LA TEORÍA DE CAMPO UNIFICADO, LA TEORÍA DE CUERDAS Y EL PRINCIPIO DE INCERTIDUMBRE

LA TEORÍA DE CAMPO UNIFICADO, LA TEORÍA DE CUERDAS Y EL PRINCIPIO DE INCERTIDUMBRE

José Márquez Ceas

16 de abril 2018

Después de haber producido sus monumentales Teoría Especial y Teoría General de la Relatividad, Einstein, con el espíritu de síntesis que le caracterizaba, dedicó el resto de su vida a formular una Teoría de Campo Unificado que explicara, mediante una sola Ecuación Fundamental, el campo de la gravitación y el del electromagnetismo, los dos campos de fuerzas conocidas en su tiempo. Posteriormente se agregaron los campos de las fuerzas nucleares débil y fuerte: átomos, neutrones, leptones, etc. Al intento de unificar estas 4 fuerzas se le denomina Teoría del Todo.

En los años 60 del siglo pasado se comprobó experimentalmente que las fuerzas débil y electromagnética son una sola (Teoría Weingber-Salam). También, hay otra teoría, pendiente de comprobación experimental, que establece que la fuerza fuerte es lo mismo que la electro-débil, por lo que sólo quedarían dos fuerzas por unificar: la gravedad y la fuerza electro-débil-fuerte.

Einstein adoptó 2 posiciones intransigentes y erróneas en su carrera de físico: primero, se negó a admitir el carácter expansivo del Universo propuesto por el astrónomo Edwin Hubble, en cuyo honor se bautizó al Telescopio Espacial Hubble, que desde el año 1990 orbita a 600 km de la Tierra. Con su propuesta Hubble explicó el desplazamiento hacia el rojo de la luz de las galaxias, que caracteriza a toda fuente luminosa que se aleja del observador. Einstein introdujo la constante cosmológica Lambda en su ecuación original del Campo Gravitatorio, con el único propósito de obtener una solución de Universo estático. Este error fue siempre lamentado por Einstein.

El Principio de Incertidumbre de Werner Heisenberg, establece que un observador que mide un evento a escala atómica puede determinar su posición exacta en el espacio o su momento (el producto de la velocidad por la masa), pero nunca ambas cosas simultáneamente, porque la medición misma afecta el resultado final.

Heisenberg concluyó que a nivel atómico sólo es posible una distribución estadística (probabilística) de los eventos. Este enfoque probabilístico marca la segunda posición intransigente de Einstein, quien desechó las nuevas ideas de la cuántica declarando que las leyes del Universo están nítidamente determinadas, puesto que ¨Dios no juega a los dados¨. Dicha expresión fue replicada por el no menos famoso, Niels Bohr, diciendo: ¨Señor Einstein, ¡deje de decirle a Dios lo que debe hacer!¨.

El anhelo de contar con una Teoría que unifique las 4 fuerzas fundamentales del Universo ha sido una constante en la investigación física a partir del fracaso de Einstein en formular su Teoría de Campo Unificado. En este sentido, la Teoría de Cuerdas es el intento más reciente, singular y prometedor, para explicar la unificación de esas fuerzas.

En la Teoría de Cuerdas las partículas fundamentales del Universo se sustituyen por cuerdas que vibran en un espacio-tiempo de más de 4 dimensiones. La característica de la vibración de estas cuerdas es lo que daría una forma de electrón, protón, neutrón, y otras partículas subatómicas. Diferentes versiones han propuesto la existencia de múltiples dimensiones (desde 10 hasta 26).

La Teoría ¨M¨, de Edward Witten, físico y matemático estadounidense conocido como el Einstein de nuestro tiempo, ganador de la Medalla Fields de matemáticas en 1990, científico de planta del Instituto de Estudios Avanzados de Princeton, unifica las diferentes versiones de la Teoría de Cuerdas utilizando los conceptos de cuerdas y membranas de diferentes dimensiones (Teoría de Supercuerdas).

Los físicos teóricos buscan formular una teoría de la gravedad acorde con los principios cuánticos y de incertidumbre. Aunque las limitaciones actuales de la ciencia y de la técnica impiden la comprobación experimental en laboratorios de altas energías, nos queda el camino de las observaciones astrofísicas para comprender la fuerza de gravedad y, eventualmente, formular una Teoría Unificadora de las fuerzas de la Naturaleza.