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¿Cuál es la verdadera naturaleza del universo?

Para responder esta pregunta, los seres humanos crean historias para describir al mundo

Verificamos nuestras historias y aprendemos con qué quedarnos, y qué descartar

Pero mientras más aprendemos, más complicadas y raras se vuelven nuestras historias

Algunas de ellas se vuelven tan complicadas que es difìcil saber de qué se tratan verdaderamente,

Como la Teoría de Cuerdas

Una famosa, controversial, y en algunas ocasiones desentendida historia acerca de la naturaleza de todo

¿Por qué se nos ocurrió, y es esta teoría correcta o sólo una idea que deberíamos descartar?

Para entender la verdadera naturaleza de la realidad, tuvimos que necesitar mirar las cosas de cerca, y cuando hicimos estos, nos quedamos asombrados

Encontramos maravillosas vistas en el polvo, zoológicos de creaturas bizarras

Robots de proteína complejos. Todos estos hechos de estructuras de moléculas, hechas de incontables cosas aun más pequeñas: Átomos

Pensamos que eran la “capa final” de la realidad, hasta que los

aplastamos juntos fuertemente, y descubrimos cosas que no pueden ser divididas en menores escalas

Partículas elementales

Pero ahora tenemos un problema: Son tan pequeñas que ya no podemos mirarlas

Pensemos: ¿Qué es mirar? Para mirar algo, necesitamos luz, una onda electromagnética

Esta onda impacta la superficie del objeto, y es reflejada desde este de vuelta a tu ojo

La onda lleva información desde el objeto que tu cerebro usa para crear una imagen visual

Así que no puedes ver algo sin interactuar con este de alguna forma

Ver es tocar, un proceso activo, no pasivo

Ésto no es un problema con la mayoría de las cosas

Pero las partículas son muy, muy, muy pequeñas

Tan pequeñas que las ondas electromagnéticas que estamos acostumbrados a ver

Son demasiado grandes para generar contacto con ellas. La luz visible sólo pasa sobre ellas

Podemos intentar de resolver esto si creamos

ondas electromagnéticas de longitudes de onda mucho más reducidas

Pero mayor cantidad de longitudes de onda significa mayor energía

Así que cuando tocamos una partícula con una onda que tiene relevante energía, la altera

Al mirar una partícula la cambiamos. Así que no podemos medir partículas elementales con precisión

Este hecho es tan importante, que tiene su nombre propio:

El Principio de Incertidumbre de Heisenberg, la base de toda la física cuántica

Entonces, ¿Cómo luce una partícula? ¿Cuál es su naturaleza?

No lo sabemos.

Si miramos lo suficiente, podemos ver una esfera no tan nítida de influencia, pero no las partículas mismas

Sólamente sabemos que existen

Pero si ese es el caso, ¿Cómo podemos hacer algún tipo de Ciencia con ellas?

Hicimos lo que los seres humanos hacen e inventamos una nueva historia: Una ficción matemática

La historia de la Partícula Punto

Decidimos que pretenderíamos que una partícula es un punto en el espacio.

Cualquier electrón es un punto con una cierta carga eléctrica y una cierta masa, todo indistinguible entre uno y otro

De esta manera, los físicos pudieron definirlos y calcular todas sus interacciones

Ésto se llama la Teoría Cuántica de Campos, y resolvió muchos problemas

Todos los modelos estándar de las partículas físicas son construídas en base a ella, y predice muchas cosas de muy buena forma

Algunas propiedades del electrón, por ejemplo, han sido probadas y son ciertas en un

0.0000000000002%

Y, mientras las partículas no son verdaderamente puntos, si las trartamos como si lo fuesen, podemos obtener una muy buena imagen del universo

No sólo esta idea permitió avances en campos de la Ciencia, sino que también llevó a un montón de importante tecnología que utilizamos diariamente

Pero hay un enorme problema: La Gravedad

En la mecánica cuántica, todas las fuerzas físicas son llevadas por ciertas partículas

Pero según la Teoría General de Relatividad de Einstein,

La Gravedad no es una fuerza como otras en el universo. Si el universo es una obra de teatro,

Las partículas son las actrices, pero la gravedad es el escenario

Para explicar de manera simple, la gravedad es una teoría de geometría

La geometría del espacio-tiempo mismo, y de distancias las cuales necesitamos describir con absoluta presición

Pero al no haber una manera de medir precisamente cosas en el mundo cuántico,

Nuestra historia de la gravedad no funciona con nuestra historia de física cuántica

Cuando físicos trataron de añadir gravedad a la historia, inventando una nueva

partícula, la matemática de ellos colapsó, y esto es un gran problema.

Si pudiésemos enlazar la gravedad junto con la física cuántica más el modelo estándar, tendríamos la teoría de todo

Así que, personas muy inteligentes llegaron a una nueva historia. Preguntaron, ¿Qué es más complejo que un punto?

Una línea, o cuerda

La Teoría de Cuerdas fue creada.

Lo que hace a la teoría de cuerdas tan elegante,

Es que describe muchas partículas elementales diferentes como distintos modos de vibración de la cuerda

Como una cuerda de violín vibrando diferente puede darte muchas diferentes notas, una cuerda puede darte distintas partículas

Más importante todavía, esto incluye la gravedad

La Teoría de Cuerdas promete unificar todas las fuerzas fundamentales del universo

Esto causó un enorme exaltamiento, e interés. La Teoría de Cuerdas rápidamente se graduó a una posible teoría de todo

Desafortunadamente, la Teoría de Cuerdas viene con un montón de “cuerdas” por detrás

Mucha de la matemática incorporada a la consistencia de la Teoría de Cuerdas

No funciona en nuestro universo con sus tres dimensiones espaciales y una dimensión temporal

La Teoría de Cuerdas requiere diez dimensiones para funcionar. Así que los teóricos de la Teoría de Cuerdas hicieron calculaciones en universos modelos

y después intentaron deshacerse de las seis dimensiones adicionales para tratar de describir nuestro propio universo

Pero hasta el momento nadie ha sido exitoso y ninguna predicción de la Teoría de Cuerdas ha sido provada en un experimento

Así que la Teoría de Cuerdas no reveló la naturaleza de nuestro universo

Uno puede debatir que en este caso la Teoría de Cuerdas no es útil para nada

La Ciencia es todo sobre experimentos y predicciones. Si no podemos hacer éstas, ¿Por qué deberíamos

preocuparnos con cuerdas?

Verdaderamente todo se trata de cómo la usamos

La Física está basada en matemáticas, dos mas dos hacen cuatro

Esto es verdad no importa cómo te sientas al respecto

Y las matemáticas en la Teoría de Cuerdas sí funciona

Es por ésto que la Teoría de Cuerdas sigue siendo útil

Imagina que quieres construir un crucero, pero sólo tienes las instrucciones para hacer un pequeño bote para remar

Hay plenitud de diferencias: El motor, los materiales, la escala

Pero ambos vehículos son fundamentalmente lo mismo: Objetos que flotan

Y, si estudias los manuales del pequeño bote, puede que llegues a aprender algo sobre cómo construir un crucero eventualmente

Con la Teoría de Cuerdas, podemos tratar de responder algunas preguntas acerca de la gravedad cuántica

Que han estado dubitando a físicos por décadas, algunas como

¿Cómo funcionan los agujeros negros? O la Paradoja de la Información

La Teoría de Cuerdas quizás nos dirija hacia una buena dirección

Cuando se la es usada en este espíritu, la Teoría de Cuerdas se transforma en una herramienta preciosa para

Físicos teóricos, y los ayuda a descubrir nuevos aspectos del mundo cuántico

Y una hermosa matemática

Así que, quizás la historia de la Teoría de Cuerdas no es la teoría de todo

Pero como la teoría de la Partícula Punto

Puede que sea una historia extremadamente útil

Todavía no conocemos cuál es la verdadera naturaleza de la realidad

Pero seguiremos creando historias para intentar y descubrir, hasta que un día, eventualmente

Sabremos de qué se trata

Este video fue respaldado por la Fundación Nacional Científica Suiza, y apoyado con consejos científicos de Alessandro Swan Drainie