Cosmos raro (primera vuelta)

Lo primero, contar algo de este blog. Lo escribo mientras aprendo. Y así lo uso como memoria. Y espero que a ti te sirva también. Porque soy un tipo muy normalito. Y si me ha gustado o impresionado una idea, seguro que a miles también. En el fondo, ese es el concepto motor de este blog. No es sólo de apoyo a las clases, o para los alumnos. Es para comunicar qué aprendo. A vosotros y a mí mismo.

Pues hay una idea que me ha llamado mucho la atención. Desde hace tiempo. El antes del origen del cosmos. Y el por qué de ese origen.

Parte de esa respuesta está en Investigación y Ciencia de enero de 2008. Y tiene que ver con Ciencias Naturales, claro está. Pero jamás, jamás, la verás aparecer por clase. Es un tema que sólo damos muy de refilón, en algún momento de 1º de ESO y de 1º de Bachillerato: cosmología. Y el refilón es cuando decimos Big Bang. Que es el cómo. Pero hay mucho detrás del Big Bang. Literalmente. Detrás. Y antes.

O no. Porque todo lo que podemos hacer al respecto es especular. Pero no especular en el sentido al que estamos acostumbrados en el vocabulario de todos los días. Cuando un cosmólogo especula, tiende a hacer cosas muy serias. Parte de un “¿Y si fuera así?”. Sigue con unas matemáticas de impresión. Y si le salen resultados medianamente serios dice un “Pues va a ser que pudiera ser”.

Vale. A cualquier científico se le puede ir la pinza. Como cuenta de modo muy bonito Miguel Ángel Sabadell en Público. O creerse lo que ha descubierto más allá de lo que es sano y saludable, más allá de su ámbito de aplicación. Como explica muy bien, en su blog Ecos del futuro (¡qué buenos ratos paso leyéndolo!) Pedro J. Hernández.

Pero pongamos que alguien que publica en Investigación y Ciencia, revista por invitación, no es un don nadie. Desde luego no lo son Cliff Burgess o Fernando Quevedo.

Así que vamos a mirar sus ideas. Te cuento. Tú ten calma. Porque te voy a contar cosas raras.

¿Te parece pequeñito un Universo de 46.000 años luz de radio? Así es el nuestro. Pues posiblemente sea sólo una pequeña parte de algo más, mucho más grande. Llamado Multiverso. Que engloba muchos universos individuales, separados del nuestro, pero que pueden influirnos. La idea de que el Multiverso pueda existir, de que haya más dimensiones aparte de las tres espaciales que nos son familiares, procede de una teoría, llamada Teoría de Cuerdas.

La Teoría de Cuerdas es una construcción matemática que intenta unificar las leyes que gobiernan lo que sucede en el mundo subatómico (Mecánica Cuántica) con las que gobiernan lo macroscópico (Relatividad General). Que, por ahora, son incompatibles entre sí. Eso es algo que trae de cabeza a los físicos. ¿Cómo pueden ser ciertos, a la vez, resultados contradictorios, pero ambos válidos? Es una vieja aspiración de la ciencia que todos los fenómenos físicos se puedan explicar con las mismas ecuaciones, con el mismo lenguaje matemático. Algo así como explicar muchos fenómenos con un mismo hecho. Algo así como explicar calor, temperatura, presión, reacción química, etc., mediante el mismo fenómeno: choque de moléculas.

A esta aspiración se le llama Teoría del Todo. Lo que no está claro es que se pueda lograr.

Sin embargo, se ha avanzado en esta línea. En el siglo XIX se logró explicar, mediante las mismas ecuaciones, la electricidad y el magnetismo. Y luego, en 1968, se incluyeron otras dos fuerzas, la nuclear fuerte y la nuclear débil, que tienen lugar sólo en el núcleo de los átomos. La mecánica cuántica fue el marco matemático que lo consiguió. Pero nunca se ha logrado incluir en esas ecuaciones a la gravedad. Que tiene las suyas propias: se llaman Relatividad General. Y que, a su vez, nunca han servido para explicar electricidad, magnetismo, fuerza nuclear fuerte y fuerza nuclear débil.

Pero estamos atascados. Desde 1968.

Bueno, atascados no. Se han hecho muchos avances teóricos. El más prometedor la Teoría de Cuerdas. Que tiene unas ecuaciones que prometen unificar todo, como ya te dije. Pero que complican el mundo enormemente. Convierten nuestro universo en una cosa muy rara. Y tiene el inconveniente de que no se puede comprobar experimentalmente. No ha producido predicciones verificables. Todavía.

La Teoría de Cuerdas se acerca a la Unificación, a un mismo sistema de ecuaciones para gravedad y las demás fuerzas. Siempre que se haga una “pequeña” operación matemática. Meter más dimensiones en nuestro mundo. Además de largo, ancho y alto. Es inútil. No intentes imaginarlo. Marea. Es como tratar de observar la habitación en la que estás desde todos los puntos de vista a la vez. Y eso sólo para la primera dimensión adicional. La Teoría de Cuerdas mete un total de 9 (6 más). A la que hay que añadir el tiempo. Total final, 10 dimensiones. De 6 de ellas no tenemos ni idea.

¡¡¡Uf!!! 🙁

Que el Universo nos parezca tan raro es normal. Nuestro cerebro está preparado para habérselas con fenómenos propios de la sabana africana, donde prosperaron nuestros ancestros. No deja de ser increíble que con esa herramienta hayamos llegado donde hemos llegado. Pero también tiene limitaciones. Nos cuesta entender lo que no vemos. Para eso tenemos los experimentos y las matemáticas. Hay que poner a prueba una teoría tan rara.

Pero mientras logramos llegar a las energías que requiere estudiar qué sucede en el mundo subatómico, el lugar donde podemos comprobar la Teoría de Cuerdas, podemos ir construyendo más matemáticas. Y comprobar si hay fenómenos que se pueden explicar mediante ella. Hasta el día en que llegue la prueba de fuego, podemos entretenernos imaginando.

Así, hay gente como Burgess y Quevedo. Gente que imagina. Ellos han explorado la posibilidad de que la Teoría de Cuerdas explique algo que sucedió, pero que no se conoce bien el por qué: la inflación. No se refiere a la inflación económica, sino a una etapa de la historia temprana del Universo en la que se expandió muy rápido. A mucha mayor velocidad de lo que lo hace hoy. Más o menos, se hizo 1026 veces mayor en 10-33 segundos.

Para que me entiendas.

10.000.000.000.000.000.000.000.000.000 de veces mayor en 0’000000000000000000000000000000000001 segundos.

Algo así como si hoy 1 mm se convirtiera en ¡10 mil billones de billones de años luz!. Y todo eso ¡ya!

Pero en el Universo, cuando sucedió la inflación, no existían todavía los milímetros. Era unas 1010 veces menor. O sea: 10.000.000.000 veces menor (diez mil millones de veces). Así que, nada más nacer, el Universo ya tenía unos mil millones de años luz. Pero todavía no existía la luz. El Universo estaba vacío. Se llenó después.

La inflación es una de esas cosas que resuelve un problema (en realidad varios) y crea otro. Con la inflación podemos explicar bastante bien la estructura del Universo. Las galaxias salen de una manera bastante fácil en un universo inflacionario (si no, no). Y está bastante bien apoyada por observaciones (los datos que se obtienen mirando concuerdan un día sí y otro también con la idea de que hubo una inflación). Pero está el interrogante de cómo sucedió, qué fuerzas la pusieron en marcha. Ahí es donde entran Burgess y Quevedo.

Veamos primero que es una cuerda y una brana. Una cuerda es un hilo de energía. Puede ser cerrado (si sus extremos se unen entre sí, formando un anillo) o abierto, si queda como hilo longitudinal. Solo que su tamaño es mínimo. Microscópico sería decir mucho. Tienen la longitud de Planck. Que es la longitud mínima para que el espacio lo notemos como es. A menor tamaño el espacio es muy, muy raro. Igual te pasa a ti; si te miro a escala atómica (fijándome en tus átomos) tu aspecto será muy extraño y no podré reconocerte. Pues tienen las cuerdas la Longitud de Planck, 10-35 m.

Y el mundo son cuerdas vibrando. Una cuerda vibra de una manera. Entonces sale un fotón. Si la misma cuerda vibra de otra manera. Entonces sale un electrón. ¿¡Cómo puede ser eso!? Imagina una guitarra. Cada cuerrda puede vibrar de manera que saca diferentes notas. O imagina que vives en un papel. Imagina que ese mundo-papel es atravesado por un botijo. Habrá un momento en que veas un círculo que se ensancha, ¿verdad? Es el botijo que va entrando en el papel. Pero terminarás viendo cuatro círculos separados (los dos del asa, el de la boca ancha y el de la boca estrecha) cuando el botijo termina por pasar a través de tu mundo-papel. Y tú no te puedes terminar de imaginar el botijo, ni que esas cosas separadas pertenezcan al mismo cuerpo. Pues igual le pasa a las cuerdas. Vibran, sí, pero en nueve dimensiones espaciales y una temporal.

Vibran raro.

Las branas son como las cuerdas, pero láminas (brana viene de membrana). El nombre de Teoría de Cuerdas está mal. La Teoría debería llamarse de Cuerdas y Branas. ¿Te acuerdas de que había cuerdas cerradas y abiertas? ¿Y de que las abiertas tenían sus extremos libres, sin unirse? Pues, en realidad, no están libres. Están unidos a una brana.

Bueno. Ya te he contado cómo es el mundo. Cómo podría ser. Cómo creemos que es. Cómo dicen las matemáticas que, probablemente, sea. Había pensado seguir, pero es mucho bocado para un plato. Lo divido en dos entradas. Otro día (pronto) te cuento lo que dicen Burgess y Quevedo. Que es muy raro.

Mientras tanto te dejo con unos vídeos. A mí me gustaron. Mucho. Pero son raros. Divertidos pero raros. Recuerda. En este blog encontrarás cosas que te servirán para las clases. Otras no. Esta es una de las que no. O sí.

No sé.

Tú dirás.

El Universo Elegante: El sueño de Einstein

%CODE1%

5 Replies to “Cosmos raro (primera vuelta)”

  1. Alfredo Moreno

    ¡Uff! Excelente post: te has superado. Espero impaciente la nueva entrega. Precisamente hace unos meses leí “El universo elegante” de Brian Green, pero no sabía que había hecho documentales para la televisión. Todo esto me recuerda a aquella frase que unos atribuyen al biólogo J. B. S. Haldane, y otros al físico Arthur Eddington: “Sospecho que el universo no sólo es más raro de lo que suponemos, sino más raro de lo que podemos suponer”.

    Responder
  2. Jorge Moya

    En realidad muy interesante vuestra apreciación de la Teoría de las cuerdas…. yo recién estoy adentrandome en esta teoría… me vi los 5 videos y despues llegue a vuestro blog, buscando información sobre la teoría de las cuerdas; Ok sigue adelante, asi vamos a aprender unos pocos más también… te escribo desde este Universo (creo) y la página que te puse es de mi Municipio, yo soy el Secretario Municipal en el Sur del Mundo. (También estoy en Facebook)
    Atte.,
    Jorge Moya Delgado

    Responder
  3. Imagen de perfil de José Luis Castillo

    ¡Hola Jorge!

    Gracias por tu comentario. Aunque no es mi tema, ni de lejos, me pareció que podía interesar a los alumnos tener una idea de lo raro que es esto. Mi intención no era ser exhaustivo. Ni siquiera era ser claro. Mi intención era ser raro. Para que se sorprendieran y se abrumaran, pero para que miraran con otros ojos las cosas normales.

    Anduve cerca de Cisnes hace un año. Bueno, cerca es un decir. Fue navegando de Puerto Natales a Puerto Montt y luego una semana por los alrededores y Chiloé. Y me recomendaron mucho hacer la carretera de los Andes. Lo tengo en la agenda para cuando pueda escaparme. Chile es un país enorme y precioso. Pero su gente, tu gente, lo es más. La hospitalidad, cuando estuve, fue magnífica.

    Un abrazo fuerte.

    Responder
  4. Pingback: Blog de José Luis Castillo » Big Bang facilito

  5. JOHN FREDY MEJIA

    hola como estan a mi me apasiona mucho esta tema ya las ecuaciones de la teoria de cuerdas muestras muestran el juego entre 11 dimensiones, es algo que me apasiona que todas las noches le trabajo a dicha teoria

    espero que muy pronto alguien se le ocurra algo novedoso y que haga avanzar la ciencia

    Responder

Deja un comentario si lo deseas. ¡Y gracias por leer! :)