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Demócrito de Abdera fue un filósofo y polímata griego padre del atomismo, una idea que sostenía que la materia estaba constituida por pequeñas partículas que llamaron «átomos", en su etimología, "indivisible". Hoy, con los potentes aceleradores y colisionadores de partículas hemos descompuesto al átomo en una multitud de partículas subatómicas mucho más pequeñas que las imaginadas por Demócrito.
Lo desalentador es que, en lugar de un número pequeño de partículas elementales, de los colisionadores surgen cientos de partículas con nombres extraños tales como neutrinos, protones, quarks, mesones, leptones, hadrones, muones, gluones o bosones. Es difícil creer que la naturaleza, en su nivel más elemental, pueda necesitar de esta jungla de partículas subatómicas tan extrañas y con comportamientos tan disímiles. Peor aún, los modelos atómicos y las ecuaciones que describen esta profusión de partículas implican normalizaciones y constantes numéricas arbitrarias sin las cuales las soluciones caen en absurdos matemáticos. La física cuántica, teoría inexpugnable en la experiencia, se sustenta en un marco teórico que resulta ser un embrollo hasta para los mismos físicos. Einstein dijo en una ocasión que si una teoría no ofrecía una imagen que pudiera entender un niño, entonces seguro estaba equivocada.
Si pueden, sugiero leer dos columnas anteriores: "¿Existe la luna cuando nadie la mira?" y "Como ratones mirando la luna". En ellas intenté mostrar, de una manera muy simplificada, las paradojas y los tembladerales filosóficos que plantean la física cuántica o la "locura" que esboza la teoría de los multiversos.
En otro tiempo cualquier científico que se hubiera atrevido a trabajar sobre la idea de infinitos universos paralelos se hubiera expuesto al ridículo y hubiera puesto a riesgo su carrera. Algo cambió en el panorama general de la física y las mejores mentes del planeta trabajan hoy en ella. La razón de este cambio es la aparición de la Teoría de las Cuerdas que promete no sólo desentrañar la naturaleza del multiverso sino también leer la "Mente de Dios", una vieja obsesión de Einstein.
Si se demostrara correcta, representaría el logro supremo de estos últimos dos mil años de investigación física, desde que los griegos antiguos comenzaron la búsqueda de una teoría coherente y comprensiva del universo. Además, busca responder la pregunta que ha desvelado a los cosmólogos desde que se propuso la teoría del Big-Bang: ¿qué sucedió antes del Big-Bang?
Una sinfonía cósmica
Pareciera ser que, hoy, la única teoría que puede explicar la naturaleza de las cuatro fuerzas que guían al universo -y que tiene el potencial de unificarlas- es la teoría de las cuerdas o, su última versión, la teoría M (por membrana); un marco más misterioso y sofisticado que unifica cinco teorías de cuerdas en apariencia inconexas.
Ambas se basan en la idea sencilla y elegante de que todas las partículas subatómicas que forman el universo pueden ser asimiladas a notas musicales que se obtienen de la cuerda de un violín, o de una membrana como el parche de un tambor.
Claro que no se trata de cuerdas y membranas simples y ordinarias sino que son cuerdas y membranas que existen en un hiperespacio de once dimensiones (diez dimensiones espaciales y una temporal) que se manifiestan en nuestro universo tetradimensional en esta multiplicidad de partículas elementales. A pesar de esta complejidad multidimensional, detrás de la teoría de cuerdas hay una imagen simple basada en la música, algo que podría entender un niño como pedía Einstein.
Según la teoría de cuerdas, un electrón no es una partícula puntual sino un «estado vibracional" de un objeto más básico llamado «cuerda". En esta teoría, la cuerda que origina este estado vibracional que se manifiesta, por ejemplo, como un electrón, es algo en extremo pequeño; alrededor de un trillón de veces más pequeño que un protón. Si la cuerda vibrara de otra manera se manifestaría como un neutrino. O como un quark. "Pulsando" la cuerda apropiada, con la fuerza y de la manera adecuada, permitiría "obtener" cualquiera de las partículas subatómicas conocidas.
Se podría decir así que todas las partículas del universo pueden ser imaginadas como las diferentes vibraciones de una cuerda. Las «armonías" de la cuerda son las leyes de la física. Las cuerdas interactúan partiéndose y volviéndose a unir, creando de este modo las interacciones que vemos entre electrones y protones en los átomos. Mediante la teoría de cuerdas, es posible reproducir todas las leyes de la física atómica y nuclear y, las «melodías" que pueden escribirse sobre las cuerdas corresponden a las leyes de la química. El filósofo y naturalista alemán Hermann Keyserling apuntó: "En las leyes de la formación irracional de los cristales está contenida toda la música". El violinista Yehudi Menuhin dijo: "La música crea orden a partir del caos, porque el ritmo impone unanimidad sobre lo divergente, la melodía impone continuidad sobre lo inconexo, y la armonía impone compatibilidad a lo incongruente". El universo
puede ser imaginado, ahora, como una sinfonía de cuerdas. Una enorme y hermosa Sinfonía Cósmica.
Cuerdas y membranas
La teoría de cuerdas no sólo explica las partículas de la teoría cuántica sino que también explica la teoría de la relatividad de Einstein: la vibración más grave de la cuerda puede ser interpretada como un gravitón, la partícula o el "cuanto de gravedad". Al calcular con esta teoría las interacciones de los gravitones "se encuentra" la teoría de la gravedad de Einstein expresada en forma cuántica. Cuando la cuerda se rompe y toma una forma distinta impone restricciones a nuestro espacio - tiempo. Al analizar estas restricciones vuelve a aparecer la teoría de la relatividad general de Einstein. La teoría de cuerdas explica con naturalidad la teoría de Einstein sin "trabajo adicional".
Edward Witten, famoso físico y matemático estadounidense -considerado el principal responsable de la teoría de supercuerdas, la segunda revolución de la teoría de cuerdas-, ha dicho que si Einstein no hubiera descubierto la relatividad esta podría haber sido derivada de la teoría de cuerdas. La relatividad general, en cierto sentido, "sale gratis". Esto, por sí solo, constituye uno de los grandes méritos de esta teoría.
Además, en lugar de "ir hacia delante" en la física como hicieron Einstein, Plank, Schrödinger, Bohr, Pauli, Dirac o Heisenberg; partiendo de imágenes simples, evolucionándolas, y desarrollando nuevas teorías y modelos que explicaran los fenómenos que ellos observaban en la realidad; con la teoría de las cuerdas se puede ir "hacia atrás" y derivar -"sin esfuerzo"- las mismas leyes y ecuaciones que obtuvieron todos estos físicos geniales; como si todos sus logros no fueran más que una consecuencia natural de esta nueva teoría. De aquí que exista cierta esperanza que la teoría de las cuerdas sea la famosa "Teoría del Todo"; teoría a la que el propio Einstein y Stephen Hawking dedicaron el fin de sus vidas; sin éxito.
Si la teoría de cuerdas se probara correcta, el universo podría ser música cósmica resonando a través de un hiperespacio de once dimensiones. Gottfried Leibniz dijo: "La música es el ejercicio oculto de aritmética de un alma que no es consciente de que está calculando". ¿Podría ser Dios, entonces, un alma que no es consciente de estar calculando?
El «Gran Compositor»
En este nuevo vocabulario las leyes de la física no son más que las leyes de la armonía que pueden ser escritas para cuerdas y membranas, y las leyes de la química las melodías que uno puede tocar con estas cuerdas. El universo, una sinfonía de cuerdas. Y la «Mente de Dios» de la que Einstein escribió con tanta elocuencia, música cósmica que resuena en un hiperespacio de once dimensiones. ¿Se escuchará la misma sinfonía en todos los multiversos? En otras palabras, las leyes de la física, ¿son las mismas para cada multiverso? Además, surge, otra vez, la misma pregunta de siempre: si el universo es una sinfonía de cuerdas, entonces, ¿existe un «Gran Compositor»?
Lo maravilloso y hermoso de todas estas abstracciones y construcciones físicas y matemáticas es que siguen ganando complejidad filosófica al tiempo que aportan distintas imágenes sobre las diversas posibilidades de la realidad, aunque todas sigan sin responder "la gran pregunta". Santo Tomás de Aquino apelaba a la «Causa Primera»; la teoría cuántica de Bohr requería de un «Gran Observador» que hiciera colapsar las funciones de onda; la teoría de las cuerdas nos lleva a la idea de un «Gran Compositor» que toca una sinfonía -o muchas- en infinitos multiversos.
Pasaron quinientos años desde la revolución filosófica y conceptual de Copérnico; trescientos desde la de Newton; cien años desde la revolución de los cuantos de energía y menos de setenta años desde la aparición de la teoría de cuerdas. Y aún la pregunta fundamental sigue en pie. Quizás tenía razón Max Planck cuando afirmó que "La ciencia no puede resolver el misterio definitivo de la Naturaleza. Y es porque, en último término, nosotros mismos somos parte del misterio que intentamos resolver".
Aún sin respuestas definitivas, debemos seguir buscando. Como dijo Steven Weinberg -premio Nobel de física -: "El esfuerzo por comprender el universo es una de las pocas cosas que eleva la vida humana por sobre el nivel de la farsa y le imprime algo de la elevación de la tragedia". Nada hace más valiosa nuestra vida que seguir intentando alcanzar alguna forma de comprensión y el buscar alzarnos por sobre la naturaleza transitoria de lo cotidiano.