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    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

    Comments (8)

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    Oct. 22
    No namewrote:
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    Sept. 11
    Muy interesante esta entrada, voy volando a leer la sengunda parte...
    Nov. 16
    Picture of Anonymous
    Garlós wrote:
    buenas a todos. y un besito anal a Nacho.
    muchas gracias por ilustrarme (aunque me haya costado enterarme de algo) en este tema. quizás me atraiga más el aspecto filosófico que físico propiamente dicho, pero en estas alturas los limites entre ambos campos se confunden.
    sólo querría proponer una idea sobre la que he tenido que estudiar este curso. no sé hasta qué punto tiene que ver, pero me parece interesante.
    Hablas de las leyes físicas de newton, y de que los seres humanos hemos tendido a tratar de comprender la realidad que nos rodea con un modelo que nos sirva y que podamos abarcar. los modelos que aqui has descrito, desde el mismo newton hasta le teoria de cuerdas están todos basados en las matemáticas. pero...¿cuándo se empezaron a utilizar las matemáticas com ciencia perfecta que son, para tratar de crear un modelo que nos ayude a percibir, explicar y manipular la realidad?
    si analizamos los modelos de los antiguos, ni si kiera en la Grecia clasica utilizaban las matemáticas para comprender la realidad. cuando digo las matemáticas estoy habalndo del modelo que tenemos ahora, en el cual la realidad se percibe de forma cuantitativa y no cualitativa. Aristóteles decía que para analizar y describir cualquier objeto hay que dejar de lado las cualidades que le son intrínsecas: levedad, calor, peso...sin embargo, hoy día medimos y tenemos en cuante todas esas cualidades como cantidades, como un conjunto de cuantos uniformes con los cuales somo capaces de medir todo. a eso me refiero con modelo cuantitativo.
       Este nuevo Modelo apareció de la mano de una nueva percepción de la realidad entre los siglos XIII- XV apoyada en nuevos inventos, y descubrimientos: reloj, que mide algo tan abstracto y tan dificil de definir como es el tiempo; numeros indios, que ayudaron a cuantificar cualquier realidad; músca escrita, por tanto dividida y que permite vislumbrar en un segundo varios minutos de musica; etc. El nuevo cambio de percepción dotó a la vista de mayor importancia que cualquier otro sentido, pues ésta era fundamental para contar los cuantos en los que se divide cualqueir realidad.
        el nuevo modelo se ha ido imponiendo poco a poco en todo el planeta, pero incluso siguen vigentes antiguos modelos, sobretodo orientales que no perciben la realidad cuantitativamente, sino cualitativamente.
        espero que os hayais enterado y haya hecho un buen resumen. si a alguien le interesa hablarlo, que me lo comunique o que se lea el libro : "la medida de la realidad", de Crosby...
     
    salud!
    June 20
    Ericwrote:
    Me temo que no podemos ver de todo esto mas que un poquito, porque la comprensión completa o siquiera parcial de la teoría se restringe a genios como el mencionado Penrose, que durante años ha trabajado con Hawkin en estos temas.
     
    Por suerte hay gente que se dedica a todo esto. Te sorprendería saber que hay investigaciones en universidades americanas sobre temas típicos de ciencia ficción, de hecho creo que entre ellos estaba lo que fantasticamente se llama "salto hiperespacial" (si, eso de Star Wars que se ven las estrellas como líneas que pasan a toda pastilla) Y no se lo toman a risa. Son muchos dolares destinados a ese tipo de proyectos. La teoría de cuerdas está esperando a ser desarrollada del todo, para ver que resultados arroja al respecto de estos proyectos.
     
    Quien sabe, quiza dentro de un siglo podamos ir a Vega en un abrir y cerrar de ojos (y volver para la hora de cenar). El sueño de todo aquel que lee ciencia-ficción es poder estar mañana un paso por delante de lo que se está hoy.
     
    Saludos desde mi base en la Luna.
    June 20
    Picture of Anonymous
    Roge wrote:
    Hola Nacho,

    es la primera vez que te leo. Excelente resumen, espero con ganas el siguiente.Tan solo comentar que la mecánica cuántica es una teoría determinista mientras el sistema permanezca en el nivel cuántico regido por la ecuacion de onda de Schrödinger. Solo una de las alternativas sobrevive en la realidad de la experiencia física siguiendo el proceso de reducción del vector de estado. Aquí es donde aparece el no-determinismo en la teoría cuántica.(Penrose, "La nueva mente del emperador").
    No soy físico pero me interesa el tema.

    Roge
    June 20
    Picture of Anonymous
    Cualquie wrote:
     Querido Nacho, vengo a contarte una de las varias curiosidades que descubrí un día de aquéllos en los que me asomé a una facultad de físicas (en cuanto me vieron la cara me dijeron que me fuese).




    Verás: Cógete la ecuación de onda a partir de la segunda ley de Newton, ésa del cociente de las derivadas parciales, que ya no me acuerdo muy bien de cómo es, pero de la cual se extrae la velocidad de una onda en una cuerda de tal manera que la expresión que se deduce es: velocidad igual a la raíz cuadrada de la fuerza partida por la densidad lineal de masa de la cuerda. Toma cualquier planeta del sistema solar e imagina que se halla pegado al sol de tal forma que la distancia entre los dos cuerpos es la única que existe entre sus centros. Piensa ahora que, por cada vuelta que da este planeta al sol, salta una distancia doble de la que anteriormente lo separaba de éste; y así hasta alcanzar la distancia media real que existe entre dicho cuerpo y el sol. Si a continuación entendemos que la masa del planeta ha quedado repartida a lo largo de su radio orbital —como si se hubiese estirado a modo de chicle y fuese en realidad la masa de una cuerda—, y que la tensión en esa hipotética cuerda es la fuerza de atracción existente entre el sol y el planeta, entonces existirá una densidad lineal de masa que vendrá dada por el cociente entre la masa del planeta y la distancia media al sol. Bien. Calcula la velocidad de esta cuerda, y verás que, al despejar, es la misma que la velocidad real de traslación del cuerpo que hayas elegido.


    Un abrazo.

    June 20
    Picture of Anonymous
    vistaspa wrote:
    Asi espero Nacho, yo llevo años siguiendo todo esto y no para de complicarse, hoy dia segun la última modelización de la cosmologia nuestro universo es como una lente plana con topologia de silla de montar, esto vendria a apoyar que este universo solo es un sub pack dimensional y que esa topologia de silla de montar palna estaria engarzada con otros packs dimensionales o universos super enrrollados al igual que el DNA, has pensado en la invarianza topologica y las consecuencias de esto en nuestra visión del universo, para mi el tiempo es un artefacto de calculo que viene bien para aplicar en la vida cotidiana como forma de descripción del movimiento pero nada mas, igual que los artefactos de la fisica clasica pero en versión actual de teoria de la relatividad. Un abrazo Ignacio espero que sigamos hablando de esto.
    June 19

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