Teoria de cuerdas

De Wikipedia, la enciclopedia libre
¿Como son las interacciones en el mundo subatomico? : lineas espacio-tiempo como las particulas subatomicas en el modelo estandar (izquierda) o cuerda cerrada sin extremos y en forma de circulo como afirma la teoria de cuerdas (derecha).
Niveles de aumento de la materia:

  1. Materia .
  2. Estructura molecular .
  3. Atomos .
  4. Electrones .
  5. Quarks (protones y neutrones) .
  6. Cuerdas.

Las teorias de cuerdas son una serie de hipotesis cientificas y modelos fundamentales de fisica teorica que asumen que las particulas subatomicas , aparentemente puntuales , son en realidad ≪estados vibracionales≫ de un objeto extendido mas basico llamado ≪cuerda≫ o ≪filamento≫. [ 1 ] ​

De acuerdo con estas teorias, un electron no seria un "punto" sin estructura interna y de dimension cero, sino una cuerda minuscula en forma de lazo vibrando en un espacio-tiempo de mas de cuatro dimensiones; de hecho, el planteamiento matematico de esta teoria no funciona a menos que el universo tenga diez dimensiones. Mientras que un punto simplemente se moveria por el espacio, una cuerda podria hacer algo mas: vibrar de diferentes maneras. Si vibrase de cierto modo, veriamos un electron; pero si lo hiciese de otro, veriamos un foton , un quark o cualquier otra particula del modelo estandar dependiendo de la forma concreta en que estuviese vibrando. Estas teorias, ampliada con otras como la de las supercuerdas o la teoria M , pretende alejarse de la concepcion del punto-particula .

La siguiente formulacion de una teoria de cuerdas se debe a Joel Scherk y John Henry Schwarz , que en 1974 publicaron un articulo en el que mostraban que una teoria basada en objetos unidimensionales o "cuerdas" en lugar de particulas puntuales podia describir la fuerza gravitatoria, aunque estas ideas no recibieron en ese momento mucha atencion hasta la primera revolucion de supercuerdas de 1984. De acuerdo con la formulacion de la teoria de cuerdas surgida de esta revolucion, las teorias de cuerdas pueden considerarse de hecho un caso general de teoria de Kaluza-Klein cuantizada. Las ideas fundamentales son dos:

  • Los objetos basicos de la teoria no serian particulas puntuales, sino objetos unidimensionales extendidos (en las cinco teorias de supercuerdas convencionales estos objetos eran unidimensionales o "cuerdas"; actualmente en la teoria-M se admiten tambien de dimension superior o ≪p-branas≫). Esto renormaliza algunos infinitos de los calculos perturbativos.
  • El espacio-tiempo en el que se mueven las cuerdas y p-branas de la teoria no seria el espacio-tiempo ordinario de cuatro dimensiones, sino un espacio de tipo Kaluza-Klein, en el que a las cuatro dimensiones convencionales se anaden seis dimensiones compactadas en forma de variedad de Calabi-Yau . Por tanto convencionalmente en la teoria de cuerdas existe una dimension temporal, tres dimensiones espaciales ordinarias y seis dimensiones compactadas e inobservables en la practica.

La inobservabilidad de las dimensiones adicionales esta relacionada al hecho de que estas estarian compactadas, y solo serian relevantes a escalas pequenas comparables con la longitud de Planck . Igualmente, con la precision de medida convencional las cuerdas cerradas con una longitud similar a la longitud de Planck se asemejarian a particulas puntuales.

Desarrollos posteriores [ editar ]

Tras la introduccion de la teoria de cuerdas, se considero la conveniencia de introducir el principio de que la teoria fuera supersimetrica ; es decir, que admitiera una simetria abstracta que relacionara fermiones y bosones . Actualmente la mayoria de teoricos de cuerdas trabajan en teorias supersimetricas; de ahi que la teoria de cuerdas actualmente se llame teoria de supercuerdas . Esta ultima teoria es basicamente una teoria de cuerdas supersimetrica; es decir, que es invariante bajo transformaciones de supersimetria.

Actualmente existen cinco teorias de supercuerdas relacionadas con los cinco modos que se conocen de implementar la supersimetria en el modelo de cuerdas. Aunque dicha multiplicidad de teorias desconcerto a los especialistas durante mas de una decada, el saber convencional actual sugiere que las cinco teorias son casos limites de una teoria unica sobre un espacio de 10 dimensiones (las tres del espacio y una temporal serian las 4 que ya conocemos mas otras seis adicionales "resabiadas" o " compactadas ") y una que las engloba formando "membranas" de las cuales se podria escapar parte de la gravedad de ellas en forma de gravitones . Esta teoria unica, llamada teoria M, de la que solo se conocerian algunos aspectos, fue conjeturada en 1995.

Variantes de la teoria [ editar ]

La teoria de supercuerdas es algo actual. En sus principios (mediados de los anos 1980) aparecieron unas cinco teorias de cuerdas, las cuales despues fueron identificadas como limites particulares de una sola teoria: la teoria M. Las cinco versiones de la teoria actualmente existentes, entre las que pueden establecerse varias relaciones de dualidad, son:

  1. La Teoria de cuerdas de Tipo I , donde aparecen tanto "cuerdas" y D-branas abiertas como cerradas, que se mueven sobre un espacio-tiempo de diez dimensiones. Las D-branas tienen una, cinco y nueve dimensiones espaciales.
  2. La Teoria de cuerdas de Tipo IIA . Es tambien una teoria de diez dimensiones, pero que emplea solo cuerdas y D-branas cerradas. Incorpora los gravitinos (particulas teoricas asociadas al graviton mediante relaciones de supersimetria ). Usa D-branas de dimension 0, 2, 4, 6 y 8.
  3. La Teoria de cuerdas de Tipo IIB . Difiere de la teoria de tipo IIA principalmente en el hecho de que esta ultima es no quiral (conservando la paridad).
  4. La Teoria de cuerda heterotica SO(32) ( Heterotica-O ), basada en el grupo de simetria O(32) .
  5. La Teoria de cuerda heterotica E8xE8 ( Heterotica-E ), basada en el grupo de Lie excepcional E 8 . Fue propuesta en 1987 por Gross, Harvey, Martinec y Rohm.

El termino teoria de cuerdas se refiere en realidad a las teorias de cuerdas bosonicas de 26 dimensiones y la teoria de supercuerdas de diez dimensiones, esta ultima descubierta al anadir supersimetria a la teoria de cuerdas bosonica. Hoy en dia la teoria de cuerdas se suele referir a la variante supersimetrica, mientras que la antigua se conoce por el nombre completo de " teoria de cuerdas bosonicas ". En 1995, Edward Witten conjeturo que las cinco diferentes teorias de supercuerdas son casos limite de una desconocida teoria de once dimensiones llamada teoria-M. La conferencia donde Witten mostro algunos de sus resultados inicio la llamada segunda revolucion de supercuerdas .

En esta teoria M intervienen como objetos animados fisicos fundamentales no solo cuerdas unidimensionales, sino toda una variedad de objetos no perturbativos, extendidos en varias dimensiones, que se llaman colectivamente p- branas (este nombre es una aferesis de "membrana").

Controversia sobre la teoria [ editar ]

Aunque la teoria de cuerdas, segun sus defensores, pudiera llegar a convertirse en una de las teorias fisicas mas predictivas, capaz de explicar algunas de las propiedades mas fundamentales de la naturaleza en terminos geometricos, los fisicos que han trabajado en ese campo hasta la fecha no han podido hacer predicciones concretas con la precision necesaria para confrontarlas con datos experimentales. Dichos problemas de prediccion se deberian, segun el autor, a que el modelo no es falsable, y por tanto, no es cientifico, [ 2 ] ​ o bien a que ≪la teoria de las supercuerdas es tan ambiciosa que solo puede ser del todo correcta o del todo equivocada. El unico problema es que sus matematicas son tan nuevas y tan dificiles que durante varias decadas no sabremos cuales son≫, [ 3 ] ​ dicho esto en 1990. D. Gross, premio Nobel de fisica por su trabajo en el modelo estandar, se convirtio en un formidable luchador de la teoria de cuerdas, pero recientemente ha dicho: "No sabemos de que estamos hablando". [ 4 ] ​

Si los teoricos de cuerdas se equivocan, no pueden equivocarse solo un poco. Si las nuevas dimensiones y las simetrias no existen, consideraremos a los teoricos de cuerdas unos de los mayores fracasados de la ciencia (...). Su historia constituira una leyenda moral de como no hacer ciencia, de como no permitir que se sobrepasen tanto los limites, hasta el punto de convertir la conjetura teorica en fantasia.
Lee Smolin [ 5 ] ​

Falsacionismo y teoria de cuerdas [ editar ]

Articulo principal: Criterio de demarcacion

La teoria de cuerdas o la teoria M podrian no ser falsables , segun sus criticos. [ 6 ] ​ [ 7 ] ​ [ 8 ] ​ [ 9 ] ​ [ 10 ] ​ Diversos autores han declarado su preocupacion de que la teoria de cuerdas no sea falsable y como tal, siguiendo las tesis del filosofo de la ciencia Karl Popper , la teoria de cuerdas seria equivalente a una pseudociencia . [ 11 ] ​ [ 12 ] ​ [ 13 ] ​ [ 14 ] ​ [ 15 ] ​ [ 16 ] ​

El filosofo de la ciencia Mario Bunge ha manifestado lo siguiente:

  • La consistencia, la sofisticacion y la belleza nunca son suficientes en la investigacion cientifica.
  • La teoria de cuerdas es sospechosa (de pseudociencia ). Parece cientifica porque aborda un problema abierto que es a la vez importante y dificil, el de construir una teoria cuantica de la gravitacion . Pero la teoria postula que el espacio fisico tiene seis o siete dimensiones, en lugar de tres, simplemente para asegurarse consistencia matematica. Puesto que estas dimensiones extra son inobservables, y puesto que la teoria se ha resistido a la confirmacion experimental durante mas de tres decadas, parece ciencia ficcion, o al menos, ciencia fallida.
  • La fisica de particulas esta inflada con sofisticadas teorias matematicas que postulan la existencia de entidades extranas que no interactuan de forma apreciable, o para nada en absoluto, con la materia ordinaria, y como consecuencia, quedan a salvo al ser indetectables. Puesto que estas teorias se encuentran en discrepancia con el conjunto de la Fisica , y violan el requerimiento de falsacionismo , pueden calificarse de pseudocientificas, incluso aunque lleven pululando un cuarto de siglo y se sigan publicando en las revistas cientificas mas prestigiosas.
Mario Bunge , 2006. [ 10 ] ​

Impacto de la promocion de la teoria en el mundo academico [ editar ]

Smolin indica que la teoria de cuerdas se ha convertido en el principal camino de exploracion de las grandes cuestiones de la fisica debido a una agresiva promocion, considerando que resulta practicamente un " suicidio profesional " para cualquier joven fisico teorico no ingresar en sus filas. Expone ademas que a pesar de la escasa inversion en [...] otros campos de investigacion, algunos de ellos han avanzado mas que el de la teoria de cuerdas e identifica los siguientes rasgos en las "comunidades de supercuerdas": [ 5 ] ​

  1. Tremenda autosuficiencia y conciencia de pertenecer a una elite.
  2. Comunidades monoliticas con gran uniformidad de opiniones sobre cuestiones abiertas, generalmente impuestas por los que constituyen la jerarquia de la comunidad.
  3. Sentido de identificacion con el grupo parecido a la pertenencia a una comunidad religiosa o partido politico.
  4. Sentido de frontera entre el grupo y otros expertos.
  5. Gran desinteres por las ideas y personas que no son del grupo.
  6. Una confianza excesiva en interpretar positivamente los resultados e incluso aceptarlos exclusivamente porque son creidos por la mayoria.
  7. Una falta de percepcion del riesgo que conlleva una nueva teoria.

Vease tambien [ editar ]

Referencias [ editar ]

  1. ↑ Greene, Brian (2005). ≪Brian Greene: Making sense of string theory≫ . TED.com (en ingles) .  
  2. ↑ Sheldon Glashow, Interactions , Warner Books, New York, 1988, p. 355
  3. ↑ Sheldon Glashow en The Superworld I , ed. A. Zichichi , Plenum, New York, 1990, p. 250
  4. ↑ Paramo, Miguel Lorente. ≪Entra en crisis la teoria de mas prestigio en la fisica teorica≫ . Tendencias 21. Ciencia, tecnologia, sociedad y cultura . Consultado el 2 de mayo de 2016 .  
  5. ↑ a b Smolin, Lee (2007). Las dudas de la fisica en el siglo XXI : ¿Es la teoria de cuerdas un callejon sin salida? . Barcelona: Critica. ISBN   8484329410 .  
  6. ↑ Smolin, Lee. Mariner Books, 2007. The trouble with Physics. ISBN 0-618-91868-X
  7. ↑ Woit, Peter. Basic Books, 2007. Not even wrong. ISBN 0-465-09276-4
  8. ↑ Sheldon Glashow & Paul Ginsparg, "Desperately Seeking Superstrings", Physics Today , mayo de 1986, p.7.
  9. ↑ Howard Georgi, en The New Physics ,ed. Paul Davies, Cambridge University Press , Cambridge, 1989, p. 446
  10. ↑ a b Mario Bunge . Skeptical Inquirer (julio a agosto de 2006).
  11. ↑ Peter Woit's Not Even Wrong weblog
  12. ↑ P. Woit (Columbia University) String theory: An Evaluation , Feb 2001, e-Print: physics/0102051
  13. ↑ P. Woit, Is String Theory Testable? INFN Rome March 2007
  14. ↑ Lee Smolin's The Trouble With Physics webpage
  15. ↑ The Trouble With String Theory .
  16. ↑ The Great String debate. Wisecracks fly when Brian Greene and Lawrence Krauss tangle over string theory. Archivado el 19 de octubre de 2007 en Wayback Machine .

14. http://www.nature.com/news/simulations-back-up-theory-that-universe-is-a-hologram-1.14328

Bibliografia [ editar ]

Bibliografia de divulgacion [ editar ]

Articulos sobre teoria de cuerdas [ editar ]

Enlaces externos [ editar ]

Obtenido de ≪ https://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Teoria_de_cuerdas&oldid=157574316 ≫