshacerse de los infinitos y hacer que las ecuaciones tengan sentido, tienen que pasar por un proceso muy tedioso llamado “renormalización”. No estoy seguro de lo que esto implica, pero me han llevado a creer que es algo que los físicos odian más que el infinito, intentan evitarlo como la peste y casi siempre lo asignan a sus asistentes graduados.
Lo bueno de las cadenas es que no son puntos similares a las dimensiones cero, sino líneas unidimensionales, por lo que el problema de conectar ceros en las ecuaciones desaparece y no hay más renormalización. ¡Hurra! La otra cosa interesante sobre las cuerdas, y lo que contribuye aún más a su popularidad es que, por su propia naturaleza (confía en mí o nunca lo haremos aquí), las cuerdas vibran como locas, quiero decir, muy, muy rápido. Se puede demostrar que cada estado vibratorio coincide con las características de cada una de las partículas subatómicas conocidas, protones, neutrones, electrones, etc. Estos estados vibratorios se compararon con notas o tonos musicales, lo que se suma a la elegancia o prestigio de la teoría. Pero, lo que los hizo encenderse casi de la nada fue que se reconoció que uno de los primeros estados vibratorios propuestos, en 1974, coincidía perfectamente con las características físicas del gravitón, un predicho, muy buscado, pero lamentablemente , bosón de calibre subatómico totalmente no detectado, la partícula portadora de la fuerza gravitacional. Otro nombre para el gravitón (detección del mismo) es “Premio Nobel instantáneo-Atron”. Por lo tanto, la popularidad de las cuerdas se disparó.
Desafortunadamente, los primeros modelos de la teoría de cuerdas solo describían bosones o portadores de fuerza, no partículas de materia. Esto se debía a que los bosones, como portadores de fuerza o transmisores (fotones, gluones, bosones de Higgs, bosones W y Z) obedecen ciertas reglas específicas llamadas estadísticas de Bose-Einstein. Como tal, la teoría de cuerdas de todo, tan clara como estaba con los gravitones y todo, estaba incompleta, y solo aquellos físicos que habían invertido una gran cantidad de tiempo y esfuerzo en su desarrollo y promulgación hasta este punto mantuvieron la fe y vieron a través de Les tomó un tiempo, pero su fe debía ser recompensada.
Durante el período 1984–1994, ocurrió la primera revolución de “supercadena”. Entre 1984 y 1986, varios descubrimientos revolucionarios que son demasiado complicados como para comenzar a describirlos aquí convencieron a los físicos de que la teoría de cuerdas, ahora denominada teoría de supercuerdas porque se combinaba con un concepto llamado supersimetría, podía describir TODAS las partículas elementales, tanto bosones como fermiones. Los fermiones son las partículas de materia que nombramos anteriormente, neutrones, protones, etc., que obedecen a las leyes llamadas estadísticas de Fermi-Einstein, de donde obtienen su apellido. La teoría de las supercuerdas ahora era el tema no solo de artículos y artículos académicos difíciles de entender de renombrados físicos y matemáticos, sino que también era fácil de entender mal los artículos populares escritos por científicos y escritores de revistas. La teoría de las supercuerdas volvió a ser muy popular, a pesar del hecho de que para que funcionara, se tuvieron que hacer algunas suposiciones asombrosas sobre la naturaleza física de nuestro universo. Más sobre esto más tarde. Lo que podemos decir sobre el período posterior a esta primera revolución y anterior a la segunda es que algunos físicos propusieron y siguieron algunas extensiones de la teoría de gran alcance, hasta el punto en que muchas personas que se mostraron escépticas sobre las supercuerdas en la primera el lugar se volvió francamente hostil.
Durante el período 1997–2003, ocurrió una segunda revolución más sutil, cuando se dio cuenta de que muchas de las diferentes variaciones de las teorías de supercuerdas propuestas eran en realidad versiones diferentes de la misma cosa, algo así como las facetas de un cristal: solo depende de cómo lo estés mirando. Por lo tanto, durante un período de tiempo relativamente corto, a medida que avanzan estas cosas, la teoría ganó nuevas piernas y fue renombrada (nuevamente) como Teoría M. Nadie se comprometerá con lo que la M realmente representa, algunos dicen “magia”, algunos dicen “membrana” (para las geometrías de dimensiones superiores descritas), algunos dicen “múltiples” (para los universos múltiples que sugiere la teoría), la lista sigue incesantemente.
El problema inicial con la teoría era que no funcionaba en nuestro universo de 4 dimensiones comúnmente entendido (3 dimensiones espaciales y 1 dimensión de tiempo). De hecho, las primeras versiones de la teoría requirieron mucho espacio para que las cuerdas vibraran, y los teóricos siguieron agregando dimensiones, algunos pensaron un poco imprudentemente, hasta que las matemáticas funcionaron. Bueno, resulta que las matemáticas no funcionaron hasta que las cuerdas vibraron en 22 dimensiones … sí, oíste bien, veintidós. Muchas personas fueron inmediatamente apagadas por esto y lo vieron como un gran problema. ¿Dónde están todas estas dimensiones adicionales? ellos preguntaron. Resulta que son extremadamente pequeños, ya que la escala de tamaño de las cuerdas es ridículamente pequeña, mucho más pequeña que la partícula subatómica más pequeña. La segunda revolución, que unificó todas las variaciones de la teoría inicialmente propuesta, redujo esta plétora de dimensiones en una especie de 11 más fácilmente digerible, y existen razones lógicas sólidas (que de nuevo son demasiado largas y complejas para este formato). 11, no solo porque hace que las ecuaciones funcionen, sino que es mucho.
La verdadera razón práctica real de que la teoría de las supercuerdas y todas sus ramificaciones muy interesantes y muy interesantes, como el principio holográfico, las branas y los universos de burbujas múltiples, es que todo lo que ha predicho no se ha detectado. Esta es una declaración fuerte, pero la mantendré. Dejando a un lado las elegantes pruebas matemáticas, no ha habido un acelerador de partículas en el mundo real, laboratorio, tipo LIGO, resultado estadísticamente comprobable de todo lo que la teoría de cuerdas dice que se supone que está ahí fuera. En este punto, se está agitando demasiado la mano, siento decirlo, y algunas personas muy inteligentes, personas mucho más inteligentes que yo no están de acuerdo, pero esa es la prueba de cualquier teoría: ¿predice el comportamiento de ¿el mundo real? Obtuvimos la primera prueba de la Teoría de la Relatividad de Einstein en 1919, cuando se observó la curvatura de la luz durante un eclipse total de sol. Pruebas comprobables, repetibles y verificables de esa teoría han estado sucediendo desde entonces.
Me encantaría ver que la teoría de las supercuerdas funciona y que se demuestre la existencia de múltiples dimensiones, pero hasta que veamos algunos datos fiables de 5 o 6 sigma de algunas de sus predicciones, entonces creo que puede que tenga que quedar en el camino.
