Cuando preguntas “de qué está hecho algo”, implicas que este algo es un sistema compuesto hecho de componentes más “fundamentales” o “elementales”.
En la mayoría de los casos, esta pregunta tendría sentido. Por ejemplo, un grano de arena está hecho de moléculas. Las moléculas están hechas de átomos. Los átomos están hechos de electrones, protones y neutrones. Los protones y los neutrones están hechos de quarks.
Sin embargo, nuestra comprensión actual es que las partículas elementales como los electrones y los quarks son fundamentales; no están “hechos” de nada. En cambio, “inventan” todo lo demás.
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Algunos físicos piensan que las partículas elementales como los electrones y los quarks están hechas de cosas aún más fundamentales, llamadas “cuerdas”. Es muy importante enfatizar que, aunque esta hipótesis es muy intrigante y ha llevado al desarrollo de innumerables herramientas y modelos matemáticos útiles, no se ha probado experimentalmente.
Para abordar sus inquietudes en los detalles de la pregunta, las cuerdas en la teoría de cuerdas no se parecen en nada a las cuerdas “normales” hechas de cuerda u otro material. Se llaman “cadenas” principalmente por conveniencia. Un nombre más apropiado sería quizás “constituyentes fundamentales unidimensionales”, pero “cadenas” es simplemente más pegadizo 🙂
Una pregunta muy común (que también se planteó en un comentario a esta respuesta) es: “¿la cuerda está hecha de energía”? La respuesta es no. Para explicar, volvamos a las partículas elementales como los electrones, ya que son más familiares para la mayoría de las personas.
¿Las partículas elementales están hechas de energía? No, tienen energía como una de sus propiedades. Puedes medir la energía de una partícula. Una partícula también tiene otras propiedades como masa, momento y giro. La partícula no está “hecha de” masa, no está “hecha de” impulso, no está “hecha de” giro, y tampoco está “hecha de” energía.
Como analogía de la vida cotidiana, si toma una pieza de metal, por ejemplo, puede medir sus propiedades, como la temperatura. Sin embargo, nadie afirmará que el metal está “hecho de” temperatura. Esto simplemente no tiene sentido. La temperatura es solo una propiedad del metal. Del mismo modo, la energía es una propiedad de las partículas elementales. Pero no tiene sentido decir que están “hechos” de esa energía.
Si todavía no está convencido, piense en esto: al igual que una pieza de metal se puede enfriar a cero absoluto (por lo que no tiene temperatura), una partícula no puede tener energía, al menos en principio. Entonces, ¿de qué está hecha una partícula sin energía?
Los mismos argumentos exactos también se aplican a las cadenas.
Ver también: ¿Cuáles son las cadenas en la teoría de cuerdas, en términos simples?
Anexo – sobre intuición y conceptos “clásicos” versus “cuánticos”:
Sospecho que el problema que la mayoría de las personas tiene para aceptar la noción de una partícula fundamental (o cadena, o lo que sea) es que las palabras “hechas de” tienen un cierto significado común de nuestra vida diaria que simplemente no se puede aplicar a la física a nivel cuántico.
La famosa cita “nadie entiende la mecánica cuántica” significa que no podemos entender las cosas cuánticas utilizando nuestra intuición “clásica” de nuestra vida cotidiana. Pero lo entendemos perfectamente si utilizamos los nuevos conceptos e ideas introducidos por la mecánica cuántica. Y las partículas fundamentales son uno de estos nuevos conceptos que no podemos entender solo con nuestra vieja intuición “clásica”.
La razón por la cual las partículas fundamentales (o cadenas, si realmente existen) se denominan fundamentales es que son el punto más allá del cual no puedes ir más allá a algo “más fundamental”. Permítanme ilustrar esto de la siguiente manera:
¿De qué está hecha una silla? Madera.
¿De qué está hecha la madera? Moléculas de carbono y oxígeno (principalmente).
¿De qué están hechas las moléculas? Átomos
¿De qué están hechos los átomos? Protones, neutrones y electrones.
¿De qué están hechos los protones? Quarks
¿De qué están hechos los quarks? Uh … Lo siento, esta pregunta simplemente no tiene sentido porque no hay nada más fundamental que los quarks.
Es como preguntar “qué hay al norte del polo norte” o “qué número es mayor que el infinito”. Estas preguntas son imposibles de responder porque las preguntas en sí mismas no tienen sentido.
(… A menos que la teoría de cuerdas sea verdadera, en cuyo caso los quarks están hechos de cuerdas, al menos en cierto sentido. Pero entonces las cuerdas son lo más fundamental, y preguntar de qué están hechas nuevamente es una pregunta sin sentido).