¿QUÉ ES LA TEORÍA M?
M es el nombre de la teoría que pretende explicar todo el universo, desde las partículas elementales y los átomos hasta las galaxias y el big bang. ¿Por qué M, un título tan breve para un objetivo tan ambicioso? Hay varias acepciones posibles, según las preferencias del físico que lo justifica. La M de madre refleja la intención de ser el origen de todas las explicaciones o de contener las leyes primordiales de la física. La M de magia, misterio o milagro refiere, en cambio, al asombro que despiertan sus propiedades y su aparente capacidad de unificar todas las interacciones o fuerzas fundamentales de la naturaleza, una meta perseguida durante mucho tiempo y considerada quizás inalcanzable. La más modesta M de membrana ilustra ciertas características técnicas de la teoría.
¿En qué sentido pretende M explicar todo?
La física busca verdades universales sobre la naturaleza. Cuando estas verdades se encuentran, se trata de explicarlas apelando a principios más profundos, a verdades más fundamentales a partir de las cuales se puedan deducir las anteriores. Estas certezas más esenciales, a su vez, se tratan de entender recurriendo a razones todavía más básicas. Y así sucesivamente. Siguiendo las cadenas de explicación, desde la vida cotidiana hasta el mundo microscópico, varias de las preguntas más antiguas−¿Por qué el cielo es azul? ¿Por qué el agua es líquida y se evapora al hervir?−se han respondido en términos de las propiedades de los átomos y de la luz. Estas propiedades, por su parte, se deducen de sus componentes, las partículas elementales, cuyas propias peculiaridades se pueden deducir a partir de estructuras más simples. El punto inicial de todas las explicaciones es lo que se entiende por la teoría madre. Este reduccionismo o búsqueda de principios cada vez más elementales, más básicos, se ha dado en la física históricamente a través de unificaciones de teorías. La tendencia a la descripción unificada de fenómenos considerados previamente independientes, la búsqueda de principios aglutinadores, permitió a lo largo del desarrollo de la disciplina explicar más hechos que los contenidos originalmente en las partes que se intentaba amalgamar y se convirtió en la guía orientadora de la evolución de esta ciencia. La idea de encontrar un principio fundamental a partir del cual derivar las leyes del universo no es reciente. La humanidad ha buscado desde épocas muy remotas comprender las diversas manifestaciones de la naturaleza como diferentes aspectos de un mismo fenómeno (o conjunto de fenómenos). En Occidente, el origen de estas ideas se remonta a los presocráticos, quienes buscaban las explicaciones de todos los fenómenos naturales en términos de algún elemento fundamental: agua, aire, tierra o fuego. La primera teoría madre, elaborada por Leucipo y Demócrito en el siglo V a.C., postulaba que los constituyentes últimos e indivisibles de la materia eran los átomos. Esos átomos eran muy diferentes de los que conocemos hoy, pero hay una diferencia más importante entre aquellas teorías antiguas y la ciencia moderna: la actual exigencia de verificación experimental. Una explicación científica moderna debe contener una comprensión cuantitativa de los fenómenos. ¿Cuánto progresamos en el conocimiento de la naturaleza si aceptamos que el agua o los átomos son los constituyentes fundamentales de la materia, si no podemos calcular propiedades como la densidad, la resistencia o la conductividad eléctrica? Y por lo tanto, sin la capacidad de hacer predicciones experimentales, nunca podríamos comprobar si la explicación presocrática o la de Demócrito es la acertada. En la actualidad, los cuatro siglos de desarrollo de la física han permitido acumular gran cantidad de información y reducir drásticamente el número de principios fundamentales. Hoy sabemos que todos los fenómenos naturales, por más variados y diferentes que parezcan, se pueden explicar en términos de cuatro interacciones o fuerzas fundamentales: la gravitatoria, la electromagnética y las subatómicas fuerte y débil. Pero a pesar de haber logrado restringir tan abruptamente la complejidad del problema, todavía no se ha encontrado la teoría original, la que unifica estas cuatro interacciones fundamentales. Sólo hay algunos indicios que guían la búsqueda. Estas son las pistas que trata de organizar la teoría M y que nosotros intentaremos describir en este artículo. Como el tema es muy técnico, introducimos algunos conceptos e ideas que resultan necesarios a través de una breve historia de la física. Este recorrido histórico, con especial atención a las unificaciones logradas, nos ayudará a explicar por qué la búsqueda de la teoría madre se realiza en el contexto de la física de altas energías. En la segunda parte describimos la teoría M, indicando sus logros y debilidades y resumiendo la manera en que resuelve los problemas que presentan teorías previas...
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