El Hiperespacio y la Teora del Todo

Qu se extiende ms all de nuestras 4 dimensiones?

Michio Kaku Cuando era nio sola visitar en Jardn de TJapons en San Francisco. Pasaba horas fascinado por la carpaque viva en un estanque poco profundo solo unas pulgadas bajolas azucenas, justo bajo mis dedos, completamente ajena alUniverso que haba sobre ella. Me haca a m mismo unapregunta que solo un nio podra hacer: Cmo sera ser unacarpa? Qu mundo tan extrao sera! Me imaginaba que elestanque sera como el Universo, un espacio de dosdimensiones. La carpa slo podra nadar hacia adelante y haciaatrs, y a izquierda y derecha. Pero imaginaba que el conceptode arriba, ms all de las azucenas, sera totalmente extrao aella. Cualquier cientfico carpa que se atreviese a hablar dehiperespacio, es decir, la tercera dimensin sobre el estanque,sera inmediatamente etiquetado como un chiflado. Me preguntoqu pasara si pudisemos bajar y capturar un cientfico carpa ysubirlo al hiperespacio. Pensaba en la maravillosa historia quecontara a los dems! La carpa balbuceara sobre unas nuevas eincrebles leyes de la Fsica: seres que podan moverse sin aletas.Seres que podan respirar sin agallas. Seres que podan emitirsonidos sin burbujas. Entonces me pregunt: Cmo podra uncientfico carpa conocer nuestra existencia? Un da que llova,pude ver las gotas de lluvia formar suaves ondas en la superficiedel estanque. comprend La carpa podra ver las sombras de lasondas en la superficie del estanque. La tercera dimensin podraser invisible para ellos, pero las vibraciones de la terceradimensin podran ser claramente visibles. Incluso la carpapodra sentir estas ondas e inventar un simple concepto, paradescribirlas, llamado fuerza. Podra incluso darle a estasfuerzas bonitos nombres como luz y gravedad. Nos reiramosde ellos, porque, por supuesto, sabemos que no hay fuerzasdespus de todo, solo las ondas en el agua. Hoy da, muchos

despus de todo, solo las ondas en el agua. Hoy da, muchoscientficos creen que nosotros somos la carpa que nada ennuestro diminuto estanque, completamente feliz, inconsciente delos invisibles y desconocidos Universos que planean justo sobrenosotros en el hiperespacio. Pasamos nuestra vida en tresdimensiones espaciales, confiados en que lo que vemos connuestros telescopios es todo lo que existe, ignorantes de laposibilidad de un hiperespacio de 10 dimensiones. Aunque estasdimensiones superiores son invisibles, sus ondas se pueden very sentir con toda claridad. Llamamos a estas ondas luz ygravedad. La teora del hiperespacio, sin embargo, languidecidurante dcadas por la escasez de pruebas fsicas oaplicaciones. Pero la teora, una vez considerada el rea de losexcntricos y msticos, est siendo revitalizada por una simplerazn: puede ser la llave para la mayor teora de todos lostiempos, la Teora del Todo. Einstein pas sus ltimos 30 aosen una intil persecucin de esta teora, el Santo Grial de laFsica. Quera una teora que pudiese explicar las cuatro fuerzasfundamentales que gobiernan el Universo: gravedad,electromagnetismo, y las dos fuerzas nucleares (dbil y fuerte).Supuso que sera el mayor descubrimiento de la ciencia en losltimos 2 000 aos, desde que los griegos se preguntaron cmose hizo el mundo. Estaba buscando una ecuacin, tal vez de noms de una pulgada de largo que pudiese colocar en unacamiseta, pero era demasiado grandioso poder explicar todo,desde el Big Bang y las explosiones estelares a tomos ymolculas, o las flores del campo. Quera leer la mente de Dios.Finalmente, Einstein fall en su misin. De hecho, fue rechazadopor muchos de sus compatriotas ms jvenes, que se mofarande l con la frase, Lo que Dios ha separado, ningn hombrepuede unirlo. Pero tal vez Einstein se est tomando ahora suvenganza. Durante la ltima dcada, ha habido una furiosabsqueda para la unin de estas cuatro fuerzas fundamentales enuna nica teora, especialmente una que mezcle la RelatividadGeneral (que explica la gravedad) con la Teora Cuntica (queexplica las dos fuerzas nucleares y el electromagnetismo). El

explica las dos fuerzas nucleares y el electromagnetismo). Elproblema es que la relatividad y la teora cuntica son totalmenteopuestas. La Relatividad General es una teora de lo muy grande:galaxias, quasar, agujeros negros, e incluso el Big Bang. Se basaen curvar el maravilloso tejido de cuatro dimensiones del espacioy del tiempo. La Teora Cuntica, por el contrario, es una teorade lo muy pequeo, es decir, el mundo de las partculassubatmicas. Se basa en diminutos paquetes de energadiscretos llamados cuantos. En los ltimos 50 aos, se hanrealizado muchos intentos de unir estos polos opuestos, y hanfallado. El camino hacia una Teora de Campo Unificado, laTeora del Todo, est cubierto con los cadveres de los intentosfallidos. La clave de este puzzle puede ser el hiperespacio. En1915, cuando Einstein dijo que el espacio-tiempo tena cuatrodimensiones y se curvaba y ondulaba, mostr que estascurvaturas producan una fuerza llamada gravedad. En 1921,Theodr Kaluza escribi que las ondas de la quinta dimensinpodran ser vistas en forma de luz. Al igual que el pez que miralas ondas del hiperespacio movindose en su mundo, muchosfsicos creen que la luz se crea por ondas en un espacio-tiempode cinco dimensiones. Qu pasa con las dimensiones superioresa la 5? En principio, si aadimos ms y ms dimensiones,podemos ondularlas y doblarlas de distintas formas, y de estemodo crear ms fuerzas. En 10 dimensiones, de hecho,podemos acomodar las cuatro fuerzas fundamentales!. Enrealidad, esto no es tan simple. Debido a la falta de experienciaen 10 dimensiones, tambin introdujimos una legin deinconsistencias matemticas esotricas (por ejemplo infinitos yanomalas) que han acabado con todas las teoras previas. Lanica teora que ha sobrevivido a cada reto impuesto es lallamada Teora de Supercuerdas, en la cual este Universo de 10dimensiones est habitado por minsculas cuerdas. De hecho, enuna pasada, esta teora de cuerdas de 10 dimensiones nos dauna simple y convincente unificacin de todas las fuerzas. Comola cuerda de un violn, estas diminutas cuerdas pueden vibrar ycrear resonancias o notas. Esto explica por qu hay tal

crear resonancias o notas. Esto explica por qu hay talcantidad de partculas subatmicas: son solo notas de unasupercuerda. (Esto parece simple, pero en los aos 50, losfsicos estaban abrumados por la avalancha de partculassubatmicas. J.R. Oppenheimer, quien ayud a construir labomba atmica, incluso lleg a decir, totalmente frustrado, queel Premio Nobel debera ir a un fsico que NO descubriese unapartcula cada ao!). De la misma forma, cuando la cuerda semueve en el espacio y el tiempo, curva el espacio a su alrededortal como predijo Einstein. De esta manera, en un marcoextraordinariamente simple, podemos unificar la gravedad (comocurvatura del espacio causado por el movimiento de cuerdas)con las otras fuerzas cunticas (ahora vistas como vibraciones decuerdas). Por supuesto, cualquier teora con esta potencia ymajestuosidad tendra un problema. Esta teora, debido a que esuna Teora del Todo, es en verdad una Teora de la Creacin.Por lo tanto, para probar por completo la teora, debemosrecrear la Creacin!. En principio, esto parece serdesesperadamente imposible. Apenas podemos abandonar ladbil gravedad de la Tierra, ni mucho menos crear Universos enun laboratorio. Pero hay una salida a este aparentementeintratable problema. Una teora del todo es tambin una teoradel da a da. Por lo tanto, esta teora, cuando sea enteramentecompletada, ser capaz de explicar la existencia de protones,tomos, molculas e incluso el ADN. As pues, la clave est enresolver completamente la teora y comprobarla con laspropiedades conocidas del Universo. En la actualidad, nadie enla Tierra es lo bastante inteligente como para completar la teora.La teora est perfectamente bien definida, pero por lo que seve, la Teora de Supercuerdas es fsica del siglo XXI que cayaccidentalmente en el siglo XX. Se descubri por accidente,cuando dos jvenes fsicos ojeaban un libro de Matemticas. Lateora era tan elegante y potente que no estbamos destinados averla en el siglo XX. El problema es que las Matemticas delsiglo XXI an no se han inventado. Pero debido a que los fsicosestn genticamente dispuestos al optimismo, confo en que

estn genticamente dispuestos al optimismo, confo en queresolveremos la teora en un da no muy lejano. Quiz algnjoven que lea este artculo ser inspirado por esta historia de talmodo que el o ella concluyan la teora. No puedo esperar!

La Hermandad de la Cuerda

100 aos despus de que Einstein cambiara la fsica parasiempre, Alok Jha, cronista de The Guardian, visita un frondosorincn de Princeton para conocer a sus herederos intelectuales,los que todava estn a la caza de una teora del todo. EdwardWitten habla con tal suavidad que a veces su voz amenaza condesvanecerse completamente. Su escritorio es un revoltijo depapeles y su pizarrn un embrollo de ecuaciones. Pero laspalabras que musita van directamente al punto e infundenentendimiento y pasin.

Las tranquilas maneras de Witten no demuestran su status.En su papel de cientfico en jefe de facto de la teora de lascuerdas, este Profesor Charles Simonyi de fsica matemtica delInstituto de Estudios Avanzados (IAS = Institute of AdvancedStudy) de Princeton, es indudablemente el heredero del ttulo deAlbert Einstein como el ms grande de los fsicos vivos. SiEinstein viviera hoy, sera probablemente un terico de cuerdas,comprometido con una notable pero todava muy controvertidateora que reclama ser capaz de explicar absolutamente todo loque nos rodea. Los crticos de la teora de las cuerdas dicenque podra ser un paso demasiado grande. La mayora de losfsicos de otros campos es simplemente agnstica, y hace bien,dice Witten. No es una teora establecida. Mi opinin personales que existen razones circunstanciales que permiten sospecharque estamos en el camino correcto. Por el valor que puedantener las opiniones personales, Witten hace que otros cientficosse detengan y escuchen. Sus ideas en el desarrollo de la teorade las cuerdas son legendarias. No hay dudas sobre laextraordinaria calidad de los logros intelectuales de Witten, diceel renombrado fsico Roger Penrose en su ltimo libro, El

el renombrado fsico Roger Penrose en su ltimo libro, ElCamino Hacia la Realidad. Hacia donde vaya Witten, no pasamucho tiempo para que el resto lo siga. El propio Witten noaprueba este culto a la celebridad, y mantiene un perfil pblicorelativamente bajo. Fuera del arcano mundo de la fsica terica,son pocos los que han odo de l. Pero ha sido clave en eldesarrollo de una teora que algn da puede ser la forma en quelos libros de texto describan al universo. Lo que sell su reclamoa la corona de la fsica terica fue una exposicin en laUniversidad de California del Sur en 1995, donde present almundo la teora-M. Lleg en un momento en que la teora de lascuerdas estaba muy alicada Propuesta inicialmente como unaforma de describir la interaccin nuclear fuerte en la dcada de1960, pero luego abandonada, la teora de las cuerdas habasido desarrollada por varios fsicos en cinco ideas competidoras,cada una de las cuales declaraba ser la teora fundamental de lanaturaleza. Con los consiguientes argumentos y crticasprovenientes de fuera de que la teora sencillamente no era partede la ciencia, la comunidad de la cuerda qued quebrada ydesmoralizada por dcadas. La exposicin de Witten lleg comouna muy necesitada inyeccin en el brazo. Arguy que las cincoteoras contendientes no eran nada ms que aspectos diferentesde una idea nica, an ms fundamental. Su Teora-M uniinmediatamente a los fsicos y llev a un inters hacia la teora delas cuerdas que nunca antes haba existido. Incidentalmente,Witten dej sin definicin a la "M", y los tericos de las cuerdashan pasado muchas horas libres especulando sobre qu quieredecir: han concluido con una gran variedad de posibilidades queincluyen a matriz, misterio, membrana, monstruosa, madre omagia... incluso algunos cientficos creen que es la W de Wittenpuesta cabeza abajo. Nathan Seiber, un colega de Witten en elIAS, utiliza la analoga de los hombres ciegos que examinan a unelefante, para explicar el curso de la teora de las cuerdas hasta1995. Uno lo describe tocando una pata, otro lo hace tocandoel tronco, y otro describe las orejas, dice. Concluyen condescripciones diferentes, pero son incapaces de ver la imagen

descripciones diferentes, pero son incapaces de ver la imagentotal. Hay un elefante nico y ellos estn describiendo diferentespartes del mismo. Como era predecible, Witten es modestosobre su logro. Es una exageracin decir que yo cre la Teora-M, dice. Logramos pequeos trozos, pero hay una largahistoria detrs de ella. Dondequiera que corresponda el crdito,no hay duda de que la Teora-M llev el ya extrao mundo de lateora de cuerdas hasta un territorio an ms desconcertante.Antes de la Teora-M, las cuerdas existan en un mundo de 10dimensiones. Estas incluan una dimensin de tiempo, las tresdimensiones espaciales familiares, y adems otras seisdimensiones extra, enrolladas tan compactamente que soninvisibles. La Teora-M demandaba una dimensin espacialextra, llevando el total a 11. Estas dimensiones extra erannecesarias para satisfacer las ecuaciones diseadas por Wittenen su formulacin de la Teora-M. Pero hubo sorpresas: la teorasugera, por ejemplo, que este mundo de 11 dimensiones nocontena solamente cuerdas sino tambin objetos que separecan ms a superficies o membranas. Estas branas podanexistir en tres o ms dimensiones y, con la energa suficiente,podan crecer hasta alcanzar tamaos enormes, quizs tangrandes como el mismo universo. Lo que result ms peculiarfue que Witten sugiri que nuestro universo poda estar ubicadosobre una brana en algn espacio dimensional superior. BrianGreene, un terico de cuerdas de la Universidad de Columbia,describe su idea como algo similar a sentarse en una rebanadade pan contenida en una hogaza. Esa es nuestra candidata parala sper-unificacin de las leyes de la naturaleza, dice Witten.No la comprendemos, no podemos jurar que sea correcta,todava estamos andando a tientas en la oscuridad. Es muyemocionante comprender que aqu tenemos esta teorafascinante que posee todas estas propiedades increbles.Cuando suceden cosas agradables como sta, hace que uno seconvenza de que est en el camino correcto. Witten puededarse el lujo de tener incluso sus ideas ms esotricas, unalibertad consagrada, en parte, por el IAS, un instituto de

libertad consagrada, en parte, por el IAS, un instituto deinvestigacin casi nico basado en lo que parece ser un tranquilohogar campestre frente a un bosque de 800 acres en Princeton.Armado en 1930 como un lugar para que los investigadoresrealizaran su trabajo sin la distraccin de la enseanza o de laburocracia de la universidad, es probablemente muy famoso porhaber sido el lugar donde Einstein pas sus ltimos aos.

Albert Einstein, cuando todava era un empleado de laoficina de patentes en Berna, Suiza.

Luego de pasar la primera parte del siglo XX presentando larelatividad general y sembrando las semillas para la fsicacuntica, Einstein se convenci de que haba una teorafundamental nica que deba describir la naturaleza. Muchos desus colegas de todo el mundo sintieron que l estaba perdiendo

sus colegas de todo el mundo sintieron que l estaba perdiendosu tiempo pero la investigacin inteligente, an cuando noproduzca ningn resultado til, es parte de los principiosfundadores del instituto. Einstein muri en 1955 sin habercumplido su sueo, pero la pregunta que estuvo haciendo fue lainspiracin de lo que ahora ha llegado a ser la teora de lascuerdas. Ahora comprendemos que en los tiempos de Einsteinera realmente prematuro embarcarse en un proyecto de tan largoplazo, en parte por las cosas que sucedieron en las dcadassiguientes, dice Seiberg. Una gran cantidad de desarrollos quel no pudo haber visto dio forma a nuestra comprensin sobre lafsica de las partculas, principalmente las fuerzas que actandentro del ncleo y lo que son las partculas elementales. Estasson ideas que se desarrollaron luego del trabajo de Einstein. Elmismo Einstein no tena idea de que las fuerzas fundamentales dela naturaleza todava esperaban ser descritas totalmente, y quemucho menos podan ser unidas en una teora nica. Gast sutiempo intentando unir el electromagnetismo con la gravedad; lasinteracciones nucleares fuerte y dbil fueron formalizadas por lostericos y descubiertas por los aceleradores atmicos recindespus de que hubiera fallecido. Por lo tanto, la mayor parte desu trabajo fue en la direccin equivocada, pero el espritu delfsico indudablemente contina viviendo. Estar en el lugar enque estuvo Einstein fue realmente una idea inspiradora, diceSeiberg. Sin embargo, el IAS no es un museo. Si no hubierahabido una buena pregunta con la que trabajar, entonces nohabra habido aqu un equipo trabajando en el asunto, diceSeiberg. Creo que este sitio permanecer enfocado en lo msemocionante que est sucediendo, en lugar de estar preservandoun legado.

Roger Penrose

La teora de las cuerdas se ha estado moviendoparticularmente rpido a lo largo de la dcada transcurridadesde que la Teora-M apareci en escena. Hace justo un ao,Witten volvi con otra gran idea: utilizando otra idea de 40 aosde antigedad llamada la teora de los twistores originalmentedesarrollada por Penrose en la Universidad de Oxford, mostrque poda ser que despus de todo las cuerdas no necesitarantodas esas dimensiones extra. Motiv un montn de artculospor parte de sus compaeros tericos y el inters continacreciendo. La semana pasada, los tericos de las cuerdas detodo el mundo se encontraron en Oxford para discutir susprogresos. Witten todava no est convencido. Creo que lateora de las cuerdas-twistores es algo que solamente funcionade modo parcial, dice. El futuro de los tericos de las cuerdasparece brillante, pero todava quedan algunas preguntas bsicasque esperan ser respondidas por los fsicos. La primera essimple: qu describe la teora?. Esto no es como la relatividadgeneral, en la que Einstein deline los principios y luego derivlas consecuencias, dice Seiberg. Estamos en una situacin muyextraa y sin precedentes en la que sabemos como derivar

extraa y sin precedentes en la que sabemos como derivaralgunas de las consecuencias, pero no conocemos cules son losprincipios fundamentales. La segunda falla (y para algunoscrticos la mayor) es la carencia de datos experimentales paraprobar la teora de las cuerdas. Para sto, Witten y sus colegasestn esperando el nuevo acelerador de partculas que est enconstruccin en Cern, Suiza. El Gran Colisionador de Hadrones(LHC = Large Hadron Collider) operar con energas tangrandes que podran aparecer algunas de las cosas predichaspor la teora de las cuerdas. Una es la supersimetra, la idea deque las partculas fundamentales (tales como los electrones y losquarks) tienen todos ellos compaeros supersimtricos a altasenergas (en estos casos, los llamados selectrones y squarks). Siel LHC los encuentra, indudablemente por todo el mundosaltarn los corchos de champagne en los grupos deinvestigacin de la teora de las cuerdas. Pero en ltima instanciala naturaleza es una bestia engaosa. An si se demostrara que lateora de las cuerdas es correcta, podra quizs haber todavaalgo ms fundamental?. La mayora de los tericos de cuerdassomos muy arrogantes, dice Seiberg con una sonrisa. Si hayalgo ms all de la teora de las cuerdas, lo llamaremos teora delas cuerdas. Sin embargo, la teora de las cuerdas podra ser loms fundamental. Tradicionalmente, los fsicos encontraronfuerzas ms fundamentales en accin, cuando ms cortas eranlas distancias que estudiaban. Con la teora de las cuerdas, elconcepto de distancias se rompe. El espaciotiempo es unconcepto asumido, la arena de la mecnica cuntica y de larelatividad general, pero la teora de las cuerdas no asume nada.Nuestra nocin de espacio y tiempo deber ser un resultado deecuaciones posibles de la teora de las cuerdas. A ese nivel, nohay ningn parmetro que pueda ser ms pequeo, de modo queno existe la posibilidad de una teora ms fundamental. Esposible que el futuro de la teora de las cuerdas ni siquiera tengacuerdas tales como fueron definidas al principio. Pero las branas,superficies y universos paralelos de la Teora-M aseguran que elmundo de la fsica fundamental es realmente un lugar muy

mundo de la fsica fundamental es realmente un lugar muyextrao, con las cuerdas o sin ellas. La teora de las cuerdas ideapara el mundo moderno Teora de las cuerdas es el nombredado al arcano y endemoniadamente complicado mundomatemtico que fue soado por primera vez a fines de la dcadade 1960, como una forma de describir la interaccin nuclearfuerte, la fuera que evita que los protones salgan disparados delos ncleos de los tomos. Los protones estn hechos departculas an ms fundamentales llamadas quarks, y stas semantienen juntas gracias a otras partculas, llamadas gluones, quetransmiten la interaccin nuclear fuerte. El misterio era la raznpor la cual los quarks y los gluones nunca eran vistos en smismos, an cuando los tomos fueran destrozados en losaceleradores de partculas. La teora de las cuerdas fue acuadacomo un modo de responder sto (en trminos simples, quizslos gluones y los quarks estuvieran en los extremos de unacuerda de energa, y no se pueden tener una cuerda consolamente un extremo), pero finalmente dio lugar a lo que lleg aser conocido como cromodinmica cuntica, una descripcinmecnico-cuntica de la interaccin entre los quarks y losgluones. Posteriormente, la teora de las cuerdas fue utilizada nocomo simplemente una forma de explicar la interaccin fuerte,sino para explicar todas las fuerzas fundamentales. La idea esque todo en el universo, desde la Tierra hasta el papel que esten sus manos en este momento, y todas las fuerzas que actansobre ellos, est hecho de diminutas hebras de energa llamadascuerdas. La teora es un intento de solucionar algo que hapreocupado a los cientficos por todo un siglo: el hecho de quelas dos grandes teoras de la naturaleza no concuerdan una conotra. A comienzos del siglo XX, nuestro conocimiento deluniverso comenz a ponerse de cabeza. Las nuevas ideas detrsde la mecnica cuntica decan que el mundo era imprevisible,que el comportamiento de todo se asentaba firmemente en lasmanos del azar. La relatividad general de Einstein describacmo el espacio a nuestro alrededor era combado por lagravedad, convirtiendo a nuestras ideas sobre la fuerza en un

gravedad, convirtiendo a nuestras ideas sobre la fuerza en unejercicio de geometra. Pero estos dos conceptos comparten unproblema: no estn de acuerdo uno con el otro. Para responderalgunas de las preguntas ms importantes de la fsica, como porejemplo qu sucedi en el Big Bang, este desacuerdo es un granproblema: se utilizan las ecuaciones de la relatividad generalporque hay una enorme cantidad de masa, o se utiliza lamecnica cuntica porque todo est en un espacio tanpequeo?. La bsqueda de una forma de cruzar el abismo (la asllamada teora del todo) ha consumido a los fsicos tericos,incluyendo a Einstein, durante dcadas. Y no sin algunascontroversias, la teora de las cuerdas es el principal candidatopara llevar a cabo el sueo de Einstein. Si bien la teora de lascuerdas es lo nico que puede explicar a la vez la mecnicacuntica y la gravedad, todava no ha sido comprobadaexperimentalmente. Y es tan lejana a nuestra experiencia fsicadel mundo que algunos crticos dicen que debera serconsiderada ms bien un trabajo de filosofa que una definitivadescripcin cientfica de la naturaleza.

Era Einstein Aliengena?

Hace cien aos, Albert Einstein revolucion la Fsica.

Joven Albert Einstein en la oficina de patentes. [ ]

Marzo 23, 2005: Albert Einstein estaba exhausto. Portercera noche consecutiva, su beb Hans, llorando, mantuvo a lafamilia despierta hasta el amanecer. Cuando Albert finalmente sedurmi era hora de levantarse e ir a trabajar. No poda faltarningn da. Necesitaba el trabajo para mantener a su jovenfamilia. Caminando enrgicamente hacia la Oficina de Patentesdonde era Tcnico Experto, Tercera Clase, Albert sepreocupaba por sus padres. Se estaban haciendo viejos yfrgiles, y sus relaciones con ellos eran tensas: sus padres noaprobaban su matrimonio con Mileva Albert ech un vistazo auna ventana de la tienda por la que pasaba. Su pelo era undesorden; se haba olvidado peinrselo otra vez. Trabajo.Familia. Llegar a fin de mes. Albert senta la presin de cualquiermarido y padre joven. Para relajarse, revolucion la fsica. En1905, a la edad de 26 y cuatro aos antes de poder conseguirun trabajo como profesor de fsica, Einstein public cinco de losms importantes artculos en la historia de la ciencia todosescritos en su tiempo libre. l, prob que los tomos y lasmolculas existan. Antes de 1905, los cientficos no estabanseguros acerca de ello. Argumentaba que la luz viajaba enpequeos pedazos (ms tarde llamados fotones) y de esaforma estableci la fundacin de la mecnica cuntica. Einsteindescribi su teora de la relatividad especial: espacio y tiempoeran hilos en una fbrica comn, propona, que podan serunidos, estirados y retorcidos. Oh, y a propsito, E=mc2 Antesde Einstein, el ltimo cientfico que haba tenido un arranquecreativo semejante fue Sir Isaac Newton. Eso sucedi en 1666cuando Newton se recluy a s mismo en la granja de su madre

cuando Newton se recluy a s mismo en la granja de su madrepara evitar el estallido de una plaga en Cambridge. Sin nadamejor que hacer, desarroll su Teora de la GravitacinUniversal. Durante siglos los historiadores llamaron a 1666 elannus mirabilis de Newton, o ao milagroso. Ahora esaspalabras tienen un significado diferente: Einstein y 1905. LasNaciones Unidas han declarado 2005 El Ao Mundial de laFsica para celebrar el centenario del annus mirabilis deEinstein. (Los ganadores del premio Nbel y otros eminentescientficos se reunirn con el pblico el mes prximo para discutirel trabajo de Einstein. Te gustara unirte a ellos ? La culturapopular moderna pinta a Einstein como un sperpensador depelo espeso. Sus ideas, nos dicen, no estaban probablementemuy por delante de las de otros cientficos. Debe haber venidode algn otro planeta quizs del mismo en el que creciNewton. Einstein no era aliengena, se re Peter Galison, fsicoe historiador de la ciencia de la universidad de Harvard. Era unhombre de su tiempo. Todos sus artculos de 1905desentraaban problemas que estaban siendo estudiados, condiverso xito, por otros cientficos. Si Einstein no hubieranacido, [esos artculos] habran sido escritos de alguna otraforma, con el tiempo, por otros, cree Galison.

Sperpensador de pelo revuelto hombre corriente o ambos?

Sperpensador de pelo revuelto hombre corriente o ambos?

Lo destacable de 1905 es que un nico individuo fuera elautor de las cinco publicaciones, adems de la original eirreverente forma en que Einstein lleg a sus conclusiones. Porejemplo: el efecto fotoelctrico. Esto era un misterio a principiosde 1900. Cuando la luz golpea un metal, como el zinc, loselectrones salen volando. Esto puede suceder slo si la luz viajaen pequeos paquetes suficientemente concentrados paragolpear un electrn y dejarlo en libertad. Una onda porseparado no hara el truco fotoelctrico. La solucin parecesimple la luz est compuesta de partculas. Por supuesto, estaes la solucin que Einstein propuso en 1905 y por la que gan elpremio Nbel en 1921. Otros fsicos como Max Planck(trabajando en un problema relacionado: radiacin de cuerponegro), de ms titulacin y experiencia que Einstein, se estabanacercando a la respuesta, pero Einstein la obtuvo primero. Porqu? Es una cuestin de autoridad. En los das de Einstein, siestabas intentando decir que la luz estaba hecha de partculas, teencontrabas a ti mismo en desacuerdo con el fsico James ClerkMaxwell. Nadie quera hacer eso, dice Galison. Las ecuacionesde Maxwell eran enormemente satisfactorias, unificando la fsicade la electricidad, el magnetismo y la ptica. Maxwell habaprobado ms all de ninguna duda que la luz era una ondaelectromagntica. Maxwell era una figura de autoridad.

El Diploma del Instituto de Einstein. Contrariamente a laleyenda urbana, Albert lo hizo bien en la escuela. [ ]

A Einstein no le importaba un higo la autoridad. l no seresista a que le dijeran lo que tena hacer, no mucho, peroodiaba que le dijeran cual era la verdad. Incluso de nio estabaconstantemente dudando y hacindose preguntas. Su merapresencia aqu mina el respeto de la clase hacia mi, le ri su

presencia aqu mina el respeto de la clase hacia mi, le ri suprofesor de sptimo grado, el Dr. Joseph Degenhart. (Degenharttambin predijo que Einstein no llegara a nada en la vida).Este defecto del carcter tena que ser un ingrediente clave enlos descubrimientos de Einstein. En 1905, comenta Galison,Einstein acababa de recibir su Doctorado en Fsica. No estabaen deuda con ningn director de tesis o alguna otra figura deautoridad. Consecuentemente, su mente era libre para discurrir.En retrospectiva, Maxwell estaba en lo cierto. La luz es unaonda. Pero Einstein tambin lo estaba. La luz es una partcula.Esta extraa dualidad confunde a los estudiantes de Fsica I dehoy igual que a Einstein en 1905. Cmo es posible que la luzsea ambas cosas? Einstein no tenia ni idea. Eso no le detuvo. Sinningn miramiento, Einstein adopt la intuicin como herramientabsica. Creo en la intuicin y la inspiracin, escribi en 1931.Algunas veces siento que estoy en lo cierto aunque no sepa larazn. A pesar de que los cinco artculos de Einstein fueronpublicados en un solo ao, l estuvo pensando sobre fsica,profundamente, desde su infancia. La ciencia era el tema deconversacin a la hora de la cena en la casa de Einstein, explicaGalison. El padre de Einstein, Hermann, y su to Jacob diriganuna compaa alemana que hacia cosas como dnamos, lmparasde arco, bombillas y telfonos. Esta era la tecnologa puntera alprincipio del siglo, como lo sera hoy una compaa de SiliconValley, comenta Galison. Los intereses de Albert por la cienciay la tecnologa vinieron de forma natural.

La familia de Einstein: Albert y su hermana Maja (abajo a laizquierda), su padre Hermann (arriba), y su madre, Pauline

(abajo a la derecha). [ ]

Los padres de Einstein a veces se lo llevaban a fiestas. Nohacia falta niera: Albert se sentaba en el sof, totalmenteabsorbido, haciendo problemas de matemticas en silenciomientras otros bailaban a su alrededor. Lpiz y papel eran laGameBoy de Albert!. Einstein tena una capacidad deconcentracin impresionante. Su hermana, Maja, recordaba incluso cuando haba mucho ruido, era capaz de tumbarse en elsof, coger un bolgrafo y un papel, equilibrando precariamenteun tintero en el respaldo y absorberse en un problema tanto queel ruido de fondo lo estimulaba mas que molestarle. Einstein erafrancamente inteligente, pero no estrambticamente ms que suscompaeros. No tengo talentos especiales, afirm, Soyapasionadamente curioso, nada ms. Y otra vez: El contrasteentre la valoracin popular de mis capacidades y la realidades simplemente grotesco. Einstein atribua sus descubrimientos ala imaginacin y a preguntar insistentemente, ms que a lainteligencia convencional. Mas tarde en su vida, debera serrecordado, luch con fuerza para producir una teora unificadadel campo, combinando la gravedad con otras fuerzas de lanaturaleza. Fracas. La capacidad mental de Einstein no erailimitada. Tampoco era el cerebro de Einstein. Fue extrado sinpermiso por el Dr. Thomas Harvey en 1955, cuando Einsteinmuri. Probablemente esperaba hallar algo extraordinario. Lamadre de Einstein, Pauline se haba preocupado mucho porquela cabeza del bebe Einstein estaba cada de un lado. (La abuelade Einstein tenia otra opinin: Muy grande!). Pero el cerebrode Einstein era como cualquier otro, gris, arrugado, y, si acaso,

de Einstein era como cualquier otro, gris, arrugado, y, si acaso,un poco mas pequeo que la media. Son recientes y pocos losestudios detallados del cerebro de Einstein. En 1985, porejemplo, el profesor Marian Diamond de UC Berkeley informde un nmero de clulas gliales (que nutren a las neuronas) desuperior calidad en reas del hemisferio izquierdo, encargado delcontrol de las habilidades matemticas. En 1999, laneurocientfica Sandra Witelson informaba de que el lbuloparietal inferior de Einstein, un rea relacionada con elrazonamiento matemtico, era un 15% mas ancho de lo normal.Adems, encontr la grieta de Slyvian, un surco quenormalmente se extiende desde la parte delantera del cerebrohasta la parte posterior, que no recorra todo el camino en elcaso de Einstein. Habra podido permitir esto una mayorconectividad entre las diferentes partes del cerebro de Einstein?Nadie lo sabe. No saber, hace a algunos investigadores sentirseincmodos. Esto alegraba a Einstein: La cosa ms bella quepodemos experimentar es el misterio, deca. Es la emocinfundamental que pervive en la cuna del arte verdadero y laciencia verdadera. Es la emocin fundamental que Einsteinsenta, caminando hacia el trabajo, despierto con el bebe,sentado a la mesa durante la cena. La maravilla venci elagotamiento, cada da.

Fsica de vanguardia para todos los pblicos

Galardonados con el Nobel y otros cientficos de prestigiohablarn sobre la Fsica moderna

Einstein tuvo algunas ideas disparatadas. [ ]

9 de marzo de 2005: Einstein no lo saba todo. Einsteinentendi que la luz debe ser tanto una partcula como una onda,que ni el espacio ni el tiempo son inmutables, que la materiapuede estallar en energa. Sus ideas sirvieron para explicarmuchas cosas, pero a la vez dejaron tras de s un rosario deenervantes rompecabezas. Los cientficos se afanaron endesentraar las consecuencias, con frecuencia extravagantes, delas teoras de Einstein. Todava estn en ello. En 1905, Einsteinpublic tres artculos tan importantes para la Ciencia que losfsicos llaman a ese ao annus mirabilis, o el ao milagroso.Cien aos despus, las Naciones Unidas han declarado 2005como El ao mundial de la Fsica, para conmemorar laeclosin creativa de Einstein. En todo el mundo se estncelebrando conferencias, reuniones y talleres educativos paraanalizar su pensamiento y para examinar las cuestiones que dejplanteadas. El Centro Marshall de Vuelos Espaciales de laNASA, albergar uno de estos actos: la conferencia La Fsicadel Tercer Milenio: II , que tendr lugar en el centro Von Branen Huntsville, Alabama, del 5 al 7 de abril de 2005. Lospatrocinadores incluyen la NASA, el Ejrcito de los EE.UU. laSociedad Americana de Fsica, y la Universidad de Alabama enHuntsville. Aunque se celebrar en La ciudad de los cohetes,la conferencia no versar slo sobre el espacio. Hablaremossobre las cuestiones abiertas ms importantes de todas las ramasde la Fsica, explica el que ser presidente de la conferencia,Ron Koczor, de la Direccin General de Ciencia y Tecnologa

Ron Koczor, de la Direccin General de Ciencia y Tecnologadel Centro Marshal para Vuelos Espaciales. Las conferenciasversarn sobre cuestiones de actualidad como la naturaleza de laenerga oscura, las interacciones entre antimateria y materia,mecnica cuntica y la formacin de los agujeros negros. Entrelos ponentes habr dos premios Nobel: Leon Lederman, querecibi el premio por su trabajo sobre los neutrinos, y RiccardoGiacconi, cuyas contribuciones a la Astrofsica condujeron aldescubrimiento de fuentes csmicas de rayos X. El fsicoLawrence Krauss, que escribi La fsica de Star Trekintervendr en la comida y hablar sobre La mayor metedurade pata de Einstein, una historia de misterio csmico. Fsica devanguardia. Premios Nobel. Esta conferencia ser paraprofesionales muy cualificados, verdad? Pues no, niegaKoczor. A la conferencia podr asistir cualquiera que estinteresado en la Ciencia y en la Fsica. Los discursos sern aptospara profanos. Sern especialmente bienvenidos los profesoresy los estudiantes. El ltimo da de la conferencia se dedicarespecficamente a ellos, con demostraciones prcticas y uncomit de discusin sobre las diversas carreras en fsica.Lawrence Krauss volver a estar disponible para discutir sobreLa fsica de Star Trek y cuestiones relacionadas con ella. (EsUd. profesor? Contacte con el coordinador de la conferencia,Mitzi Adams , para obtener informacin sobre la asistencia.)

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Por Michio Kaku Existen las dimensiones superiores?.Existen mundos invisibles ms all de nuestro alcance, ms all

Existen mundos invisibles ms all de nuestro alcance, ms allde las Leyes normales de la Fsica?. Aunque las dimensionessuperiores han sido exclusivamente reino de charlatanes, msticosy escritores de ciencia-ficcin, muchos fsicos tericos serioscreen ahora que no solo existen estas dimensiones superioressino que pueden explicar algunos de los secretos ms profundosde la naturaleza. Aunque hacemos hincapi en que no hay en laactualidad ninguna evidencia cientfica para estas dimensionessuperiores, en principio podran resolver el ltimo problema de lafsica: la unificacin final de todos los conocimientos fsicos anivel fundamental. Mi propia fascinacin por las dimensionessuperiores comenz en mi ms tierna infancia. Uno de losrecuerdos ms felices de mi niez era agacharme cerca delestanque del famoso Jardn de T japons en San Francisco,hipnotizado por las carpas brillantemente coloreadas quenadaban lentamente bajo los lirios de agua. En esos tranquilosmomentos, me preguntaba a m mismo una simple cuestin quesolo un nio podra hacer: Cmo vera la carpa de ese estanqueel mundo que la rodea?. Pasando toda su vida en el fondo delestanque, la carpa creera que su Universo constaba de agua ylirios; sera solo vagamente consciente de que poda existir unmundo extrao justo sobre la superficie. Mi mundo estaba msall de su comprensin. Estaba fascinado ya que poda sentarmeslo a una pocas pulgadas de la carpa, y an estaramosseparados por un inmenso abismo. Conclu que si haba algncientfico entre las carpas, se burlaran de cualquier pez quepropusiese que poda existir un mundo paralelo justo sobre loslirios. Un mundo invisible ms all del estanque no tena sentidocientfico. Una vez imagin qu pasara si bajamos y de prontosacsemos a uno de los cientficos carpa fuera del estanque.Me preguntaba, Cmo actuara la carpa ante esto?. El asustadocientfico carpa contara una historia verdaderamentesorprendente, sobre cmo fue sacado de alguna forma delUniverso (el estanque) y arrojado a un misterioso inframundo, aotra dimensin de luces cegadoras y objetos de extraas formasque ninguna carpa haba visto antes. Lo ms extrao de todo era

que ninguna carpa haba visto antes. Lo ms extrao de todo eraque las enormes criaturas responsables de esta atrocidad, no separecan a un pez en lo ms mnimo. Sorprendentemente, notenan aletas, pero an as podan moverse sin ellas. Obviamente,las Leyes normales de la Fsica no se aplicaban en esteinframundo!. La Teora del Todo A veces creo que somos comola carpa que vive contenta en el fondo del estanque; pasamosnuestra vida satisfechos de nuestra ignorancia sobre otrosmundos que podran coexistir con nosotros, sonriendo ante cadasugerencia de Universos paralelos. Todo esto ha cambiado deforma drstica en los ltimos aos. La teora de espaciosdimensionales superiores podra convertirse en la pieza centralque nos abra las puertas del origen del Universo. En el centro deesta revolucin conceptual est la idea de que nuestro Universo,con sus tres dimensiones normales, es demasiado pequeopara describir la mirada de fuerzas que gobiernan nuestroUniverso. Para describir nuestro mundo fsico, con suprcticamente infinita variedad de formas, se requeriranbibliotecas completas desbordadas con montaas de revistastcnicas y pilas de oscuros libros de texto. El objetivo final de lafsica, segn creen algunos, es tener una ecuacin o expresin apartir de cuyos principios bsicos podamos derivar este colosalvolumen de informacin. Hoy da, muchos cientficos creen quehemos encontrado la Teora de Campo Unificado que esquiva Einstein durante los ltimos 30 aos de su vida. Aunque lateora de espacios dimensionales superiores no ha sido verificada(y, como veremos, sera prohibitivamente costoso probarlaexperimentalmente), casi 5 000 artculos, segn el ltimorecuento, se han publicado dentro de la literatura fsica sobreestas teoras de dimensiones superiores, comenzando con losartculos pioneros de Theodore Kaluza y Oskar Klein en losaos 20 y 30, pasando por la Teora de la Supergravedad de los70, y por fin a la Teora de Supercuerdas de los 80 y 90. Dehecho, la Teora de Supercuerdas, que postula que la materiaconsiste en diminutas cuerdas vibrando en el hiperespacio,predice el nmero exacto de dimensiones de espacio y tiempo:

predice el nmero exacto de dimensiones de espacio y tiempo:10. Por qu no podemos ver la Cuarta Dimensin? Paracomprender estas dimensiones superiores, recordamos que sonnecesarios tres nmeros para localizar cada objeto del Universo,desde la punta de tu nariz hasta el confn del mundo. Porejemplo, si quieres quedar con unos amigos en Manhattan, lesdices que os encontrareis en el edificio que hace esquina en la 42con la Quinta Avenida, en la planta 37. Se necesitan dosnmeros para localizar tu posicin en un mapa, y un nmero paraespecificar la distancia sobre el mapa. De esta manera sonnecesarios tres nmeros para especificar la localizacin de tualmuerzo. (Si nos encontramos con nuestros amigos por la tarde,entonces se necesitan cuatro nmeros para especificar el lugar yla hora del encuentro). Sin embargo, aunque lo intentemos, esimposible para nuestros cerebros visualizar la cuarta dimensinespacial. Los ordenadores, por supuesto, no tienen problemasen trabajar con N dimensiones espaciales, pero las dimensionesespaciales ms all de la tercera simplemente no pueden serconceptualizadas por nuestros dbiles cerebros. (La razn paraeste desafortunado accidente tiene que ver con la biologa msque con la fsica. La evolucin humana puso como meta sercapaz de visualizar objetos movindose en tres dimensiones.Haba una presin selectiva sobre los humanos que podanesquivar las embestidas de los tigres dientes de sable o arrojarlanzas contra un mamut a la carga. Dado que los tigres no nosatacan en la cuarta dimensin espacial, simplemente no era unaventaja desarrollar un cerebro con la capacidad de visualizarobjetos que se movieran en cuatro dimensiones). Encontrar unSer de Dimensiones Superiores Para comprender algunas de lasalucinantes caractersticas de las dimensiones superiores, imaginaun mundo bidimensional, llamado Planilandia (como en la clebrenovela de Edwin A. Abbott) similar a un mundo existente en untablero liso. Si uno de los Planilandios se perdiese, podramosbuscar rpidamente por toda Planilandia, tratando de verdirectamente dentro de las casas, edificios, e incluso lugaresocultos. Si uno de los Planilandios se pone enfermo, podramos

ocultos. Si uno de los Planilandios se pone enfermo, podramosalcanzar directamente su interior y realizar una operacin sincortar su piel. Si uno de los Planilandios es encerrado en lacrcel (la cual es un crculo que rodea al Planilandio) podemossimplemente recortar a la persona fuera de Planilandia hacia latercera dimensin y colocar de nuevo al Planilandio en cualquierotro lugar. Si nos volvemos un poco ms ambiciosos y hundimosnuestros dedos y brazos a travs de Planilandia, los Planilandiossolo veran crculos de carne planeando a su alrededor,cambiando constantemente de forma y unindose a otroscrculos. Y finalmente, si arrojamos a un Planilandio a nuestromundo tridimensional, el Planilandio solo vera dos seccionesdimensionales cruzadas de nuestro mundo, es decir unaalucinacin de crculos, cuadrados, etc. que cambianconstantemente de forma y se unen. Ahora imagina que somosseres Planilandios tridimensionales visitados por un ser dedimensiones superiores. Si nos perdemos, un ser de dimensionessuperiores podra buscar en todo nuestro Universo de una solavez, tratando de mirar directamente en los lugares ocultos msrecnditos. Si nos ponemos enfermos, un ser de dimensionessuperiores podra llegar a nuestro interior y realizar unaoperacin sin cortar nuestra piel. Si estamos en una crcel demxima seguridad a prueba de fugas, un ser de dimensionessuperiores podra simplemente arrancarnos a una dimensinsuperior y redepositarnos en cualquier otro lugar. Si los seres dedimensiones superiores hundiesen sus dedos en nuestroUniverso, pareceran ser burbujas de carne que flotan sobrenosotros y se unen y separan constantemente. Y por ltimo, sifusemos arrojados al hiperespacio, veramos un conjunto deesferas, burbujas, y poliedros que aparecen de pronto,cambiando constantemente de color y forma, y que desaparecenmisteriosamente. La gente de superiores dimensiones, por esto,tendra poderes similares a los de un dios: podra caminar atravs de los muros, desaparecer y aparecer a voluntad, entraren las cmaras acorazadas, y ver a travs de los edificios. Seranomniscientes y omnipotentes. No es sorprendente que la

omniscientes y omnipotentes. No es sorprendente que laespeculacin sobre seres de dimensiones superiores hayasuscitado un enorme inters literario y artstico en los ltimos 100aos. Msticos y Matemticos Fyodor Dostoyevsky, en LosHermanos Karamazov, coloca a su protagonista IvnKaramazov especulando sobre la existencia de dimensionessuperiores y geometras no Eucledianas durante una discusinsobre la existencia de Dios. En El Hombre Invisible de H. G.Wells, la fuente de la invisibilidad era su capacidad de manipularla cuarta dimensin. Incluso Oscar Wilde hace referencia a lacuarta dimensin en su obra El Fantasma de Canterville como elhogar de los fantasmas. La cuarta dimensin tambin aparece entrabajos literarios de Marcel Proust y Joseph Conrad; inspiralgunas obras musicales de Alexander Scriabin, Edgar Varege, yGeorge Antheil. Fascin a diversas personalidades como elpsiclogo William James, la figura literaria Gertrude Stein, y elrevolucionario socialista Vladimir Lenin. Lenin incluso mantuvouna polmica sobre la N-sima dimensin con el filsofo ErnstMach en su Materialismo y Empiriocriticismo. Lenin elogiaba aMach, quien haba planteado la importante y til de un espaciode n-dimensiones como un espacio concebible, pero loconden a trabajos forzados ya que el Zar solo poda serderrocado en la tercera dimensin. Los artistas han estadoparticularmente interesados en la cuarta dimensin debido a lasposibilidades de descubrir nuevas leyes de perspectiva. En laEdad Media, el arte religioso era distinto por su deliberadacarencia de perspectiva. Siervos, campesinos, y reyes erandibujados como si fuesen planos, de la misma forma en que losnios dibujan gente. Dado que Dios era omnipotente y por estopoda ver todas las partes del mundo a la vez, el arte tena quereflejar su punto de vista, por esto el mundo se pintababidimensionalmente. El arte Renacentista fue una revolucincontra esta perspectiva plana centrada en Dios. Majestuosos yrealistas paisajes y gente tridimensional fueron dibujados desdeel punto de vista del ojo humano, con las lneas de perspectivadesapareciendo en el horizonte. El arte del Renacimiento

desapareciendo en el horizonte. El arte del Renacimientoreflejaba el modo en que el ojo humano vea el mundo, desde elsingular punto de vista del observador. En otras palabras, el artedel Renacimiento descubri la tercera dimensin. Con elcomienzo de la Edad Contempornea y el capitalismo, el mundoartstico se volvi en contra del fro materialismo que parecadominar la sociedad industrial. Para los Cubistas, el positivismoera una camisa de fuerza que nos confinaba a lo que poda sermedido en un laboratorio, suprimiendo los frutos de nuestraimaginacin. Preguntaron: Por qu el arte debe ser clnicamenterealista?. Esta revolucin contra la perspectiva Cubistaaprovech la cuarta dimensin debido a que tocaba la terceradimensin desde todas las perspectivas posibles. En unapalabra, el arte Cubista adopt la cuarta dimensin. Las pinturasde Picasso son un esplndido ejemplo, mostrando un clarorechazo por la perspectiva tridimensional, con rostros demujeres vistos desde distintos ngulos simultneamente. En lugarde un punto de vista nico, las pinturas de Picasso muestranmltiples perspectivas, como si estuviese pintando desde lacuarta dimensin, capaz de ver todas las perspectivas a la vez.Como ha escrito la historiadora del arte Linda Henderson, lacuarta dimensin y la geometra no Euclediana emergen comouna los temas ms importantes unificando gran parte de la teoray el arte moderno. Unificando las Cuatro FuerzasHistricamente, los fsicos han desechado la teora de lasdimensiones superiores debido a que no podan ser medidas, nitena ningn uso particular. Pero para comprender cmoaadiendo dimensiones superiores podemos, de hecho,simplificar problemas fsicos, piensa en el siguiente ejemplo. Paralos antiguos egipcios, el tiempo era un completo misterio. Qucausaba las estaciones?. Por qu haca ms calor a medida queviajabas hacia el Sur?. El tiempo era algo imposible de explicarpara el limitado punto de vista de los antiguos egipcios, paraquienes la Tierra pareca lisa, como un plano bidimensional. Peroahora imagina que enviamos a los egipcios en un cohete alespacio exterior, donde pueden ver la Tierra de forma pura y

espacio exterior, donde pueden ver la Tierra de forma pura ycompleta en su rbita alrededor del Sol. De pronto, lasrespuestas a sus preguntas se vuelven obvias. Desde el espacioexterior, est clara la inclinacin de 23 grados de la Tierra sobresu eje en su rbita alrededor del Sol. Debido a esta inclinacin,el hemisferio norte recibe mucha menos luz solar durante unaparte de su rbita que durante otra. De aqu que tengamosinvierno y verano. Y dado que el ecuador recibe ms luz solar enmedia que las regiones polares norte y sur, notamos ms calorcuanto ms nos acercamos al ecuador. En resumen, las confusasleyes del tiempo son fciles de comprender una vez vista laTierra desde el espacio. Por esto, la solucin al problema es ir alespacio, a la tercera dimensin. Hechos que nos son imposiblesde comprender en un mundo plano de pronto se convierten enobvios cuando vemos un dibujo unificado de una Tierratridimensional. Las Cuatro Fuerzas Fundamentales De formaanloga, el actual nerviosismo sobre las dimensiones superioreses debido a que pueden tener la clave para la unificacin detodas las fuerzas. La culminacin de 2 000 aos de meticulosasobservaciones es darnos cuenta que nuestro Universo estgobernado por cuatro fuerzas fundamentales. Estas cuatrofuerzas, adems, pueden ser unificadas en un espacio dedimensiones superiores. La luz, por ejemplo, puede verse comouna simple vibracin en la quinta dimensin. Las otras fuerzas dela naturaleza pueden verse como vibraciones en dimensionessucesivamente superiores. A primera vista, sin embargo, lascuatro fuerzas fundamentales parecen no guardar ningnparecido entre s. Son stas: La gravedad es la fuerza quemantiene nuestros pies anclados a la Tierra rotante y mantieneunido el Sistema Solar y la Galaxia. Sin gravedad, seramosinmediatamente arrojados al espacio exterior a 1 600 kilmetrospor hora. Adems, sin una gravedad que mantuviese al Solcohesionado, explotara en un catastrfico estallido de energa.El Electromagnetismo es la fuerza que ilumina nuestras ciudadesy da energa a nuestros electrodomsticos. La revolucinelectrnica, que nos ha dado las bombillas, la TV, el telfono,

electrnica, que nos ha dado las bombillas, la TV, el telfono,los ordenadores, la radio, el radar, los microondas, y lavavajillases un subproducto de la fuerza electromagntica. La fuerzanuclear fuerte es la fuerza que da energa al Sol. Sin la fuerzanuclear, las estrellas dejaran de brillar y los cielos se volveranoscuros. La fuerza nuclear no solo hace posible la vida en laTierra, es tambin la devastadora fuerza liberada por la bombade hidrgeno, que puede ser comparada con un trozo de Soltrado a la Tierra. La fuerza nuclear dbil es la responsable de ladescomposicin radiactiva que involucra a los electrones. Lafuerza dbil es aprovechada en los hospitales modernos enforma de escneres radiactivos usados en medicina nuclear. Lafuerza dbil tambin caus estragos en Chernobyl.Histricamente, siempre que los cientficos aclararon los secretosde una de las cuatro fuerzas fundamentales, esto alterirrevocablemente el curso de la civilizacin moderna, desde eldominio de la mecnica y la fsica Newtoniana en el siglo XVIII,al aprovechamiento del electromagnetismo del siglo XIX, y porfin el descubrimiento de la fuerza nuclear en el siglo XX. Encierto sentido, se puede encontrar el origen de algunos de losmayores avances de la historia de la ciencia por el gradualconocimiento de estas cuatro fuerzas fundamentales. Algunosincluso han proclamado que el progreso de los ltimos 2 000aos de la ciencia se puede comprender como el sucesivodominio de estas cuatro fuerzas fundamentales. Dada laimportancia de estas cuatro fuerzas fundamentales, la siguientepregunta es: Pueden unirse en una Superfuerza?. Sonmanifestaciones de una realidad ms profunda?. Dada lainfructuosa bsqueda que ha confundido a los ganadores delPremio Nobel del mundo durante medio siglo, la mayora de losfsicos estn de acuerdo en que la Teora del Todo debe ser unpunto de partida radical para todo lo que se ha intentadopreviamente. Por ejemplo, Niels Bohr, fundador de la teoraatmica moderna, en una ocasin escuch una explicacin de laversin de la Teora de Campo Unificada de Wolfgang Pauli.Frustrado, Bohr por fin se levant y dijo, Estamos todos de

Frustrado, Bohr por fin se levant y dijo, Estamos todos deacuerdo en que su teora es absolutamente descabellada. Peroestamos divididos sobre si su teora es lo bastantedescabellada. Hoy da, sin embargo, tras dcadas de salidasfalsas y frustrantes callejones sin salida, muchos de losprincipales fsicos del mundo creen que por fin tenemos la teoralo bastante descabellada para ser la Teora de CampoUnificado. Hay una creencia bastante extendida (aunque deninguna manera unnime) en los principales laboratorios deinvestigacin del mundo de que hemos encontrado finalmente laTeora del Todo. Teora de Campo en Dimensiones SuperioresPara ver cmo nos ayudan las dimensiones superiores a unificarlas leyes de la naturaleza, los fsicos usan la herramientamatemtica llamada Teora de Campo. Por ejemplo, el campomagntico de un imn se parece a una tela de araa que llenatodo el espacio. Para describir el campo magntico,introducimos el campo, series de nmeros definidos en cadapunto del espacio que describen la intensidad y direccin de lafuerza en ese punto. James Clerk Maxwell, en el ltimo siglo,demostr que la fuerza electromagntica se puede describirmediante 4 nmeros en cada punto en un espacio-tiempo decuatro dimensiones (marcados como A_1, A_2, A_3, A_4 ).Estos cuatro nmeros, adems, obedecen a un conjunto deecuaciones (llamadas Ecuaciones de Campo de Maxwell). Parala fuerza gravitatoria, Einstein demostr que el campo requeraun total de 10 nmeros en cada punto para cuatro dimensiones.Estos 10 nmeros se pueden reunir en un vector. (Debido a queg_12 = g_21, solo 10 de los 16 nmeros contenidos en el vectorson independientes). El campo gravitatorio, adems, obedece alas Ecuaciones de Campo de Einstein. La idea clave deTheodore Kaluza en los aos 20 fue escribir una Teora de laGravedad de 5 dimensiones. En 5 dimensiones, el campogravitacitorio tiene 15 nmeros independientes, los cuales sepueden ordenar en un vector de 5 dimensiones. Kaluza entoncesredefini la quinta fila y columna del campo gravitatorio para quefuese el campo electromagntico de Maxwell. La caracterstica

fuese el campo electromagntico de Maxwell. La caractersticaverdaderamente maravillosa de esta construccin es que laTeora de la Gravedad en 5 dimensiones se redujo precisamentea la Teora de la Gravedad original de Einstein ms la Teora dela Luz de Maxwell. En otras palabras, aadiendo la quintadimensin, habamos unificado de forma trivial la luz y lagravedad. Eso significaba que la luz ahora era vista comovibraciones en la quinta dimensin. En cinco dimensiones,tenemos suficiente espacio para unificar la luz y la gravedad.Este truco se extendi con facilidad. Por ejemplo, sigeneralizamos la teora a N dimensiones, entonces el campogravitacional de la dimensin N puede separarse en diferentespartes. Ahora est surgiendo una generalizacin del campoelectromagntico, llamada Campo de Yang-Mills, que se sabeque describe las fuerzas nucleares. Las fuerzas nucleares,adems, pueden verse como vibraciones de un espacio dedimensin superior. En una palabra, aadiendo ms dimensiones,somos capaces de describir ms fuerzas. De forma anloga,aadiendo dimensiones superiores y adornando an ms estaaproximacin (con algo llamado supersimetra), podemosexplicar todo el zoolgico de partculas que se han descubiertoen los ltimos 30 aos, con estrambticos nombres comoquarks, neutrinos, muones, gluones, etc. Aunque las matemticasrequeridas para extender la idea de Kaluza han alcanzado cotasrealmente elevadas, incluso para los matemticos profesionales,la idea bsica que subyace en la unificacin sigue siendosorprendentemente simple: las fuerzas de la naturaleza puedenverse como vibraciones en un espacio de dimensin superior.Qu pas antes del Big Bang? Una ventaja de tener una teorade todas las fuerzas es que podramos ser capaces de resolveralgunos de las espinosas preguntas que llevan aos en la fsica,tales como el origen del Universo, y la existencia de Agujerosde Gusano e incluso mquinas del tiempo. La Teora deSupercuerdas de 10 dimensiones, por ejemplo, nos da unaexplicacin convincente del origen del Big Bang, la explosincsmica que tuvo lugar hace 15 o 20 mil millones de aos, y que

csmica que tuvo lugar hace 15 o 20 mil millones de aos, y quearroj las estrellas y galaxias en todas direcciones. En estateora, el Universo comenz originalmente como un Universoperfecto de 10 dimensiones sin nada en l. Al principio, elUniverso estaba completamente vaco. Sin embargo, esteUniverso de 10 dimensiones no era estable. El espacio-tiempooriginal de 10 dimensiones finalmente se rompi en dos partes,un Universo de 4 y 6 dimensiones. El Universo hizo el saltocuntico a otro Universo en el cual 6 de las 10 dimensionescolapsaron y se enroscaron en una diminuta pelota, permitiendoa las restantes 4 dimensiones explotar hacia el exterior a unaenorme tasa. El Universo de cuatro dimensiones (nuestromundo) se expandi a gran velocidad, creando el Big Bang,mientras el Universo de se envolva en s mismo en una minsculapelota y se encoga hasta un tamao infinitesimal. Esto explica elorigen del Big Bang. La actual expansin del Universo, quepodemos medir con nuestros instrumentos, es un efecto colateralde un colapso cataclsmico superior: la ruptura de un Universode 10 dimensiones en un Universo de 4 y 6 dimensiones. Enprincipio, esto tambin explicara por qu no podemos medir elUniverso de 6 dimensiones, debido a que se ha encogido a untamao mucho menor que el de un tomo. De esta manera,ningn experimento de la Tierra podra medir el Universo de 6dimensiones debido a que se ha enroscado en una pelotademasiado pequea como para ser analizada incluso por losinstrumentos ms potentes. (Esto ser una decepcin paraquienes desearan visitas estas dimensiones superiores durante suvida. Estas dimensiones son demasiado pequeas para entrar enellas). Mquinas del Tiempo? Otro antiguo misterio es el queconcierne a los Universos paralelos y el viaje en el tiempo. Deacuerdo con la Teora de la Gravedad de Einstein, el espacio-tiempo puede visualizarse como un tejido que se estira ydistorsiona por la presencia de materia y energa. El campogravitatorio de un agujero negro, por ejemplo, puede visualizarsecomo un embudo, con una estrella muerta colapsada en elcentro. Cualquiera lo bastante desafortunado como para

centro. Cualquiera lo bastante desafortunado como paraacercarse demasiado al embudo cae de forma inexorable en l yes aplastado hasta la muerte. Un misterio, sin embargo, es quede acuerdo con las Ecuaciones de Einstein, el embudo de unagujero negro necesariamente conecta nuestro Universo con unUniverso Paralelo. Adems, si el tnel conecta nuestro Universocon nuestro mismo Universo, entonces tenemos un Agujero deGusano. Estas anomalas no molestaron a Einstein debido a quese pensaba que el viaje a travs del cuello del embudo, llamadopuente de Einstein-Rosen, sera imposible (debido a quecualquiera que cayese en el agujero negro morira). Sin embargo,con el paso del tiempo fsicos como Roy Kerr y Kip Thorne delInstituto de Tecnologa de California han encontrado nuevassoluciones a las ecuaciones de Einstein en las cuales el campogravitacional no se hace infinito en el centro, es decir, que enprincipio una nave podra viajar a travs del puente Einstein-Rosen a un Universo alternativo (o a una zona distante denuestro propio Universo) sin ser destrozado por el intensocampo gravitatorio. (Este agujero de gusano es, de hecho, larepresentacin matemtica del Espejo de Alicia). Incluso msfascinante es que estos agujeros de gusano pueden verse comomquinas del tiempo. Dado que los dos extremos de un agujerode gusano pueden conectar dos eras temporales, Thorne y suscolegas han calculado las condiciones necesarias para entrar enel agujero negro en una poca y salir al otro extremo en otrapoca distinta. (Thorne no se intimida ante el hecho de que lacantidad de energa necesaria para abrir un puente de Einstein-Rosen supera la de una estrella, y por esto est ms all de loslmites de la tecnologa actual. Pero para Thorne, esto es solo unpequeo detalle para los ingenieros de una civilizacin lobastante avanzada del espacio exterior!). Thorne incluso da laidea general de lo que parecera una mquina del tiempo cuandose construyese. (Imagina, sin embargo, el caos que se podraproducir si las mquinas del tiempo fuesen tan comunes comolos coches. Los libros de historia no podran escribirse. Miles deentrometidos estaran constantemente volviendo atrs en el

entrometidos estaran constantemente volviendo atrs en eltiempo para eliminar a los ancestros de sus enemigos, paracambiar el resultado de la Primera y Segunda Guerra Mundial,salvar la vida de John Kennedy y Abraham Lincoln, etc. Lahistoria tal y como la conocemos sera imposible, dejando sintrabajo a los historiadores profesionales. Con cada giro delmando de la mquina del tiempo, la historia cambiara comoarena arrastrada por el viento). Otros fsicos, sin embargo, comoSteven Hawking, dudan del viaje en el tiempo. Argumentan quelos efectos cunticos (como los intentos campos de radiacin delembudo) pueden cerrar el puente de Einstein-Rosen. Hawkingincluso adelant una prueba experimental de la imposibilidadde las mquinas del tiempo (es decir, s existieran, estaramossiendo visitados por turistas del futuro). Esta controversia hagenerado recientemente una oleada de artculos en la literaturafsica. El problema esencial es que aunque las ecuaciones deEinstein para la gravedad permiten el viaje en el tiempo, tambincolapsan cuando nos aproximamos a un agujero negro, y losefectos cunticos, como la radiacin, toman el mando. Pero paracalcular si estas correcciones cunticas son lo bastante intentaspara cerrar el puente Einstein-Rosen, se necesita por fuerza unaTeora de Campo Unificado que incluya ambas, la Teora de laGravedad de Einstein y tambin la Teora Cuntica de laRadiacin. Por lo que tenemos la esperanza de que pronto estaspreguntas puedan resolverse de una vez por todas mediante unaTeora de Campo Unificado. Ambos lados del debate sobre elviaje en el tiempo reconocen que finalmente esta cuestin se verresuelta por la Teora del Todo. Recrear la Creacin Aunque laTeora de Supercuerdas de 10 dimensiones ha sido reconocidacomo el descubrimiento ms fascinante en la fsica terica de lasltimas dcadas, sus crticos se han centrado en su punto msdbil, es casi imposible de comprobar. La energa a la que lascuatro fuerzas fundamentales se unen en una sola fuerza unificadatiene lugar a la fabulosa energa de Planck, la cual es un trillnde veces mayor que la energa que encontramos en un protn.Incluso si todas las naciones de la Tierra estuviesen unidas y

Incluso si todas las naciones de la Tierra estuviesen unidas yconstruyesen el mayor acelerador de partculas de la historia,seguira sin ser suficiente para comprobar la teora. Debido aesto, algunos fsicos han ridiculizado la idea de que la Teora deSupercuerdas pueda ser considerada una teora legtima. ElPremio Nobel Sheldon Glashow, por ejemplo, ha comparado laTeora de Supercuerdas con el programa de la Guerra de lasGalaxias del anterior Presidente Reagan (debido a que esinestable y absorbe el talento de los mejores cientficos). Larazn por la que la teora no puede ser comprobada es bastantesimple. La Teora del Todo es necesariamente una Teora de laCreacin, es decir, debe explicar todo desde el origen del BigBang hasta los lirios del campo. Toda su potencia se pone demanifiesto en el instante del Big Bang, donde todas las simetrasestaban intactas. Comprobar esta teora, adems, significarecrear la Creacin en la Tierra, lo cual es imposible con laactual tecnologa. (Los crticos aplican esto, de hecho, acualquier Teora de la Creacin. El filsofo David Hume, porejemplo, crea que una Teora cientfica de la Creacin erafilosficamente imposible. Esto era debido a que la Fundacinde Ciencia contaba con la reproducibilidad, y la creacin es unevento que nunca puede ser reproducido en el laboratorio).Aunque es desalentador, una pieza del puzzle puede sersuministrada por el Supercolisionador de Superconduccin(Superconducting Supercollider o (SSC)), el cual, si seconstruye, ser el acelerador de partculas ms grande delmundo. El SSC (que parece que ser cancelado por elCongreso) est diseado para acelerar protones a la asombrosaenerga de decenas de miles de billones de electrn-voltios.Cuando estas partculas subatmicas chocan unas con otras aestas fantsticas energas dentro del SSC, se generarn unastemperaturas que no se han visto desde el instante de laCreacin. Por esto a veces es llamada ventana a la Creacin.Con un coste de 8 a 10 mil millones de dlares, el SSC constade un anillo de potentes imanes extendidos a lo largo de un tubode 75 kilmetros de longitud. De hecho, uno podra colocar

de 75 kilmetros de longitud. De hecho, uno podra colocarfcilmente la circunvalacin de Washington, que rodeaWashington D.C., dentro del SSC. Cuando sea construido, si loes, los fsicos esperan que encuentre exticas partculassubatmicas para completar nuestra comprensin actual de lascuatro fuerzas. Sin embargo, tambin tenemos la pequeaposibilidad de que los fsicos descubran partculassupersimtricas, que podran ser vestigios de la Teora deCuerdas Original. En otras palabras, aunque la Teora deSupercuerdas no puede ser comprobada directamente por elSSC, se espera encontrar resonancias de la Teora deSupercuerdas entre los restos creados por los protonesdespedazados a energas desconocidas desde el Big Bang.

La Fsica del Viaje en el Tiempo

Es real o solo un cuento? Por Michio Kaku En la novela deH.G. Wells, La Mquina del Tiempo, nuestro protagonista salta una silla especial con luces parpadeantes, gir unos pocosmandos, y se vio catapultado algunos cientos de miles de aos alfuturo, donde Inglaterra haba desaparecido mucho tiempo atrsy estaba ahora habitada por extraas criaturas llamadasMorlocks y Eloi. Esto puede haber creado una gran obra, perolos fsicos siempre se han burlado de la idea de los viajes en eltiempo, considerndolo reino de excntricos, msticos, ycharlatanes, y con buenas razones. Sin embargo, unos avancesbastante importantes en la gravedad cuntica estn revitalizandoesta teora; se est convirtiendo en el juguete de los fsicostericos que escriben en las pginas de la revista PhysicalReview. Un persistente problema en el viaje en el tiempo es queest plagado de distintos tipos de paradojas. Por ejemplo, estla paradoja del hombre sin padres, es decir, Qu pasa cuandovuelves atrs en el tiempo y matas a tus padres antes de quehayas nacido?. Pregunta: Si tus padres murieron antes de quenacieras, entonces cmo podras haber nacido para matarlos enprimer lugar?. Est tambin la paradoja del hombre sin pasado.Por ejemplo, digamos que un joven inventor intenta sin xito

Por ejemplo, digamos que un joven inventor intenta sin xitoconstruir una mquina del tiempo en su garaje. De pronto, unhombre mayor aparece de ninguna parte y le da al joven elsecreto para construir la mquina del tiempo. El joven entoncesse convierte en alguien extremadamente rico jugando en elmercado de valores, carreras, y eventos deportivos debido aque conoce el futuro. Entonces, cuando es viejo, decide hacerun viaje final hacia el pasado y darle el secreto del viaje en eltiempo a su yo ms joven. Pregunta: De dnde vino la idea dela mquina del tiempo?. Tambin tenemos la paradoja delhombre que es su propia madre (mis disculpas a Heinlein.)Jane es abandonada en un orfanato. Cuando Jane es unaadolescente, se enamora de un vagabundo, que la abandonapero la deja embarazada. Entonces se dispara el desastre. Est apunto de morir dando a luz un beb, que es misteriosamentesecuestrado. El doctor advierte que Jane se est desangrandopeligrosamente, pero, extraamente, tiene ambos rganossexuales. Por lo que, para salvar su vida, convierte a Jane enJim. Jim a partir de este momento se convierte en un locoborracho, hasta que encuentra un amistoso camarero (enrealidad un viajero en el tiempo disfrazado) que lanza a Jim devuelta al pasado. Jim conoce a una preciosa adolescente, y ladeja embarazada por descuido. Consciente de su culpa, rapta albeb y lo deja en un orfanato. Ms tarde, Jim se une al cuerpode viajeros en el tiempo, llevando una vida distinguida, y solotiene un sueo: disfrazarse de camarero para encontrar a ciertoborracho llamado Jim en el pasado. Pregunta: Quin es lamadre, padre, hermano, hermana, abuelo, abuela, y nietos deJane?. No es sorprendente que el viaje en el tiempo siemprehaya estado considerado como un imposible. Despus de todo,Newton crea que el tiempo era como una flecha; una vezdisparada, permaneca en una lnea recta inamovible. Unsegundo en la Tierra era un segundo en Marte. Relojes dispersospor todo el Universo latiran al mismo ritmo. Einstein nos dio unaimagen mucho ms radical. De acuerdo con Einstein, el tiempoes ms como un ro, que serpentea alrededor de estrellas y

es ms como un ro, que serpentea alrededor de estrellas ygalaxias, acelerando y decelerando cuando pasa alrededor decuerpos masivos. Un segundo en la Tierra NO es un segundo enMarte. Relojes dispersos a travs del Universo latiran a supropio ritmo distante. Sin embargo, antes de que Einsteinmuriera, se vio frente a un embarazoso problema. El vecino deEinstein en Princeton, Kurt Goedel, quiz el Lgico Matemticoms grande de los ltimos 500 aos, encontr una nuevasolucin a las propias ecuaciones de Einstein que permitan elviaje en el tiempo!. El ro del tiempo ahora tena remolinos enlos cuales podra curvarse sobre s mismo en un crculo. Lasolucin de Goedel era bastante ingeniosa: postul un Universorepleto de un fluido rotante. Cualquiera que anduviese a lo largode la direccin de rotacin se encontrara de vuelta en el puntoinicial, pero antes en el tiempo!. En sus memorias, Einsteinescribi que estaba preocupado porque esta ecuacin contenasoluciones que permitan el viaje en el tiempo. Pero por finconcluy: el Universo no rota, se expande (es decir como en laTeora del Big Bang) y por esto la solucin de Goedel podra serdesestimada por razones fsicas. (Aparentemente, si el BigBang fuese rotacional, sera posible viajar en el tiempo por elUniverso!). Entonces en 1963, Roy Kerr, un matemticoneozelands, encontr una solucin de las ecuaciones de Einsteinpara un agujero negro rotacional, el cual tendra propiedadesinverosmiles. El agujero negro no colapsara en un punto (comose pensaba previamente) sino en un anillo giratorio (deneutrones). El anillo circulara tan rpidamente que la fuerzacentrfuga mantendra al anillo fuera del colapso gravitacional. Elanillo, entonces, actuara como el Espejo de Alicia. Cualquieraque camine a travs del anillo no morira, sino que podra pasar atravs del anillo a un Universo alternativo. Desde entonces, sehan encontrado cientos de otras soluciones de agujeros degusano en las ecuaciones de Einstein. Estos agujeros de gusanoconectan no solo dos regiones del espacio (de aqu su nombre)sino tambin dos regiones del tiempo. En principio, pueden serusados como mquinas del tiempo. Recientemente, los intentos

usados como mquinas del tiempo. Recientemente, los intentosde sumar la Teora Cuntica y la gravedad (y de aqu crear laTeora del Todo) nos ha dado algn entendimiento sobre losproblemas de las paradojas. En la Teora Cuntica, podemostener mltiples estados de cualquier objeto. Por ejemplo, unelectrn puede existir simultneamente en diferentes rbitas (unhecho que es responsable de darnos las Leyes de la Qumica).De forma similar, el famoso gato de Schrodinger podra existir ala vez en dos posibles estados: muerto y vivo. Por esto al volveratrs en el tiempo y alterar el pasado, estamos simplementecreando un Universo paralelo. De modo que cambiaremos elpasado de alguien, digamos salvando a Abraham Lincoln de serasesinado en el Teatro Ford, pero nuestro Lincoln permanecermuerto. De esta forma, el ro del tiempo se divide en dos rosseparados. Pero esto significa que seremos capaces de saltaren la mquina de H.G. Wells, girar un mando, y lanzarnos varioscientos de miles de aos a la Inglaterra del futuro?. No. Hay unnmero de difciles obstculos que superar. Primero, el problemaprincipal de la energa. Del mismo modo que un coche necesitagasolina, una mquina del tiempo necesita una fabulosa cantidadde energa. O se tiene la energa de una estrella, o se busca algollamado materia extica (la cual cae hacia arriba ms que haciaabajo) o buscar una fuente de energa negativa. (Los Fsicospensaban que la energa negativa era imposible. Pero se hanverificado experimentalmente pequeas cantidades de energanegativa mediante algo llamado el Efecto Casimir, es decir, laenerga creada por los discos paralelos). Todas estas sonextremadamente difciles de conseguir en grandes cantidades, almenos por unos cuantos siglos!. Entonces tenemos el problemade la estabilidad. El agujero negro de Kerr, por ejemplo, puedeser inestable si se cae a travs de l. De forma anloga, losefectos cunticos pueden crear y destruir el agujero negro antesde entrar en l. Por desgracia, nuestras matemticas no son lobastante potentes para dar respuesta a estas cuestiones deestabilidad debido a que se necesita una Teora del Todo quecombine ambas, las fuerzas cuntica y de la gravedad. En la

combine ambas, las fuerzas cuntica y de la gravedad. En laactualidad, la Teora de supercuerdas en el principal candidatopara tal teora (de hecho, es el NICO candidato; no tienerivales despus de todo). Pero la Teora de supercuerdas, quecasualmente es mi especialidad, es an difcil de resolver porcompleto. La teora est bien definida, pero nadie en la Tierra eslo bastante inteligente como para resolverla. Lo bastanteinteresado, Stephen Hawking en una ocasin se opuso a la ideadel viaje en el tiempo. Incluso reivindic que tena una evidenciaemprica contra esto. Si el viaje en el viaje en el tiempo exista,dijo, entonces tendramos que estar siendo visitados por turistasdel futuro. Dado que no vemos turistas del futuro, podemosconcluir: el viaje en el tiempo es imposible. Debido a la enormecantidad de trabajo hecho por los fsicos tericos en los ltimos5 aos ms o menos, Hawking ha cambiado desde entonces supensamiento, y ahora cree que el viaje en el tiempo es posible(aunque no necesariamente prctico). (Adems, quizssimplemente no somos muy interesantes para estos turistas delfuturo. Cualquiera que pueda tener la energa de una estrella nosconsiderara muy primitivos. Imagina a tus amigos cruzando unacolina de hormigas. Se agacharan hacia las hormigas y lesdaran regalos, medicinas, libros y energa?. O alguno de tusamigos tendra el extrao impulso de pisar algunas de ellas?). Enconclusin, no rechaces a una persona que llame a tu puerta unda y diga ser tu futuro tataranieto. Puede que sea cierto.

Agujeros Negros, Agujeros de Gusano y la DcimaDimensin

Se podrn probar estos conceptos mediante la Teora delTodo? Por Michio Kaku El pasado Junio, los astrnomosbrindaban con copas de champn en los laboratorios de todo elmundo, saboreando su ltimo descubrimiento. El reparadoTelescopio Espacial Hubble de 2 mil millones de dlares, una delas perlas de la comunidad cientfica, haba capturado una de laspiezas ms esquivas: un agujero negro. Pero el descubrimiento

piezas ms esquivas: un agujero negro. Pero el descubrimientodel Santo Grial de la astrofsica poda tambin avivar un viejodebate dentro de la comunidad fsica. Qu se extiende al otrolado de un agujero negro?. Si alguien, imprudentemente, cae enun agujero negro, ser destrozado por su inmensa gravedad,como creen la mayora de cientficos, o ser lanzado a unUniverso paralelo, o emerger en otra era temporal?. Pararesolver esta compleja cuestin, los fsicos estn desarrollandouno de las ms estrambticos y tentadores captulos de la fsicamoderna. Tienen que navegar por un campo de minas de teoraspotencialmente explosivas, como la posibilidad de los agujerosde gusano, agujeros blancos, mquinas del tiempo, e inclusola dcima dimensin!. Esta controversia puede confirmarse porla irnica observacin de J.B.S. Haldane sobre que el Universono solo es tan extrao como suponemos, sino que es muchoms extrao de lo que suponemos. Esta deliciosa polmica, queencanta a los fsicos tericos pero que alucina a los simplesmortales, es el tema de mi ltimo libro, Hiperespacio. AgujerosNegros: Estrellas Colapsadas Un agujero negro, en pocaspalabras, es una estrella muerta masiva cuya gravedad es tanintensa que incluso la luz es incapaz de escapar, de aqu sunombre. Por definicin, no se pueden observar, de modo quelos cientficos de la NASA se centraron en el pequeo ncleo dela galaxia M87, un motor csmico supermasivo a 50 millonesde aos luz de la Tierra. Los astrnomos entonces mostraronque el ncleo de consista en un feroz remolino de gas dehidrgeno supercaliente girando a 1,9 millones de kilmetros porhora. Para mantener este disco de gas girando tan violentamenteen todas direcciones, tendra que tener una colosal masaconcentrada en el centro, con un peso de 2 a 3 mil millones desoles!. Un objeto con tal asombrosa cantidad de masa sera lobastante masivo como para impedir que la luz escapase. Luego,un agujero negro. El Puente Einstein-Rosen Pero esto tambinreaviva una actual controversia sobre los agujeros negros. Lamejor descripcin de un agujero negro giratorio se dio en 1963por el matemtico neozelands Roy Kerr, usando las ecuaciones

por el matemtico neozelands Roy Kerr, usando las ecuacionesde la gravedad de Einstein. Pero existe una extraa propiedad enesta solucin. Predice que si uno cae en el agujero negro, podraser absorbido a travs de un tnel (llamado puente de Einstein-Rosen") y disparado a travs de un agujero blanco en unUniverso paralelo!. Kerr mostr que un agujero negro giratoriocolapsara no en un punto, sino en un anillo de fuego. Debido aque el anillo girara muy rpidamente, las fuerzas centrfugas lomantendra a salvo del colapso. Extraordinariamente, una sondaespacial enviada directamente a travs del anillo no seraaplastada, sino que emergera intacta en el otro lado del puenteEinstein-Rosen, en un Universo paralelo. Este agujero degusano conectara dos Universos paralelos, o incluso zonasdistantes del mismo Universo. A travs del Espejo La forma mssimple de visualizar un agujero de gusano de Kerr es pensar enel Espejo de Alicia. Cualquiera que camine a travs del Espejosera transportado instantneamente al Pas de las Maravillas, unmundo donde los animales hablan con adivinanzas y el sentidocomn no es nada comn. El marco del Espejo corresponde alanillo de Kerr. Cualquiera que camine a travs del anillo de Kerrse transportara al otro extremo del Universo o incluso alpasado. Como dos hermanos siameses unidos por la cadera,ahora tenemos dos universos unidos a travs del Espejo.Algunos fsicos se han preguntado si los agujeros negros o losagujeros de gusano podran ser usados algn da como atajos aotro sector del Universo, o incluso como una mquina deltiempo al pasado lejano (haciendo posibles las hazaas de capay espada de Star Wars). Sin embargo, advertimos que somosescpticos. La crtica reconoce que se han encontrado cientosde soluciones de agujeros de gusano a las ecuaciones deEinstein, y por esto no pueden ser descartadas en el saco de lasestupideces. Pero apuntan que los agujeros de gusano puedenser inestables, o que su intensa radiacin y fuerzas subatmicasque rodean la entrada del agujero de gusano mataran acualquiera que se atreviese a entrar. Se han provocadoenrgicos debates entre los fsicos sobre el tema de los agujeros

enrgicos debates entre los fsicos sobre el tema de los agujerosnegros. Por desgracia, esta controversia no puede ser resuelta,debido a que las ecuaciones de Einstein se colapsan en el centrode los agujeros negros o agujeros de gusano, donde la radiaciny las fuerzas subatmicas pueden ser lo bastante feroces comopara colapsar la entrada. El problema es que la teora de Einsteinsolo funciona para la gravedad, no para las fuerzas cunticas quegobiernan la radiacin y las partculas subatmicas. Lo que senecesita es una teora que abarque tanto la Teora Cuntica de laRadiacin como la gravedad de forma simultnea. En unapalabra, para resolver el problema de los agujeros negroscunticos, necesitamos una Teora del Todo!. Una Teoradel Todo? Uno de los mayores descubrimientos de la ciencia enel siglo XX son que las Leyes de la Fsica, a nivel fundamental,pueden resumirse en dos formalismos: (1) La Teora de laGravedad de Einstein, que nos da una descripcin csmica de lomuy grande, es decir, galaxias, agujeros negros y el Big Bang, y(2) la Teora Cuntica, que nos da una descripcin microscpicade lo muy pequeo, es decir el microcosmos de las partculassubatmicas y la radiacin. Pero la suprema irona, yseguramente una de las bromas csmicas de la Naturaleza, esque parecen ser desconcertantemente distintas; incluso losmejores fsicos del mundo, incluyendo a Einstein y Heisenberg,fallaron al unificar estas dos teoras en una. Las dos teoras usandistintas matemticas y diferentes principios fsicos para describirel Universo en sus respectivos dominios, el csmico y elmicroscpico. Por suerte, ahora tenemos un candidato para estateora. (De hecho, es el nico candidato. Los resultados de laspropuestas rivales han mostrado ser inconsistentes). Es lallamada Teora de Supercuerdas, y casi sin esfuerzo une lagravedad con la teora de la radiacin, lo que se requiere pararesolver el problema de los agujeros de gusano cunticos. LaTeora de Supercuerdas puede explicar las misteriosas leyescunticas de la fsica subatmica postulando que las partculassubatmicas son en verdad slo resonancias de la vibracin deuna minscula cuerda. Las vibraciones de la cuerda de un violn

una minscula cuerda. Las vibraciones de la cuerda de un violncorresponden a notas musicales; de la misma forma lasvibraciones de una supercuerda corresponden a las partculasque encontramos en la naturaleza. El Universo entonces es unasinfona de cuerdas vibrantes. Y una bonificacin adicional esque, como una cuerda se mueve en el tiempo, curvan el tejidodel espacio alrededor de ellas, produciendo agujeros negros,agujeros de gusano, y otras soluciones exticas a las ecuacionesde Einstein. De esta forma, de un solo golpe, la Teora deSupercuerdas une ambas, la Teora de Einstein y la FsicaCuntica en un dibujo coherente y convincente. Un Universo de10 Dimensiones La curiosa caracterstica de las supercuerdas,sin embargo, es que solo pueden vibrar en 10 dimensiones. Estoes, de hecho, una de las razones por las que puede unificar lasfuerzas conocidas del Universo: en 10 dimensiones tenemosms espacio para acomodar la Teora de la Gravedad deEinstein y la Fsica subatmica. En cierto sentido, los intentosprevios de unificar las fuerzas de la naturaleza fallaron debido aque una teora estndar en 4 dimensiones es demasiadopequea para meter todas las fuerzas en el mismo marco detrabajo matemtico. Para visualizar las dimensiones superiores,piensa en un Jardn de T japons, donde una carpa pasa suvida entera nadando bajo un pequeo estanque. Las carpas sonslo vagamente conscientes de lo que sucede en el mundo msall de la superficie. Para un cientfico carpa, el Universoconsta solo de dos dimensiones, longitud y anchura. No hay algosimilar a la altura. De hecho, son incapaces de imaginar unatercera dimensin ms all del estanque. La palabra arriba notiene significado para ellos. (Imagina su angustia su de prontofuesen sacados de su Universo bidimensional al hiperespacio,es decir nuestro mundo!). Sin embargo, si llueve, la superficiedel estanque se llena de ondas. Aunque la tercera dimensin estms all de su comprensin, pueden ver con claridad las ondasviajando sobre la superficie del estanque. As mismo, aunque loshumanos no podemos ver las dimensiones superiores,podemos ver sus ondas cuando vibran. De acuerdo a esta

podemos ver sus ondas cuando vibran. De acuerdo a estateora, la luz no es ms que una vibracin ondulando a lo largode la quinta dimensin. Aadiendo dimensiones superiores,podemos acomodar fcilmente ms y ms fuerzas, incluyendo lasfuerzas nucleares. En dos palabras: cuantas ms dimensionestengamos, ms fuerzas podremos acomodar. Una crticapersistente a esta teora, sin embargo, es que no vemos estasdimensiones superiores en el laboratorio. A da de hoy, cadaevento del Universo, desde la ms diminuta descomposicinsubatmica a las explosivas galaxias, puede ser descritomediante 4 nmeros (altura, anchura, profundidad, y tiempo), no10 nmeros. Para responder a estas crticas, muchos cientficoscreen (pero no pueden probar an) que el Universo en elinstante del Big Bang era de hecho completamente de dimensin10. Solo tras el instante de la creacin 6 de las 10 dimensionesse enroscaron en una pelota demasiado minscula paraobservarla. En un sentido real, esta teora es en verdad unaTeora de la Creacin, cuando toda la potencia de un espacio-tiempo de 10 dimensiones se manifest. Fsica del Siglo 21 Noes sorprendente que las matemticas de las cuerdas de 10dimensiones sean sobrecogedoramente maravillosas a la par quebrutalmente complejas, y haya enviado ondas de choque atravs de toda la comunidad matemtica. Todas las nuevas reasde las matemticas han sido abiertas por esta teora. Pordesgracia, actualmente nadie es lo bastante inteligente como pararesolver el problema de un agujero negro cuntico. Como dijoEdward Witten del Instituto de Estudios Avanzados en Princetonhas, La Teora de Cuerdas es fsica del siglo 21 queaccidentalmente cay en el siglo 20. Sin embargo, lasmatemticas del siglo 21 necesarias para resolver los agujerosnegros cunticos no se han descubierto an!. An as, lasapuestas son tan altas que los equipos de iniciativas fsicas nohan parado de intentar resolver la Teora de Supercuerdas. Casi5 000 artculos se han escrito sobre este tema. Como dijo elpremio Nobel Steve Weinberg, Cmo podra esperar nadieque muchos de los ms brillantes jvenes tericos no trabajaran

que muchos de los ms brillantes jvenes tericos no trabajaranen ello?. Los progresos son lentos pero seguros. El aopasado, se anunci un gran avance. Varios grupos de fsicosanunciaron de forma independiente que la Teora de Cuerdaspuede resolver completamente en problema de un agujero negrocuntico. (Sin embargo, los clculos eran tan diablicamentecomplejos que slo podan desarrollarse en 2, no en 10dimensiones). De modo que aqu es dnde estamos ahora.Muchos fsicos sienten que es solo una cuestin de tiempo el quealguna iniciativa fsica rompa por completo este delicadoproblema. Las ecuaciones, aunque difciles, estn bien definidas.Por lo que hasta entonces, es an algo prematuro comprarbilletes para el agujero negro ms cercano para visitar la galaxiavecina o cazar dinosaurios!