Noticias y artículos de física y ciencia en general: El hiperespacio y la Teoría de todo

Me hacía a mí mismo una pregunta que solo un niño podría hacer: ¿Cómo sería ser una carpa?. ¡Qué mundo tan extraño sería!. Me imaginaba que el estanque sería como el Universo, un espacio de dos dimensiones. La carpa sólo podría nadar hacia adelante y hacia atrás, y a izquierda y derecha. Pero imaginaba que el concepto de “arriba”, más allá de las azucenas, sería totalmente extraño a ella. Cualquier científico carpa que se atreviese a hablar de “hiperespacio”, es decir, la tercera dimensión sobre el estanque, sería inmediatamente etiquetado como un chiflado. Me pregunto qué pasaría si pudiésemos bajar y capturar un científico carpa y subirlo al hiperespacio. ¡Pensaba en la maravillosa historia que contaría a los demás!. La carpa balbucearía sobre unas nuevas e increíbles leyes de la Física: seres que podían moverse sin aletas. Seres que podían respirar sin agallas. Seres que podían emitir sonidos sin burbujas. Entonces me pregunté: ¿Cómo podría un científico carpa conocer nuestra existencia?. Un día que llovía, pude ver las gotas de lluvia formar suaves ondas en la superficie del estanque.

La carpa podría ver las sombras de las ondas en la superficie del estanque. La tercera dimensión podría ser invisible para ellos, pero las vibraciones de la tercera dimensión podrían ser claramente visibles. Incluso la carpa podría sentir estas ondas e inventar un simple concepto, para describirlas, llamado “fuerza”. Podría incluso darle a estas “fuerzas” bonitos nombres como luz y gravedad. Nos reiríamos de ellos, porque, por supuesto, sabemos que no hay “fuerzas” después de todo, solo las ondas en el agua.

Hoy día, muchos científicos creen que nosotros somos la carpa que nada en nuestro diminuto estanque, completamente feliz, inconsciente de los invisibles y desconocidos Universos que planean justo sobre nosotros en el hiperespacio. Pasamos nuestra vida en tres dimensiones espaciales, confiados en que lo que vemos con nuestros telescopios es todo lo que existe, ignorantes de la posibilidad de un hiperespacio de 10 dimensiones. Aunque estas dimensiones superiores son invisibles, sus “ondas” se pueden ver y sentir con toda claridad. Llamamos a estas ondas luz y gravedad. La teoría del hiperespacio, sin embargo, languideció durante décadas por la escasez de pruebas físicas o aplicaciones. Pero la teoría, una vez considerada el área de los excéntricos y místicos, está siendo revitalizada por una simple razón: puede ser la llave para la mayor teoría de todos los tiempos, la “Teoría del Todo”.

Einstein pasó sus últimos 30 años en una inútil persecución de esta teoría, el Santo Grial de la Física. Quería una teoría que pudiese explicar las cuatro fuerzas fundamentales que gobiernan el Universo: gravedad, electromagnetismo, y las dos fuerzas nucleares (débil y fuerte). Supuso que sería el mayor descubrimiento de la ciencia en los últimos 2000 años, desde que los griegos se preguntaron cómo se hizo el mundo. Estaba buscando una ecuación, tal vez de no más de una pulgada de largo que pudiese colocar en una camiseta, pero era demasiado grandioso poder explicar todo, desde el Big Bang y las explosiones estelares a átomos y moléculas, o las flores del campo.

Quería leer la mente de Dios. Finalmente, Einstein falló en su misión. De hecho, fue rechazado por muchos de sus compatriotas más jóvenes, que se mofarían de él con la frase, “Lo que Dios ha separado, ningún hombre puede unirlo”. Pero tal vez Einstein se esté tomando ahora su venganza. Durante la última década, ha habido una furiosa búsqueda para la unión de estas cuatro fuerzas fundamentales en una única teoría, especialmente una que mezcle la Relatividad General (que explica la gravedad) con la Teoría Cuántica (que explica las dos fuerzas nucleares y el electromagnetismo).

El problema es que la relatividad y la teoría cuántica son totalmente opuestas. La Relatividad General es una teoría de lo muy grande: galaxias, quasar, agujeros negros, e incluso el Big Bang. Se basa en curvar el maravilloso tejido de cuatro dimensiones del espacio y del tiempo. La Teoría Cuántica, por el contrario, es una teoría de lo muy pequeño, es decir, el mundo de las partículas subatómicas. Se basa en diminutos paquetes de energía discretos llamados cuantos. En los últimos 50 años, se han realizado muchos intentos de unir estos polos opuestos, y han fallado. El camino hacia una Teoría de Campo Unificado, la Teoría del Todo, está cubierto con los cadáveres de los intentos fallidos. La clave de este puzzle puede ser el hiperespacio. En 1915, cuando Einstein dijo que el espacio-tiempo tenía cuatro dimensiones y se curvaba y ondulaba, mostró que estas curvaturas producían una “fuerza” llamada gravedad. En 1921, Theodr Kaluza escribió que las ondas de la quinta dimensión podrían ser vistas en forma de luz. Al igual que el pez que mira las ondas del hiperespacio moviéndose en su mundo, muchos físicos creen que la luz se crea por ondas en un espacio-tiempo de cinco dimensiones.

En principio, si añadimos más y más dimensiones, podemos ondularlas y doblarlas de distintas formas, y de este modo crear más fuerzas. En 10 dimensiones, de hecho, ¡podemos acomodar las cuatro fuerzas fundamentales!. En realidad, esto no es tan simple. Debido a la falta de experiencia en 10 dimensiones, también introdujimos una legión de inconsistencias matemáticas esotéricas (por ejemplo infinitos y anomalías) que han acabado con todas las teorías previas. La única teoría que ha sobrevivido a cada reto impuesto es la llamada Teoría de Supercuerdas, en la cual este Universo de 10 dimensiones está habitado por minúsculas cuerdas.

De hecho, en una pasada, esta teoría de cuerdas de 10 dimensiones nos da una simple y convincente unificación de todas las fuerzas. Como la cuerda de un violín, estas diminutas cuerdas pueden vibrar y crear resonancias o “notas”. Esto explica por qué hay tal cantidad de partículas subatómicas: son solo notas de una supercuerda. (Esto parece simple, pero en los años 50, los físicos estaban abrumados por la avalancha de partículas subatómicas. J.R. Oppenheimer, quien ayudó a construir la bomba atómica, incluso llegó a decir, totalmente frustrado, que el Premio Nobel debería ir a un físico que ¡NO descubriese una partícula cada año!). De la misma forma, cuando la cuerda se mueve en el espacio y el tiempo, curva el espacio a su alrededor tal como predijo Einstein. De esta manera, en un marco extraordinariamente simple, podemos unificar la gravedad (como curvatura del espacio causado por el movimiento de cuerdas) con las otras fuerzas cuánticas (ahora vistas como vibraciones de cuerdas).

Por supuesto, cualquier teoría con esta potencia y majestuosidad tendría un problema. Esta teoría, debido a que es una Teoría del Todo, es en verdad una Teoría de la Creación. Por lo tanto, para probar por completo la teoría, ¡debemos recrear la Creación!. En principio, esto parece ser desesperadamente imposible. Apenas podemos abandonar la débil gravedad de la Tierra, ni mucho menos crear Universos en un laboratorio. Pero hay una salida a este aparentemente intratable problema. Una teoría del todo es también una teoría del día a día. Por lo tanto, esta teoría, cuando sea enteramente completada, será capaz de explicar la existencia de protones, átomos, moléculas e incluso el ADN. Así pues, la clave está en resolver completamente la teoría y comprobarla con las propiedades conocidas del Universo. En la actualidad, nadie en la Tierra es lo bastante inteligente como para completar la teoría. La teoría está perfectamente bien definida, pero por lo que se ve, la Teoría de Supercuerdas es física del siglo XXI que cayó accidentalmente en el siglo XX. Se descubrió por accidente, cuando dos jóvenes físicos ojeaban un libro de Matemáticas. La teoría era tan elegante y potente que no estábamos destinados a verla en el siglo XX. El problema es que las Matemáticas del siglo XXI aún no se han inventado. Pero debido a que los físicos están genéticamente dispuestos al optimismo, confío en que resolveremos la teoría en un día no muy lejano. Quizá algún joven que lea este artículo será inspirado por esta historia de tal modo que el o ella concluyan la teoría. ¡No puedo esperar!