¿Qué es la Teoría de Cuerdas y cómo se la define?

Evelyn Maitee Marín
Ingeniera Industrial, MSc en Física, y EdD

La Teoría de Cuerdas es un planteo físico que intenta conciliar la teoría de la relatividad general y la mecánica cuántica en un único modelo que contenga y describa todas las fuerzas fundamentales de la naturaleza. En esta teoría, las partículas elementales no son partículas puntuales, como indica el modelo estándar de la física, sino que representan “cuerdas” o “filamentos” de dimensión infinitesimal que vibran en el espacio-tiempo.

El nombre de la teoría se basa en el supuesto que las partículas fundamentales son objetos unidimensionales que se asemejan a cuerdas, los cuales oscilan a diferentes frecuencias, lo que determina la masa y el tipo de partícula que representan.

Esta teoría se originó aproximadamente a finales de los 60’s y fue desarrollada por varios físicos, incluyendo Gabriele Veneziano, Yoichiro Nambu, Leonard Susskind, John H. Schwarz y Michael Green, entre otros. Sin embargo, las principales publicaciones se comenzaron a generar por Jöel Scherk y John Henry Schwarz alrededor de 1974. Los mencionados científicos estaban buscando una manera de reconciliar la teoría de la relatividad general y la mecánica cuántica, y llegaron a la idea de que las partículas elementales eran en realidad cuerdas que vibraban en el espacio-tiempo en lugar de partículas puntuales. A lo largo de las décadas siguientes, la teoría de las cuerdas ha sido objeto de mucha controversia y debate en la comunidad científica.

La base de la teoría de las cuerdas es la idea de que toda la materia y fuerzas fundamentales del universo son el resultado de la vibración de estas cuerdas.

Características

Algunas de las características y premisas de la teoría de cuerdas incluyen:

• Las partículas elementales son en realidad cuerdas unidimensionales que vibran en el espacio-tiempo.

• Las características de estas cuerdas (como su longitud y tensión) determinan las propiedades de las partículas que generan.

• Los diferentes modos de oscilación de estas cuerdas podrían explicar la existencia de todas las partículas elementales conocidas, incluyendo los bosones y los fermiones.

• Involucra múltiples dimensiones extra-espaciales, además de las cuatro dimensiones que experimentamos en nuestra realidad cotidiana.

Esta teoría, o denominada por algunos científicos, hipótesis, se basa en modelos matemáticos que son extremadamente complejos y se derivan de la mecánica cuántica, la relatividad general, la geometría diferencial y la topología.

Es importante destacar que estos conceptos que se asocian con la teoría, siguen siendo objeto de investigación y, por lo tanto, es posible que se modifiquen los modelos y ecuaciones matemáticas utilizadas a medida que se obtengan nuevos descubrimientos y se realicen nuevas investigaciones.

La teoría de cuerdas no proporciona una explicación completa del origen del universo, ya que se centra más en la naturaleza fundamental de la realidad y de las partículas elementales. Sin embargo, es compatible en cierta medida con la teoría del Big Bang, en la explicación de fenómenos como la inflación cósmica, que es un período de expansión acelerada que se produjo en los primeros momentos del universo, y la formación de estructuras a gran escala.

Desafíos y críticas

La teoría de cuerdas ha sido objeto de muchas críticas y detractores a lo largo de los años, y algunos de los argumentos se relacionan con los siguientes aspectos:

• Falta de evidencia empírica: a pesar de décadas de investigación, la teoría de cuerdas aún no cuenta con evidencia empírica suficiente para confirmar su veracidad.

Complejidad matemática: esta teoría es extremadamente compleja desde el punto de vista matemático, lo que la hace difícil de comprender para la mayoría de las personas.

Inconmensurabilidad: es inconmensurable con la física estándar, lo que significa que no se pueden llevar a cabo experimentos para comparar y establecer relaciones entre las dos teorías.

Multiversos: su fundamento implica la existencia de múltiples universos y es difícil para algunas personas aceptar esta idea.

Dificultad para hacer predicciones: debido a su complejidad, la teoría de cuerdas es difícil de utilizar para hacer predicciones precisas sobre fenómenos físicos observables.

Estas son solo algunas de las críticas e inconvenientes que se han presentado en contra de la teoría de cuerdas. A pesar de estos desafíos, la investigación en esta área continúa, y muchos científicos creen que podría ser la clave para la unificación de la física.

Campos de aplicación

La teoría de cuerdas se aplica en campos como la física de alta energía, la cosmología y la física teórica. También tiene implicaciones en la física de partículas, y la gravedad cuántica. Además, ha sido utilizada para estudiar la física de los agujeros negros y su entropía.

Por un lado, la teoría de cuerdas puede resolver algunas de las cuestiones más fundamentales de la física, como la reconciliación entre la teoría de la relatividad general y la mecánica cuántica. Su filosofía es compatible con la existencia de múltiples dimensiones y universos paralelos, lo que se ha convertido en una de las áreas más activas en investigación en la cosmología teórica.

Por otra parte, la hipótesis en la que se basa este modelo también ha dado lugar a un gran número de avances en la física más allá de la cosmología, como por ejemplo en la teoría de la materia condensada y la de la información cuántica, entre otros campos.

La cosmología es una de las áreas donde la teoría de las cuerdas ha tenido una significativa participación en recientes décadas.

 
 
 
 
Por: Evelyn Maitee Marín. Ingeniera industrial con maestría en Ciencias aplicadas de Física y doctorado en Ciencias de la Educación. Profesora de la Universidad del Zulia.

Art. actualizado: Marzo 2023; sobre el original de marzo, 2023.
Datos para citar en modelo APA: Marín, E. M. (Marzo 2023). Definición de Teoría de Cuerdas. Significado.com. Desde https://significado.com/teoria-de-cuerdas/
 

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