Teoría De Todo: ¿Santo Grial O Búsqueda Infructuosa?

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¿alguna vez llegarán los físicos a una teoría de todo lo que puede unir las fuerzas fundamentales y describir todo el universo?

NUEVA YORK - Einstein murió antes de completar su sueño de crear una teoría unificada de todo. Desde entonces, los físicos han continuado con su antorcha, continuando la búsqueda de una teoría para gobernarlos a todos.

¿Pero llegarán alguna vez allí? Ese fue el tema de debate cuando siete físicos destacados se reunieron aquí en el Museo Americano de Historia Natural para el 11° Debate anual del Memorial Isaac Asimov.

La búsqueda de una teoría de todo surge porque dos de las teorías más célebres y exitosas de la física son contradictorias.

La teoría que describe cosas muy grandes, la relatividad general, y la teoría que describe cosas muy pequeñas, la mecánica cuántica, funciona increíblemente bien en sus propios reinos, pero cuando se combinan, fracasan. Ambos no pueden tener razón.

Y no podemos simplemente barrer ese hecho debajo de la alfombra y continuar usándolos cada uno como son, porque hay algunos casos en los que se aplican ambas teorías, como un agujero negro.

"Su tamaño es pequeño en términos de longitud; su tamaño es grande en términos de masa. Así que necesitas ambos", explicó Brian Greene, profesor de física y matemáticas en la Universidad de Columbia.

Los científicos esperan que una teoría unificada resuelva esta incompatibilidad y describa cualquier cosa y todo en el universo de una sola vez.

Cuerdas vibrantes

Muchos físicos dicen que nuestra mejor esperanza para una teoría de todo es la teoría de supercuerdas, basada en la idea de que las partículas subatómicas son en realidad pequeños bucles de cuerdas vibrantes. Cuando se filtra a través de la lente de la teoría de cuerdas, la relatividad general y la mecánica cuántica pueden llevarse bien.

Por esa razón, la teoría de cuerdas ha inspirado a muchos físicos a dedicar sus carreras a desarrollarla desde que la idea se propuso por primera vez en la década de 1980.

"Ha habido una enorme cantidad de progreso en la teoría de cuerdas", dijo Greene, un defensor de la teoría de cuerdas cuyo libro de 2000 "El universo elegante" describió la teoría en términos sencillos. "Se han desarrollado y resuelto problemas que nunca pensé que, francamente, podríamos resolver. El progreso en los últimos 10 años solo ha consolidado mi confianza en que esta es una dirección que vale la pena seguir".

Pero otros expertos se están cansando de la teoría de cuerdas, que aún tiene que producir predicciones concretas y comprobables. Tal vez la teoría de cuerdas, y la idea general de que una sola teoría puede explicar el universo, está equivocada, dicen.

Neil deGrasse Tyson, director del Planetario Hayden del museo, sugirió que la teoría de cuerdas parece haberse estancado, y contrastó la falta de progreso de las "legiones" de los teóricos de cuerdas con los 10 años aparentemente cortos que tomó un hombre, Einstein, para pasar de una especial La relatividad a la relatividad general.

"¿Estás persiguiendo a un fantasma o tu colección es demasiado estúpida para resolver esto?" DeGrasse, bromeó Tyson, comenzando una broma amistosa que continuaría durante toda la noche.

Greene admitió que los teóricos de cuerdas no han producido predicciones comprobables que los experimentos puedan confirmar, pero dijo que no era hora de rendirse.

"Mientras el progreso avance, uno continúa", dijo. "Para decir que no hay progreso, vamos, hombre, ¡eso no está bien!"

La teoría es tan compleja, acusó, y se ocupa de escalas tan increíblemente pequeñas que son inaccesibles para los datos experimentales, que no es de extrañar que se esté tardando un poco en descifrarlas.

"En ninguna parte está escrito que" tenemos que resolver problemas en una vida humana ", concordó Janna Levin, una física de Barnard College en Nueva York. No veo por qué deberíamos sorprendernos de que resolver problemas increíblemente difíciles puede llevar más que una vida humana ".

Dimensiones ocultas

Un aspecto de la teoría de cuerdas que irrita a muchos es que muchas versiones requieren que el universo contenga más de las tres dimensiones del espacio y una de las veces con las que estamos familiarizados.

La versión más popular de la teoría de cuerdas, de hecho, exige 11 dimensiones totales.

"¿Por qué no los vemos?" Levin dijo. "Puede ser que sean muy, muy pequeños. O puede ser que estemos confinados de alguna manera a un tipo de membrana tridimensional. O puede ser que no estén allí. Pero estas son ideas muy interesantes que tienen Algunas consecuencias muy convincentes ".

Sin embargo, una noción tan extraña es inquietante para muchos.

"Soy un refusnik de dimensiones superiores", dijo el físico Jim Gates, de la University of Maryland-College Park, quien argumentó que a veces parece que los físicos invocan dimensiones más altas cuando no pueden hacer que su teoría funcione como es.

"No es en absoluto que no podamos resolver un problema, así que sacamos dimensiones adicionales de un sombrero", dijo Greene.

"Sólo digo que se ve así", dijo DeGrasse Tyson, continuando el debate amistoso.

Probando la teoria de cuerdas

Afortunadamente, la cuestión de las dimensiones superiores no se limita enteramente al dominio teórico. Existe la esperanza de que experimentos como el Gran Colisionador de Hadrones, el acelerador de partículas más poderoso del mundo en Ginebra, Suiza, puedan proporcionar evidencia experimental de dimensiones ocultas en el universo.

La evidencia puede estar en ausencia de ciertas partículas, o energía faltante, que puede resultar cuando una partícula abandona nuestras dimensiones normales y entra en una de las ocultas.

"Lo que tenemos que hacer es ir a las energías más altas en los aceleradores y enviar algo a las dimensiones adicionales", dijo Katherine Freese, física de la Universidad de Michigan.

Otra posible prueba para la teoría de cuerdas será el análisis de las observaciones detalladas de la luz proveniente del Big Bang, llamada radiación cósmica de fondo de microondas, que impregna el espacio. Se cree que esta radiación conserva una huella de las diminutas fluctuaciones en la densidad que habrían estado presentes en el universo temprano y podría revelar evidencia de algunas de las predicciones de la teoría de cuerdas.

"Si tenemos suerte, podemos usar esto para probar algunas de las ideas de la teoría de cuerdas observando las impresiones en el fondo cósmico de microondas", dijo Freese.

¿Deberíamos incluso estar buscando?

En última instancia, algunos físicos dicen que la búsqueda de una teoría de todo será una persecución infructuosa.

"Para mí, el problema de una noción de una teoría de todo es que implica que eventualmente sabremos todo lo que hay que saber", dijo Marcelo Gleiser, físico del Dartmouth College en New Hampshire. "Para mí la física es un trabajo en progreso".

A medida que nuestro conocimiento de la física crece como una isla, dijo, también aumentarán las "orillas de la ignorancia". Por lo tanto, siempre habrá más que saber, preguntas más grandes, mayores áreas de incertidumbre.

"Tengo una inquietud con el sueño de una búsqueda de la teoría final", dijo Lee Smolin, físico teórico del Instituto Perimetral de Física Teórica en Ontario, Canadá. Dijo que la búsqueda era incompatible con la forma moderna de la física, que ha superado los métodos científicos de Newton, en la que los científicos hacen experimentos una y otra vez, variando las condiciones iniciales, para aislar las generalidades o leyes que se aplican.

Ahora, dijo Smolin, "ya no podemos hacer experimentos una y otra vez. Hay un experimento, que es el universo en su conjunto".

No podemos ejecutar otros universos en escenarios de prueba para entender la cosmología, dijo.

"Ya no podemos separar las leyes de las condiciones iniciales. Nos quedamos con la pregunta no solo cuáles son las leyes, sino por qué estas leyes. ¿Por qué estas condiciones iniciales en lugar de otras condiciones iniciales? El método que Newton ya no nos dio nos dice cómo seguir adelante. Tenemos que cambiar la metodología mediante la cual tratamos de entender el universo ".

Puede seguir a la escritora principal de WordsSideKick.com, Clara Moskowitz en Twitter @ClaraMoskowitz.


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