Sustancialidad conceptual de la Teoría de Cuerdas: una aproximación teológica

La verosimilitud de la física se basa en la elegancia de los experimentos que se han divisado. La evidencia encontrada ha dado sustento a esta área abstracta como es la física. La astronomía, y otras fuentes de conocimiento cosmológico, han avasallado y prolongado nuestra atención sobre los últimos movimientos de estos campos, los cuales, a su vez, pretenden tener una descripción eminentemente precisa del comportamiento de la naturaleza. Durante mucho tiempo, el conocimiento sobre el mundo exterior ha sido delegado a astrónomos, cosmólogos, astrofísicos, físicos, entre otros. El desarrollo titánico en cuanto a lo cognoscible se desarrolla linealmente, pese a que la física es dinámica, concisa y precisa. La teoría de cuerdas es especialmente predictiva, y pretende desentrañar los secretos de la estructura intrincada del universo. La complejidad de esta teoría se basa en un saber estrictamente matemático. La delegación del conocimiento a las matemáticas ha sido, en muchos casos, exitoso. Se sabe con precisión el comportamiento, por ejemplo, de la gravitación, pese a las leyes de Newton, al estándar de Kepler, y a la relatividad general de Einstein. Esta última (GRT), suplica el hecho de sostener un posible paso hacia una teoría unificada, es decir, una teoría que pueda encontrar, analizar y conceptualizar el origen de todo en una simetría matemática. Tal empresa fue el sueño de Einstein. El “Físico”, que por antonomasia se le denomina al Padre de la Relatividad, socavó las explicaciones del universo, e impuso, a través de las matemáticas e imaginación, un nuevo planteamiento, en donde el universo pasaba de ser estático a ser dinámico. La proposición de tal cosmovisión aceleró el paradigma al subscribir el tiempo como una dimensión más, y subyacente y coexistente al tiempo; Newton veía el tiempo como algo separado del espacio, pero Einstein desbarató tal concepción por medio de la Relatividad Especial y General. Desde que el ojo mortal traspasó los confines conocidos del cosmos, el universo no volvió a ser concebido de la misma manera. La figura de Galielo Galieli fue elemental en el proceso del desarrollo del cientificismo. Alternados los comienzos de la astronomía, subyacentemente crecía la física, la cual fue el cimiento abstracto de las evidencias concretas. El cientificismo tiene cimientos eminentemente metafísicos. La teoría de cuerdas tiene la responsabilidad de dar aclaratoria a muchas preguntas, tales como: ¿De dónde proviene el Universo, y hacia dónde va? ¿Por qué existe algo, en vez de nada? ¿Por qué todo es tal cual? Incógnitas como estás han resquebrajado sesos. Las soluciones a las infinidades de preguntas reposan en manos de la teoría de cuerdas.

Conformación atómica

La teoría de cuerdas, o como se denomina en inglés String’s theory, ha superado pruebas, y se pone al mando como la alternativa más segura y provechosa de la física. Las consideraciones de la teoría de cuerdas se entienden a partir de conceptualización matemática. Dado el factor de carencia de matemáticas, se sentará bona fide en el desarrollo teórico. Tal consecución de hechos está avalada por teóricos decentes que han navegado en el mundo de esta teoría. La pregunta crucial que podría abrir este escrito es: ¿De qué está hecho el mundo? La respuesta vaga sería: átomos. Tal cosa es cierta. Sin embargo, la ontología del universo despliega asuntos complejos para la mirada superficial del hombre, y por lo tanto el terreno de la metafísica es ampliamente aceptado aquí. La insistencia de la filosofía en este aspecto es objetivo: el método epistemológico que dará como fin y consecuencia última la respuesta a preguntas como: ¿Tiene el mundo un propósito, o el hombre clarifica el propósito de lo existente? La objetividad de la pregunta coloca la malla de incertidumbre, en donde el cúmulo de posibles respuestas pasará por un sesgo científico.

Desde Demócrito, se constató, aunque no experimentalmente, la existencia de unos “ladrillos” que conforman la materia. Tales “sub-estructuras” se denominaron átomos. Se dio por sentada la existencia de átomos. Aunque la proposición careció de observación en antaño, se constata la existencia de tales “ladrillos”. Aún más allá, la evidencia observada clarifica el hecho de que los átomos se pueden dividir. La indivisibilidad de los átomos quedó anulada, pese a lo encontrado. Se constató así que el átomo está conformado por electrones, protones y neutrones, partículas que conforman el átomo. Sin embargo, se avistó más allá, y se comprobó que el horizonte es aún más amplio: los neutrones y protones están conformados por sub-partículas llamadas “Quarks”. El electrón quedó ligado a un grupo de partículas fundamentales llamado “leptones”. El espectro es demasiado hondo, lo desconocido bastante atractivo e indeciso, y la limitación humana supera con creces. La conformación del átomo es como sigue1:

La estructura del átomo, tal como es aceptado, es como se divisa: protones y neutrones (centro de la órbita; puntos azules y rojos) conforman el núcleo del átomo. Mientras que el electrón, partícula de carga negativa, orbita alrededor del núcleo atómico. La conformación sustancial de una molécula dependerá del peso atómico, y la caracterización del átomo mismo. La estructura programada del átomo es análoga al sistema solar, siendo el sol el núcleo que coloca en marcha la órbita de los planetas. Las cargas atómicas (Protón: carga positiva; Neutrón: no tiene carga; Electrón: carga negativa) ocasionan un repele, y de ahí que la conformación de partículas atómicas este distribuida de la manera graficada.

Ahora, se ha dicho que, a su vez, los protones y electrones están compuestos de partículas aún más pequeñas. Tales se han denominado “quarks”. Estos conforman solamente el núcleo atómico; el electrón carece de quarks, ya que hace parte de una sociedad llamada “leptones”. Tal consentimiento está graficado de la siguiente manera2:

Se puede observar que, en caso del Protón, está conformado por “quarks”. Allí la imagen subscribe los “gluones” (o Gluons en inglés), los cuales son “cuantos”, o sea, paquetes de energía en los cuales se manifiesta la Fuerza Nuclear Fuerte. Tal fuerza hace “orbitar” los quarks dentro de su naturaleza, o controla la manifestación radiactiva. La ilustración siguiente pone de manifiesto una estructura meticulosa del átomo3.

Modelo Estándar

El modelo estándar es una dinámica física que cumple con los requisitos necesarios de brindar conocimiento sobre la información atómica. El modelo estándar codifica la información precisa que contiene el átomo. Tal modelo es utilizado en el campo de partículas elementales, por cuanto fue precursor de la originalidad simétrica en el comportamiento de la materia. El modelo estándar trabaja sobre las partículas fundamentales, y las fuerzas que actúan en ellas. Si bien es sabido, la analogía universo-muralla es útil en este eje de ideas. Por experiencia cotidiana, se conoce que una muralla es la conformación entre ladrillos y cemento. Tal cual es el universo: los ladrillos del universo son 12, los cuales se dividen en 6 quarks y 6 leptones que, a su vez, se dividen en electrón, muón, tauón, y tres neutrinos. A su vez, el “cemento” del universo son las leyes de la naturaleza: gravedad, electromagnetismo, fuerza nuclear fuerte, y fuerza nuclear débil. A su vez, tales fuerzas están compuestas por “cuantos”, los cuales son paquetes de información en que se manifiestan las diferentes fuerzas. Por ejemplo, el cuanto de la gravedad es el gravitón; electromagnetismo se manifiesta a través del fotón; la fuerza nuclear fuerte se produce por medio de gluones; la fuerza nuclear débil se muestra gracias a los bosones W+, W-, y Z. Lo conocido del universo es más misterioso de lo que parece. Aunque tales partículas fundamentales y fuerzas han sido detectadas en la naturaleza, aún se ignora muchas de sus manifestaciones, tanto a escala subatómica como macroscópica.

La gravedad, o fuerza gravitatoria, es una constante de la naturaleza, representada por la letra “G”. Es la fuerza más abundante en el universo. Donde haya masa hay gravedad, pues es la manifestación de la distorsión del espacio-tiempo. Hasta la materia oscura o exótica plantea la gravedad, porque, aunque la materia ordinaria no la conforma, aun así, causa distorsión en la tela espacio-temporal, y además se encuentra en los surcos de las galaxias y otros objetos estelares. Ahora, el electromagnetismo y las fuerzas nucleares pasan la prueba de suficiencia cuando se estudia la materia subatómica. Sin embargo, la insistencia por introducir la gravedad como un componente más para desarrollar la materia subatómica a escala macroscópica ha sido interminable. El modelo Estándar puede explicar la interacción de la materia con la fuerza electromagnética y las dos fuerzas nucleares, pero allí la gravedad no tiene trono. La gravedad en la cuántica no parece tener terreno. Ante tal perspectiva, ¿cómo se puede explicar la materia subatómica en relación a la gravedad? Muchos han planteado la así llamada “búsqueda la teoría cuántica de la gravedad”, o en su caso máximo, una teoría unificada. Sin embargo, aun reposa la pregunta en el umbral de lo desconocido: ¿Se podrá explorar una teoría cuántica de la gravedad?

Teoría de cuerdas

¿Cuál es la idea central de la teoría de cuerdas? El universo está hecho de cuerdas. La manifestación de las distintas partículas fundamentales se da a través del movimiento de las cuerdas. La idea es precisa y conceptualmente fácil. Por ejemplo, un quark tal cual como se concibe según el modelo es netamente estático; la teoría de cuerdas dice que, teniendo como ejemplo el quark, tal partícula fundamental no es un punto estático, sino una “cuerda vibrante”, que, a su vez, oscila, es dinámico, se contrae, pero también se estira, tiene una forma precisa, pero también se tuerce. Según Michio Kaku, teórico en la construcción de la teoría de cuerdas, cada cuerdita mide 10-33 cm. Tal mediación es ínfimamente microscópica. Para identificar qué partícula fundamental se ha detectado, se aspiraría saber por medio de su comportamiento. Así se llegaría a un acuerdo: una teoría unificadora, teoría final, teoría M, es decir, ¡una grandiosa teoría del todo!

La unificación de la mecánica cuántica y la relatividad general de Einstein, se podría decir, es una de las principales búsquedas de la actualidad. La urgencia por reconocer la eficiencia de la teoría es ingente. Tal efervescencia levanta un mar de incertidumbre que algunos ha considerado la teoría de cuerdas como la teoría final, que no necesita ser demostrada. La emisión de vibración en las cuerdas clarifica qué partícula fundamental está manifestándose. De esta manera, como se presenta analógicamente, el universo es la sinfonía, en donde se presenta el arte y magnificencia de la música. las leyes de la naturaleza, la cuales gobiernan el cosmos, y por extensión interactúan con la materia, son como la armonía, o sea, el marco del cual se guía la sinfonía para dar cabida a una excelsa melodía. Por último, la frecuencia de la armonía representaría las cuerdas, que con su comportamiento aleatorio divisan la clasificación de partículas fundamentales. La unificación es la máxima tarea que se está llevando a cabo. En todas las universidades del mundo hay un afán recíproco por querer transformar el mundo de la naturaleza, teniendo la capacidad para enfrentar el comportamiento del universo en una sola teoría.

Al principio de la edificación de tal teoría se postularon 5 teorías de cuerdas. El desarrollo de tal teoría no sería fácil teniendo 5 enérgicas, intrigantes y poderosas formulaciones. Se postuló una idea, a partir de las teorías de cuerdas, la cual presentaba una cosmovisión en cuanto a dimensiones se refiere. Las teorías predecían que las cuerdas deben oscilar en un número de 10 u 11 dimensiones. La lucha por clarificar el número de dimensiones quedó terminada cuando la onceava dimensión se puso fin a la desesperada lucha por escoger cuál de las 5 teorías de cuerdas era la adecuada. En verdad, las teorías encajaban perfectamente presentando una visión clara y bellísima cuando se relacionaban con la onceava dimensión. Fue así como se escogió el número de dimensiones en las cuales oscilarían las cuerdas. Además de las 4 que conocemos (3 espaciales y 1 temporal), existen 7 más, en donde las cuerdas protagonizan el actuar de la sinfonía universal. Las dimensiones que conocemos, las 4 espacio-temporales, no fueron perjudicadas al añadir 7 dimensiones más. Fue a partir de las ya conocidas que las investigaciones se dispararon. Fue Edward Witten, físico teórico de Princeton, quien lidió con las 5 teorías diferentes que había, al postular que las 5 teorías eran un reflejo de la misma, y que apuntaban hacia la misma noción.

Una de las clarificaciones que pusieron a la teoría de cuerdos como “verosímil” fue la debilidad de la gravedad aquí en la tierra. La gravedad nos atrae a la tierra, y de igual manera a todo objeto. Su permanencia en la tierra es constante gracias a que la gravedad tira hacia abajo. Ahora, se sabe que la gravedad es la fuerza que invade el universo, y que su atracción gravitacional es demasiado fuerte, entonces, ¿cómo pues es tan débil aquí en la tierra, siendo que al levantar un objeto se viola consecuentemente la gravedad? Desde el sentido no experimental y común, la gravedad es muy débil, al menos aquí en la tierra. La teoría de cuerdas resuelve tal complejidad con inmediatez: la gravedad es débil porque se distribuye en las 11 dimensiones, teniendo a la onceava dimensión como la portadora de la carga de gravedad más activa, y disminuyendo así hacia las dimensiones descendentes. Tal cual es, en teoría de cuerdas, la respuesta apreciada en cuando al fenómeno de la debilidad gravitatoria aquí en la tierra. Una de las cosas que diferencian al Modelo Estándar con la Teoría de cuerdas es precisamente la gravedad: el Modelo Estándar prescinde de la gravedad, mientras que la Teoría de cuerdas exige la presencia de la gravedad.

La postulación de múltiples universos desde la teoría de campo unificado no es escandalosa. Aunque la demostración de la existencia de otros universos es prácticamente nula, no se cierra la posibilidad de que la naturaleza nos imprima destellos de existencia de estos. La teoría, en su máxima extensión, lidia perfectamente con la relatividad general de Einstein y con la mecánica cuántica. La teoría de cuerdas unifica el microcosmos con el macrocosmos. Todo el universo explicado en una teoría. Ahí, como dijera Hawking, “conoceríamos la mente de Dios”. Einstein proclamó que le gustaría conocer los pensamientos de Dios de un modo matemático. Tal sueño se está construyendo a través de la introducción de la teoría de cuerdas.

Una mirada desde la teología

Al hablar de la naturaleza debe hacerse desde la mirada divina. Conocer a Dios desde la matemática lo hace un arquitecto ordenado del universo. Galileo reflexionaba cuando decía que las matemáticas son el lenguaje de la naturaleza. Dios es catalogado por revelación (ya sea general o especial) como el arquitecto esplendoroso, inteligente y dinámico de todo cuanto existe. Unificando la teoría de cuerdas con la noción de un Dios pre-existente a la materia, partiríamos del hecho de que Dios puso “en el principio” puso armonía al universo haciendo sonar las cuerdas. El tejido del espacio-tiempo fue formación de su providencia divina; allí las estrellas destellan su energía, y dan luz a espacio ininterrumpidos por la oscuridad. De allí también vienen los agujeros negros y cuásares. El sol implanta luz sobre lo animado, haciendo de este mundo algo colorido, dado el hecho de la composición de la luz. La teoría de cuerdas es una vislumbre de la mente de Dios, siendo la matemática el lenguaje crucial de la naturaleza. Por tan razón, Dios es el maestro que toca las sinfonías del universo, poniendo en marcha las cuerdas, y sus manifestaciones a modo de la naturaleza misma. El siguiente esquema ayudará a conceptuar lo que se ha dicho desde la teología.

Autor: Richard A. Bolaños C. | Dedicado a: Familia Mejía Flórez, a quienes tengo la exitosa experiencia de haberlos conocido. Medellín, Colombia
Febrero, 2017


Fuentes

  1. http://www.publishyourarticles.net/eng/articles2/the-structure-of-atom-explained/2576/
  2. https://produlations.wordpress.com/tag/elements/
  3. http://slideplayer.com/slide/7477906/