Colgarme con una cuerda, en teoría

Y, aunque crear obras bellas es un oficio respetable, la ciencia no es un arte. No buscamos teorías para provocar reacciones emocionales; buscamos explicaciones a lo que observamos. La ciencia es una empresa organizada para superar las limitaciones de la cognición humana y evitar las falacias de la intuición. La ciencia no tiene que ver con la emoción; tiene que ver con números y ecuaciones, datos y gráficas, hechos y lógica.   -    Sabine Hossenfelder

Hoy vamos a tratar con un tema que está muy pero muy fuera de mi rango, sobre física, sobre algo que llaman “las teorías de las supercuerdas”, una de las nociones más abstractas y complicadas del mundo cuántico, que tiene que ver con lo más pequeño y, al mismo tiempo, que es parte fundamental de ese universo de enormes y masivos cuerpos estelares, como las llamadas supernovas o los huecos negros, pero desde ya les advierto, no soy físico ni matemático, en esta materia soy un ignaro, de modo que éste sería el momento de dejar de leer este artículo, a menos que tengan curiosidad en porqué lo escribo y cómo me las arreglo para salir de esta trampa que me he impuesto, o como me estrello.

Tengo lectores que detestan mi prodigalidad como escritor; les parece que una persona que abarque tantos temas del conocimiento y divulgue tal cantidad de información debe tener una agenda oculta o ser un farsante de marca mayor, pero hasta el momento no he tenido mayores contratiempos, ni rechazos, ni opiniones en contrario, excepto en el ataque contra mi persona, no contra lo que expreso en mis escritos, por sostener una posición ideológica o un punto de vista que no coincide con el de mis críticos… pero eso es harina de otro costal.

Soy de los que creen que la vida es una oportunidad única, no hay otra, para comprender en tan breve tiempo el alcance y la profundidad de lo que significa vivir en este universo; el día que dejemos de existir, lo único que tendremos, realmente nuestro, será esa visión que tuvimos oportunidad de construir, de quienes somos y donde estamos, eso es para mí un valor fundamental, y es lo que nos separa de los demás animales y nos hace humanos.

Por ello mi interés en eso que llaman cosmología, en esa noción de nuestra casa ampliada, que incluye nuestro entorno más inmediato, pero agrega todo lo que humanamente podemos abarcar, porque si bien es cierto no sé si alguna vez abandonaré este planeta para ir de visita a las estrellas, sí tenemos las posibilidades que la ciencia y la tecnología nos brindan para acceder a territorios y lugares que están más allá de nuestras circunstancias, y tratar de entender el mundo en que vivimos.

Los filósofos hablan de la plenitud ilimitada del ser cuando se refieren al universo, y la pregunta más radical que pudiera hacerse un hombre es ¿Por qué el universo? ¿Por qué el ser?; como dice el filósofo Cristobal Holzapfel, no hay una pregunta anterior más originaria o primaria que esta.

Saber de una lejana galaxia o visitar esos mundos de lo infinitamente pequeño, donde nos encontramos con ese extraño zoológico de partículas y fuerzas que mantienen al universo unido me hace ganar humanidad, me permite pensar sobre mi verdadera naturaleza, me da ideas de cómo ajustar y ordenar mis creencias personales, el sentido moral de mi existencia y mi relación con mi ambiente, con los otros… incluso, me hace pensar en Dios.

Por supuesto, mis ideas jamás serán las de un físico o un matemático; mientras ellos le meten el diente a la carne y prueban los sabores en sus bocas, yo apenas los huelo y sólo por referencia, por lo que llaman libros divulgativos para los no iniciados, o esos manuales prácticos “Sólo para Dummies”, y aun así, es mejor que nada para los que no tenemos ni las herramientas ni el entrenamiento adecuado para sumergirnos en esas aguas.

Y como ya les he dicho en algún otro artículo, “si lo entiendo puedo explicarlo”; entonces, vaya en estas líneas lo que entiendo por las teorías de las cuerdas o las supercuerdas.

Todo empezó con Einstein (hay quienes van mucho más atrás, con Newton y su Teoría de la Gravitación Universal), quien fue el padre de la Teoría General de la Relatividad, que describe la gravedad como la fuerza que puede curvar el espacio y el tiempo; en el 2015 se cumplieron los cien años de su postulación y, hasta el momento, con esta teoría se ha explicado de una manera razonable el funcionamiento del universo, porque describe elegantemente el movimiento de planetas y galaxias, el nacimiento y la muerte de las estrellas, explica de manera precisa la naturaleza de esos monstruos llamados los huecos negros y da algunas pistas hasta de cómo viajar en el tiempo.

La Teoría de la Relatividad aplica para los grandes objetos, para nosotros los humanos, pero las reglas del juego cambian cuando nos adentramos al mundo de lo más pequeño; para ese ámbito de lo minúsculo (los componentes básicos de la materia), se desarrolló la Mecánica Cuántica, en la cual Einstein contribuyó en una buena medida postulando su Teoría de la Relatividad Especial, aunque el resultado no le gustó.

Años después de la muerte de Einstein y del trabajo arduo de brillantes científicos, como Schroedinger, Heisenberg, Dyrac, Feynman , Gell-Man y otros muchos, la Mecánica Cuántica se tornó robusta y muy compleja, se desarrolló la Teoría del Campo Cuántico y el llamado Modelo Estándar de Partículas Elementales, esto porque a medida que nos íbamos adentrando en los componentes de la materia, iban surgiendo partículas mucho más pequeñas, cada una compuesta y con un comportamiento diferente entre ellas.

Pero había un problema, y era la gravedad cuántica; de las cuatro fuerzas que existen en el universo, que son la fuerza electromagnética, la fuerza nuclear fuerte, la fuerza nuclear débil y la gravedad, esta última no había manera de domesticarla o hacerla entrar en el redil de una teoría unificada, que se convirtió en uno de los sueños inconclusos de Einstein y que derrotó, hasta el día de hoy, a todos los físicos teóricos que quieren dar con esa ecuación mágica llamada la Teoría del Todo: la explicación definitiva y coherente de cómo funciona el universo.

Varias circunstancias rodean el nacimiento de la Teoría de Cuerdas, que en realidad no es una teoría como tal, sino unas complejas observaciones matemáticas que nacen del modelaje del comportamiento de las partículas en los experimentos que se realizan en los aceleradores de partículas, las máquinas más grandes y costosas que hasta el momento ha construido el hombre, y de las observaciones astronómicas de los huecos negros en el espacio.

Se empezaron a elaborar estas matemáticas físicas a finales de la década de los sesenta del siglo pasado, y se fueron enriqueciendo con diversos aportes tantos teóricos como experimentales; entre ellos destaca lo sucedido el 4 de julio del 2012, cuando el laboratorio de la CERN de Europa, ubicado en Ginebra, Suiza, lugar donde se encuentra el acelerador de partículas más grande del mundo, anunciaron que habían descubierto el boson de Higgs, que tenían más de treinta años cazándolo y, por fin, habían logrado que apareciera y registrarlo en todo su esplendor.

Encontrar a Higgs fue fundamental para consolidar el Modelo Estándar de Partículas Elementales y fue un hallazgo que abrió muchas otras puertas, pero sobre todo despertó expectativas en encontrar las llamadas superpartículas, entre las cuales, según los modelos matemáticos elaborados, existe algo llamado la supersimetría (Susy, es su abreviación en inglés), donde cada partícula del Modelo Estándar tiene su supersocio, es decir, una partícula que coexiste con un diferente giro, carga y comportamiento y que es su complemento perfecto; se empezó a desarrollar Susy en los años 70, pero sólo se hizo posible su búsqueda al aumentar el poder y la velocidad de las colisiones en los aceleradores. A partir de ese momento se empezó a hablar de una Teoría de las Supercuerdas. 

Los científicos ya están planificando un nuevo acelerador de partículas llamado el Colisionador Circular del Futuro, que tendrá un túnel subterráneo de 100 Km de circunferencia, lleno de enorme imanes y sensores, en el cual dispararan unas partículas a casi la velocidad de la luz y las harán chocar y generar una energía equivalente a 100 tera-electron-voltios… en ese impacto esperan producir partículas que, sabemos, existen en el papel, pero que jamás hemos visto. El costo de esta máquina será de decenas de billones de dólares, se calcula que solamente su operación costará un billón de dólares anuales y tendrá una vida útil de veinte años.

Pero ¿Qué es en realidad la Teoría de Cuerdas? Es una creación matemáticas de lo que deberíamos encontrar si nos sumergiéramos en esos mundos infinitesimales de la materia; ya no se trataría de puntos de materia, sino de unas cuerdas unidimensionales fijadas en una superficie que llaman branes (una especie de membranas), y que por la magia de las matemáticas (para hacer estos cálculos y modelos se utilizan no menos de cinco especialidades matemáticas) las cuerdas resolverían el problema de la Teoría del Todo, ya que el problema de la gravitación cuántica, en esos cálculos (para quienes entienden de ellos son bellísimos, equilibrados y de una estructura cuasi celestial) todos los problemas de unificación de las fuerzas quedan resueltos.

Uno de los problemas fundamentales encontrados en el modelo es la necesaria inclusión de otras dimensiones aparte de las tres en que vivimos (alto, ancho, largo, y algunos agregan tiempo); hay formulaciones que incluyen hasta 11 diferentes extra dimensiones, pero están como comprimidas en paquetes enrollados y por ello son difíciles de notar.

Al principio, las propuestas sólo tomaban en consideración dos partículas: los bosones y los fermiones; pero todo se fue complicando hasta llegar a la llamada Teoría M, que sería la que agrupa a todas las demás teorías de cuerda y les da coherencia, de esta manera se abrió el paisaje y empezaron a aparecer multiversos completos, regidos desde esas cuerdas, repartidas por todo el universo, que vibran, de modo que si viéramos la partícula desde una óptica mayor, veríamos a un corpúsculo con masa y cargado, dependiendo siempre de como estén vibrando las cuerdas que lo componen; una de esas partículas sería el gravitón, que contiene la fuerza de gravitación.

Hooft Geradt, un profesor de física que escribió el libro Partículas Elementales (2017), nos hace la siguiente observación:

Usted esperaría de mí que siguiera a Gulliver un poco más en su camino hacia el mundo de los objetos cada vez más pequeños. Pero tengo miedo de que viajar un poco más sea imposible, porque en este reino ¡el espacio y el tiempo dejan de existir! No se puede hablar de dos puntos que estén a menos distancia que la de Planck, porque debido a la curvatura y a las arrugas, no se puede medir la región entre ellos. Stephen Hawking sugirió una vez que el espacio y el tiempo a esta escala están tan arrugados que forman una especie de espuma, donde las partículas, como si fueran protozoos, nadan en películas de jabón. Para ir de un lugar a otro hay muchos caminos entre los que elegir. Pero incluso este esquema es demasiado simple, porque es imposible medir distancias o tamaños y no se podrían distinguir las burbujas pequeñas de las grandes.

El problema es que estas son apenas son hipótesis, no podemos percibirlas en la realidad, aún no están probadas; lo que se espera es que a medida que haya más experimentos en los aceleradores de partículas, mientras más se recoja y procese la información que telescopios y satélites con sensores hagan de las profundidades del espacio exterior, estos resultados darán la base para adelantar a Susy en experimentos verificables, y que la asienten ya no como una teoría, sino como una ley.

El gran riesgo es que la Teoría de Cuerdas no sea la solución, pues por ahora es la única explicación posible que pudiera resolver el acertijo de cómo está construido el universo, y podría resolver preguntas sobre la materia y la energía oscura, sobre la posibilidad real de que existan los agujeros de gusano como alternativa para viajar por el espacio sideral, sobre las posibilidades de viajar en el tiempo, sobre la creación de mini agujeros negros como alternativa para crear energía ilimitada, sería la explicación del modelo inflacionario del universo… si llegara a funcionar, entraríamos de lleno en otra era de adelantos fantásticos.

Cuando llegué a Michigan para estudiar universidad, me enseñaron un edificio que me recordó el planetario Humboldt que está en el Parque del Este, me dijeron que debajo de nosotros estaba un ciclotrón, un acelerador de partículas en forma de espiral; aunque nunca lo vi, me sentí que había llegado al futuro… el Gran Colisionador Hadron de la CERN, en Ginebra, es treinta veces más grande y poderoso que aquel vetusto ciclotrón construido en los años cincuenta; y el que viene, con el que esperan definitivamente reproducir las condiciones del Big Bang que originó el universo, será una de las siete maravillas del futuro.

Les confieso, me costó escribir este artículo; sólo leer el material de Stephen Hawking sobre la Teoría de Cuerdas me dio dolor de cabeza, y no entendí un carajo… y leí también muchas otras cosas. Espero que haya valido la pena este resumen que comparto, lo poco que pude sacar en claro.   -    saulgodoy@gmail.com