Pregunta: ¿Para que sirven las diferentes dimensiones que plantea la teoría de las cuerdas?

Claudia García García contestada el 10 May 2017:

Hola!

Bueno, vamos a intentar explicar para qué sirven las dimensiones que se llaman «extra» (es decir, las que no son alto, ancho y largo más el tiempo, que son las que conocemos y vemos) en teoría de cuerdas.

Lo primero: ¿qué es la teoría de cuerdas y por qué mola?

Para llegar a eso hay que saber cuáles son las fuerzas de la naturaleza. Sólo hay 4: la fuerza electromagnética, la fuerza nuclear fuerte, la fuerza nuclear débil y la gravedad. Si te paras a pensar, seguro que has oído o incluso dado en el instituto que los electrones tienen carga eléctrica y sufren la fuerza electromagnética. ¿Por qué es esto relevante? Porque como los electrones son muy pequeñitos sabemos que la fuerza electromagnética acúa de forma apreciable a escalas muy pequeñas. Las fuerzas nucleares, como su propio nombre indica, actúan principalmente en los núcleos de los átomos, así que también lo hacen a escalas pequeñas. Pero, ¿y la gravedad? La gravedad la asociamos a la Tierra, al sistema solar, a agujeros negros, a objetos y a escalas muy muy grandes. El hecho de que una fuerza actúe a escalas pequeñas nos da a los físicos la posibilidad de entenderla mejor usando una teoría que se llama mecánica cuántica. Si una fuerza se ejerce sólo a escalas muy grandes no terminamos de entender bien bien cómo funciona, y esto es lo que nos pasa con la gravedad, que, al contrario que con las otras tres fuerzas, no hemos conseguido hacerla cuántica.

Aquí entra la teoría de cuerdas. Esta teoría básicamente lo que hace es decir que las partículas no son en realidad partículas, sino que son “excitaciones de una cuerda”. Esto se entiende mejor si lo pensamos como una guitarra, las cuerdas de la guitarra serían las cuerdas de nuestra teoría y las partículas serían las notas que surgen cuando hacemos vibrar las cuerdas. Si hacemos esto, somos capaces de hacer la gravedad cuántica, de entender cómo funciona a escalas muy pequeñas, y de estudiarla de forma más profunda y básica.

Esto suena muy bien, pero es más difícil de lo que parece. Todo esto de la cuántica y tal y de cómo entendemos los físicos las fuerzas fundamentales pasa por formularlo todo de forma matemática. ¿Y qué pasa? Que si tu coges la teoría de cuerdas y consigues explicar la gravedad igual que el resto de fuerzas te salen inconsistencias matemáticas por todas partes.

¿La solución? Meter más dimensiones. Las dimensiones extra se usan para eliminar las inconsistencias matemáticas que aparecen al intentar entender la gravedad a escalas pequeñas en teoría de cuerdas.

Pero claro, nosotros estas dimensiones no las vemos, solo vemos 3 y el tiempo, que lo consideramos la cuarta dimensión. Por eso lo que decimos es que las otras dimensiones están “compactificadas” y no se ven. ¿Pero cómo puede ser esto? Te pongo un ejemplo: Imagínate que tienes una pajita gorda. Para ti la pajita es un cilindro, tiene 3 dimensiones. Ahora imagina que eres una hormiga muy muy pequeña que está caminando por encima de la pajita, para ti la pajita solo tiene 2 dimensiones! Algo similar pasaría en teoría de cuerdas.

Por último para rematar tu pregunta, las dimensiones extra también sirven para explicar ciertos fenómenos que vemos en nuestras 4 dimensiones. Depende de cómo “compactifiquemos” (hagamos pequeñas) las dimensiones extra nos aparecen unas cosas u otras cuando nos vamos al mundo “que vemos”. Así que también sirven para jugar con distintos escenarios posibles y distintas formas de explicar lo que observamos.