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    July 04

    Teoría de Cuerdas II: Once dimensiones

                El cerebro humano no está preparado para comprender más de cuatro dimensiones, que no son más que las cuatro a las que estamos habituados, las cuatro con las que podemos interactuar o que podemos percibir. Tres de ellas forman el espacio tridimensional que percibimos, y otra el tiempo, dimensión que, por otra parte, no otorga un grado de libertad añadido, sino que presenta una dinámica inalterable de tal forma que no es más que un fluir del futuro al pasado, siendo el punto separador el individuo, lo que llamamos presente.

                Así, cuando el tiempo futuro fluye hacia el pasado coincidiendo con nosotros en un instante infinitamente pequeño –llamado diferencial de tiempo-, queda relegado al por nosotros llamado pasado, que es aquella sucesión de tiempo que podemos recordar. Caprichosamente, como ya he dicho, el tiempo es una dimensión que no permite un movimiento libre, aunque sí sufre efectos de estiramiento y ralentización, como enunció Einstein en la Teoría de la Relatividad Restringida.

                ¿Y el resto de las dimensiones? Lo cierto es que no hay una, sino muchas respuestas. Existen teorías que afirman que en total hay cinco, siete, diez, o trece dimensiones. Sin embargo, en el entorno de la Teoría de Cuerdas, es necesaria la existencia de, por lo menos, once de ellas.

                Seis se obtendrían de pliegues en el espacio-tiempo, de tal forma que, quizás, en lo que para nosotros aparentemente es una dimensión, una línea, para un observador mucho más pequeño pueda tratarse de una realidad bidimensional que envuelve a esta única dimensión aparente. Una forma de aproximar este concepto muy usada por los físicos expertos en esta materia, es la idea de pensar en un cable visto desde lejos. Aparentemente es una línea, en la que puedes moverte hacia adelante y atrás. Pero para un observador mucho más pequeño que esté sobre el cable, como por ejemplo un insecto, se trata de una realidad de dos dimensiones, por la que pueden moverse de adelante a atrás y, además, en una dirección angular positiva o negativa, es decir, a lo largo de las circunferencias que forman el cilindro . De esta forma, podríamos decir, cada punto del espacio está formado por seis dimensiones envolventes, de tal forma que unas se envuelven a otras.

                La necesidad de una undécima dimensión nació a partir de un famoso discurso que se celebró en la Universidad del Sur de California en el año 1995, enunciado por Edward Witten, uno de los más brillantes físicos vivos. En ella, se unificaron las cinco teorías en las que se había derivado en la búsqueda de una teoría única. Para que dicha dimensión pueda definirse, es necesario aceptar algo que más se acerca a la ciencia ficción que a la física, y es que precisa de la existencia de infinitos universos paralelos.

                Cada uno de estos universos está contenido en una membrana de diez dimensiones, y dispuesta de forma paralela, de tal forma que el conjunto de todos esos universos forma una realidad mayor que los expertos llaman Bulk, o Grueso, y que hace que todo ese conjunto disponga de una dimensión más: la undécima. Un ejemplo a modo de aproximación conceptual podría consistir en pensar en cada universo como una rebanada de pan de molde, que tiene dos dimensiones, de tal forma que el conjunto de rebanadas, la barra, tenga tres dimensiones.

                Algunos afirman que estas membranas también vibran, y que, en ocasiones, chocan entre ellas, produciendo enormes estallidos de energía que podrían ser lo que nosotros llamamos El Big Bang, y no puede descartarse que no sea único, sino que se produzca periódicamente. El problema de no poder comprobar las teorías con experimentos es que no podemos hablar de ciencia, sino de filosofía.

                Podríamos decir que, además de las tres dimensiones de tamaño medio –las que podemos observar- y el tiempo, existen seis de tamaño menor, las envolventes, y una de tamaño mayor. Nuestro cerebro sólo estaría capacitado para comprender o percibir, además del tiempo, las tres dimensiones medianas, de tal forma que el resto de ellas ni las percibimos, ni las podemos comprender.

                El ser humano, al hablar de dimensiones extra, tiende a hacer esto que he expuesto: reducir el problema de comprensión a una visión completamente tridimensional. Es por ello por lo que, con estas explicaciones se puede tener una leve idea de cómo funciona, o en qué consisten los pliegues del Universo o la disposición paralela de infinitos universos en forma de membrana, pero se deben entender dichas dimensiones extra, no de forma literal y exacta, sino como una forma de aproximar el concepto que se pretende alcanzar: la comprensión de más de cuatro dimensiones.

     

    Continuará…

     

    Nacho


    Anterior capítulo:

    Capítulo 1: Modelos enfrentados

    June 19

    Teoría de Cuerdas I: Modelos enfrentados

                El ser humano siempre ha tenido la necesidad, primero, de describir y modelar lo que puede percibir, y segundo, de dar respuesta a esas grandes preguntas que, con sentido o sin él,  esconden los grandes misterios que no somos capaces de alcanzar haciendo uso de los sentidos. Históricas preguntas que desde los albores de la humanidad han rellenado páginas y páginas de modelos, teorías y corrientes filosóficas, dibujando un camino que, parece, cuanto más se recorre, más secretos y misterios parece encerrar.

                Pero tan limitados somos, que nuestra capacidad para desear es más potente que la que disponemos para comprender. Sin embargo, pese a la imposibilidad de poder afirmar con certeza una explicación de nuestra presencia en este universo, una respuesta clara a las incógnitas que encierran las leyes físicas, hemos sido capaces de desarrollar unos modelos que nos permiten describir los fenómenos que nos rodean.

                A finales del siglo XIX, los físicos de la época creían estar en posesión de todo el conocimiento existente, creían tener todas las fórmulas que describían el comportamiento del Universo. Tal era su seguridad que se atrevieron a afirmar que, conociendo la posición y la cantidad de movimiento, -que no es otra cosa que una combinación entre la masa y la velocidad- de cada partícula, serían capaces de predecir el futuro, de modelar todo fenómeno que esté por darse.

                Sin embargo, a principios del siglo XX comenzó una revolución física de la mano de un trabajador de una oficina de patentes: Albert Einstein. Él fue el artífice de la teoría de la relatividad general, que hizo que las asentadas bases en las que se edificó gran parte de la física clásica, las Leyes de Newton, comenzaran a tambalearse. Ésta era una teoría que afirmaba que existía un tejido de cuatro dimensiones formado por el espacio tridimensional y el tiempo, que, en presencia de masa, se curvaba como si de un tejido elástico se tratara, provocando desviaciones en las trayectorias de otras masas, que seguían la curvatura que había adquirido dicho tejido. Estas desviaciones no son otra cosa que la fuerza de la gravedad descrita por Newton.

                Poco tiempo después llegó la revolución atómica. Böhr y su equipo, entre otros, modelaron la estructura del átomo, modelo del que surgió la mecánica cuántica. Esta es una teoría basada en las probabilidades, y es opuesta a la suave y predecible teoría de la relatividad general. Se trata de una teoría caótica, que permite posibilidades que la física, y el sentido común, prohíbe, como por ejemplo la penetrabilidad de los cuerpos, pero que nunca ha arrojado un resultado erróneo. Es idónea para predecir fenómenos a escalas atómicas.

                Pronto ambas teorías chocaron frontalmente. Pese a que una describe entornos de masas enormes, y otra el mundo de lo microscópico, existen puntos del Universo que cumplen ambas condiciones, y que, al aplicar las ecuaciones, nos catapultan a un resultado absurdo. Lo cierto es que, hoy en día, seguimos conviviendo con leyes contradictorias que rigen los fenómenos que podemos contemplar, cada una a una escala determinada.

                El sueño del físico de hoy en día, en lo que trabajan ahora grandes equipos de científicos, no es más que el sueño que ocupó a Einstein gran parte de su vida: conseguir una teoría unificadora, tanto compatibilizando ambos modelos, como relacionando los cuatro tipos de fuerzas que existen: electromagnética, nuclear fuerte, nuclear débil, y gravitatoria.

                La principal candidata en estos momentos es la denominada Teoría de Cuerdas. Ésta afirma que todo, absolutamente todo, está formado por minúsculas cuerdas, de tamaño mucho menor que las partículas subatómicas, que mediante diferentes formas de vibrar son capaces de generar, tanto la realidad que podemos ver, como la que somos incapaces de observar.

    Esta teoría no está exenta de dificultades. Hasta ahora, no se ha podido más que esbozar la superficie del contenido de dicha teoría, pero sí que se puede adivinar que, en caso de ser cierta, puede dar respuesta a algunas de aquellas históricas preguntas que han acompañado al ser humano en su paseo por la vida.

    ¿Es nuestro Universo el único? ¿Cómo está regido? ¿Cuántas dimensiones existen además de las cuatro a las que estamos habituados? ¿Por qué por una de ellas, el tiempo, no podemos movernos con libertad? ¿Existe realmente el tiempo, o no es más que una ilusión? Una respuesta a estas escalofriantes preguntas puede estar encriptada en esta teoría, que no es otra cosa que la desesperada búsqueda del ser humano por comprender, por rebasar los límites que nos definen. En definitiva, no es más que la lucha del ser humano por comprenderse a sí mismo.

     

    Continuará…

    Nacho

    May 03

    Antimateria

    El ser humano está habituado a una concepción del Universo en la que todos los objetos perceptibles están constituidos por materia. Ésta está formada por átomos, que consisten en un núcleo formado por neutrones –de neutralidad eléctrica- y protones –de misma masa, y carga positiva-, que permanecen unidos mediante la llamada fuerza nuclear fuerte, en torno a los cuales orbitan electrones, partículas de masa mucho menor que las partículas nucleares y de carga negativa. La variedad en la materia radica en la distribución de protones, neutrones, y electrones. Por ejemplo, el átomo de un solo protón y un solo electrón se denomina hidrógeno, muy distinto a, por ejemplo, un átomo de hierro, compuesto por 26 protones, 30 neutrones –depende del isótopo- y 26 electrones.

    Partiendo de los átomos, la formación de moléculas mediante enlaces de distinta naturaleza, agregadas formando distintos estados, y caracterizadas por diversas propiedades termodinámicas, dan lugar a la materia tal y como nosotros somos capaces de percibirla. Pero es posible que no sea la única forma de objetos perceptibles. Poniendo de nuevo en duda la capacidad del ser humano para zafarse de los límites que le impiden una percepción objetiva de la realidad, a lo largo del siglo XX fueron asomando nuevas teorías que barajaban otras posibilidades a la hora de generar estructuras en el Universo: la Antimateria.

     
     
    (Este artículo forma parte de una pequeña investigación sobre la antimateria por parte del que escribe. Me parece un tema interesante. Es corto, merece la pena echarle un vistazo)
    March 20

    En busca de una nueva teoría evolutiva

                Es bien conocida la teoría de la evolución de las especies de Darwin. Ésta se basa en la selección natural, consistente en un mecanismo azaroso, competitivo y gradual capaz de generar diseños sin necesidad de diseñador. Sin embargo, la biología del desarrollo ha descubierto que todos los animales se diseñan igual, mediante combinaciones de módulos genéticos. El darwinismo no basta para explicar la evolución ¿Cambiará radicalmente la concepción humana del mundo cuando se descubran nuevas teorías evolutivas?

             “Cualquier teoría evolutiva relacionada con el cambio del diseño corporal que no se base en el cambio de los mecanismos genéticos del desarrollo, que son los que construyen ese diseño corporal, - dice Eric Davidson, profesor de Biología Celular del Instituto Tecnológico de California, en un artículo en EL PAÍS – necesita una revisión a fondo.”

             Según Antonio García-Bellido, del CBM del Severo Ochoa, explica: “El gran descubrimiento de la biología contemporánea es que la evolución es extraordinariamente conservadora. La espectacular variedad de formas vivas que vemos por todas partes se ha generado con los mismos módulos que organizan el desarrollo de todos los animales. La evolución no genera novedades mediante la acumulación lenta y gradual de pequeñas variaciones adaptativas, como postula el darwinismo, sino probando nuevas combinaciones de esos módulos genéticos universales.”

             Davidson, y Doug Edwin han publicado en la revista Science una hipótesis sobre la evolución de los animales que entra en flagrante contradicción con la ortodoxia darwinista que se enseña en las universidades. Esto ha desmontado la aceptación de las ideas de Darwin por intelectuales, científicos de otras áreas, como psicología, o filósofos.

             Estas nuevas teorías afirman que los cambios en los genes soldados (así llaman a los últimos genes en la estructura jerárquica de los módulos genéticos)  sólo afectan a las propiedades terminales del diseño corporal, tal y como ocurre en la generación de nuevas especies. Sin embargo, si el cambio lo sufre un gen en un elevado escalafón de dicha jerarquía, el resultado no es una de esas minucias imperceptibles de las que se nutre el darwinismo, sino una mutación morfológica esencial en el diseño corporal.

             “Nuestro argumento no es antidarwiniano”, explica Davidson. “Simplemente subraya que los mecanismos darwinianos del cambio sólo son relevantes en los niveles filogenéticos más bajos.” Esto quiere decir, según fuentes del EL PAÍS, que Darwin nos serviría para explicar a aparición de una especie como el Homo sapiens, pero no de una gran clase como los mamíferos, ni mucho menos un subphylum como los vertebrados. No hablemos del origen de los animales o de las células que los componen.”

    “Para los niveles superiores – prosigue Davidson – donde los cambios afectan a la morfología de manera más drástica, se precisa un tipo cualitativamente distinto de cambio en los circuitos genéticos que regulan el desarrollo animal. Ésta es la razón por la que el darwinismo no ha logrado aportar ningún mecanismo que explique cómo han ocurrido los principales cambios evolutivos.”

    ¿Está emergiendo una nueva teoría de la evolución? ¿Será ésta un matiz a la teoría darwinista, o una revolución en nuestra concepción de la vida? De momento, habrá que permanecer alerta al desarrollo de las ideas e hipótesis que ahora se están gestando, que no son pocas, y prepararnos para cualquier cosa. Lo único que arriesgaría a decir es que , de momento, no se puede cerrar ninguna puerta.

     

    Nacho