Los dos lazos rotos en la teoría de cuerdas

La teoría de cuerdas ha sido la esperanza de la física teórica durante décadas. Desde la primera revolución, en los años ochenta, con las famosas cinco teorías, y la segunda revolución, en los noventa, en la que las cinco teorías se fusionaron en una teoría mayor, conocida como teoría M, la teoría de cuerdas, luego llamada supercuerdas, ha ido perdiendo impulso.

Enormes cantidades de recursos humanos y materiales no han trascendido de ideas complejas no verificables, falta de predicciones, y una crítica cada vez mayor de algunos físicos de renombre, como Lee Smolin, que hizo un análisis muy bueno hace años ya en «Las dudas de la física en el siglo XXI«, una lectura muy recomendable. Traigo también un vídeo de este excelente físico donde habla con gran detalle y de forma clara sobre el tema.

Todo esto está muy bien, pero ¿cuáles son los elementos que provocan que la teoría de cuerdas esté perdiendo el impulso que tenía? Dejando aparte esa acusación de pseudociencia que cada vez más se le atribuye. Dos son esos elementos: la escala de Planck, y la supersimetría. Vamos a ver qué son cada una de estas ideas, y por qué imposibilitan que la teoría de cuerdas siga siendo considerada como una alternativa a teoría unificadora.

La escala de Planck consiste en una serie de valores que buscan un límite a lo «más pequeño». Por «pequeño» entenderemos el tiempo, la longitud, la masa, la carga eléctrica y la temperatura. Valores que no pueden ser menores, o si lo son, se ven afectados por fenómenos como la gravedad cuántica. Es decir, algunos de estos valores, o todos, no tienen necesariamente que ser los mínimos posibles, pero sí son los mínimos en los que teóricamente se podría operar sin que los efectos gravitatorios distorsionen los resultados, o bien no pueden existir valores intermedios. Un ejemplo es el tiempo de Planck, que es aquel en el que tarda un fotón en recorrer la distancia marcada por la longitud de Planck. Dada una longitud, entre un instante y el siguiente podremos medir en un fotón si ha recorrido una distancia de Planck, nunca un valor intermedio.

¿Qué tiene todo esto que ver con la teoría de cuerdas? Mucho. La teoría de cuerdas trabaja, para su diseño de las cuerdas como elementos unidimensionales vibracionales, con estos valores de Planck. Matemáticamente, el universo de la teoría de cuerdas trabaja a escalas muchos factores por debajo del límite físico alcanzable práctico. Es decir, no se pueden crear instrumentos que puedan físicamente medir estos valores, porque estos valores son tan pequeños que cualquier intento de medición se ve abocado a errores de escalas muy superiores. Sería como querer medir la distancia entre los ojos de un ser humano con un metro cuya unidad mínima fuese el kilómetro.

¿Significa esto que la teoría de cuerdas es falsa? No necesariamente. Pero, además de la complejísima estructura matemática que la sostiene, y que requiere de diez dimensiones físicas y una dimensión temporal, se da que esas dimensiones adicionales están enrolladas consigo mismas a distancias de Planck. Luego, verificar la existencia de esas dimensiones adicionales se torna una tarea imposible.

La ciencia tiene un precepto básico: no importa lo impresionante que pueda parecer una teoría; si no puede demostrarse empíricamente, no puede aceptarse dicha teoría. En los últimos cuarenta años, muchos físicos han pretendido que la teoría de cuerdas sea aceptada como real, cuando se están saltando ese precepto básico. Nadie niega que el universo podría ser como explican. Pero pueden crearse muchas otras explicaciones alternativas que no sean verificables, y eso no las haría buena. Si en este momento un físico crea una teoría impresionante pero no verificable, nadie atenderá a esa teoría ni la tomará en cuenta.

¿Por qué sin embargo se acepta la teoría de cuerdas? Porque ha habido y hay muchos intereses económicos, sociales y de control que se han creado alrededor de los defensores de esta teoría, que ha generado una especie de pseudociencia, con defensores protegiendo la teoría a toda costa, y creando dos bandos: los de los creyentes, apoyados económicamente y con influencias, y los no creyentes, que eran abandonados sin soporte. Esto lo explica muy bien el libro de Lee Smolin que he referido arriba, él da datos muy precisos y concretos de todo esto.

Hay otro elemento, además, que en los últimos años ha ido tumbando la teoría de cuerdas: son las partículas supersimétricas. Se conocen con este nombre un grupo de partículas que serían iguales a las que ya conocemos actualmente, pero que se encontrarían en escalas de energía muy superiores. De ahí el nombre de supersimétricas. Super por superiores, simétricas porque son equivalentes en sus propiedades a las partículas actuales.

¿Qué ha ocurrido? El LHC del CERN, el famoso acelerador de partículas, lleva tres años trabajando a plena energía, tomando millones de datos de las colisiones generadas, y de los resultados obtenidos por los distintos sensores del instrumento. A esas escalas de energía, y según la teoría de cuerdas, era concebible detectar algunas de esas esquivas partículas supersimétricas, aunque fuesen trazas de las mismas. ¿Qué ha sucedido? A día de hoy, todavía no se han dado resultados de la medición de ninguna de esas partículas. Ni una sola. Los físicos saben que la teoría de cuerdas requiere necesariamente de la supersimetría para poder mantenerse. Si bien la escala de Planck no es medible, como se acaba de ver, la supersimetría sí lo es. Y, si esta no aparece, aquella no tiene por qué ser cierta. Si una parte de la teoría de cuerdas no funciona, no es factible que el resto sea coherente.

Recordemos que la teoría de cuerdas ha cambiado enormemente desde que se anunció hace cuarenta años. Yo he vivido y seguido esa transformación durante esos cuarenta años, y siempre tuve la esperanza de que se llegara a una conclusión. Pero no ha sido así. En los ochenta había cinco variantes de la teoría de cuerdas. En los noventa, en la llamada segunda revolución, las cinco teorías se vieron como casos especiales de una teoría mayor, lo que dio lugar a la teoría de supercuerdas (super porque crearon la idea de las partículas supersimétricas, no existentes antes). La teoría inicial de 26 dimensiones, que además tenía como partícula necesaria al taquión, una partícula hiperlumínica de masa imaginaria, dio lugar a otra teoría de nueve dimensiones espaciales y una dimensión temporal. Luego esta dio lugar a otra teoría de diez dimensiones espaciales y una temporal, llamada teoría M, donde el taquión ya no tenía cabida. Además, se creó el concepto de brana, una especie de manto de energía que conforman miles de millones de universos, y que interactíuan entre sí colisionando e interactuando entre sí.

Todo ello, incluidas esas misteriosas branas, forman parte de la especulación, de un modelo matemático sin ninguna prueba efectiva. La conclusión parece evidente: si no se da un nuevo impulso a la teoría de cuerdas, poniendo sobre la mesa datos concluyentes que verifiquen su existencia, mediante modelos físicos demostrables, y realizando predicciones reales, creíbles, y demostrables, habrá que concluir que la teoría no funciona, y que, aunque puede que algunos aspectos puedan ser de valor, la necesidad de crear otra teoría alternativa es más real que nunca.

Hoy en día, cada semana leo en diversas webs y blogs de ciencia el descubrimiento del siglo revolucionario en física que lo cambiará todo para siempre. Ideas que aparecen semanalmente y que serán el nuevo paradigma de la física. Ideas que llenan algunas páginas en blogs y redes sociales, para luego ser olvidadas. Los científicos han de publicar semanalmente o mensualmente, y la ciencia es lo que menos importa; lo que importa es conseguir clicks y publicidad, y la ciencia se debe dejar de lado. Esa ciencia que a veces tarda años en crear una nueva idea, ahora se requiere que en semanas un estudiante diseñe una nueva teoría, o le quitarán la beca. Hasta yo crearía una teoría fantástica para no perder una beca si fuese necesario. Pero eso no es ciencia; eso es supervivencia.

Dado ese contexto, pensar en crear teorías sólidas como alternativa a la teoría de cuerdas se ve difícil, muy difícil. Los científicos, y los gobiernos, deberían modificar ese modelo de trabajo, y volver al laboratorio, con fondos suficientes para años, incluso décadas, y dejar que los científicos trabajen sin presiones, sin prisas, y sin depender de una beca para sobrevivir. Así volverán a hacer ciencia, y podremos esperar tener una alternativa a la teoría de cuerdas.

O se hace eso, o seguiremos enredados en una madeja eterna de hilos sin ninguna forma de encontrar una salida. Hacer ciencia es crear teorías sólidas, basadas en el tiempo, en la verificación experimental, y en la reproductibilidad de los fenómenos. Todo lo demás es especulación. Y así nunca llegaremos a conocer los secretos más íntimos y escondidos del universo.

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