Teoría M

• Relación de la Teoría M con las supercuerdas y la supergravedad.
• Características de la teoría M.
• Teoría del todo. Teoría de las cuerdas.
• Supercuerdas y Supergravedad.

   La Teoría M es una de las candidatas a convertirse en la Teoría del todo. Tiene su origen en la Teoría de las cuerdas según la cual todas las partículas son en realidad diminutas cuerdas que vibran a cierta frecuencia y nosotros vivimos en un universo vibrando a cierta frecuencia, lo cual requiere 11 dimensiones. La teoría M es una solución propuesta para la desconocida teoría de todo, la cual combina las 5 teorías de las supercuerdas y supergravedad en 11 dimensiones.

   De acuerdo con el Dr.Edward Witten, quien propuso la teoría, herramientas matemáticas, muchas de las cuales aún tienen que ser inventadas, son necesarias para un total entendimiento de la misma. El siguiente artículo es algo técnico en su naturaleza, vea Teoría M simplificada para un nivel menos técnico. La teoría M en varios contextos geométricos es asociada con las diferentes teorías de las supercuerdas (en diferentes transfondos geométricos), y aquellos límites están relacionados a cada uno de los otros por el principio de dualidad.

   Dos teorías físicas son duales entre sí cuando después de una cierta transformación matemática tienen una física idéntica. Los Tipos IIA y IIB están relacionados por la Dualidad-T, como son las dos Heterotic theories. Tipos I y Heterotic SO(32) están relacionados por la Dualidad-S. Tipo IIB también es Dual-S consigo misma. Las teorías tipo II tienen dos supersimetrías en la 10 dimensión, el resto sólo una. La teoría tipo I es especial en que está basada en cuerdas no orientadas abiertas y cerradas. Las otras cuatro están basadas en cuerdas orientadas y cerradas. La teoría IIA es especial porque es no quiral (conservación de la paridad). Las otras cuatro son quirales (violación de la paridad).

   En cada uno de estos casos hay una undecima dimensión que se convierte .........Esta descripción de la teoría subyacente basada en once dimensiones es llamada "Teoría M". Una historia de espacio tiempo de una cuerda puede ser visualizada matemáticamente por funciones como: Xµ(σ,τ) que describe como las hojas coordenadas bidimensionales de la cuerda () son mapeadas en el espacio-tiempo Xµ Una interpretación de este resultado es que la undécima dimensión estaba siempre presente pero invisible debido a que el radio de la undécima dimensión es proporcional a la string coupling constant y la teoría tradicional perturbativa de las cuerdas presume que esta es infinitesimal.

   Otra posible interpretación es que la dimensión no es un concepto fundamental de la Teoría M. ¡La teoría M contiene mucho más que sólo cuerdas! Contiene tanto objetos de mayor como menor dimensionalidad. Estos objetos son llamados p-branas* donde p denota su dimensionalidad (así, 1-brana podría ser una cuerda y 2-brana una membrana). Objetos de mayores dimensiones siempre estuvieron presentes en la teoría de las cuerdas pero nunca pudieron ser estudiados antes de la Segunda Revolución de las Supercuerdas debido a su naturaleza no-perturbativa.Teoría del todo En física, una teoría del todo es una teoría que unifica las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza: gravedad, fuerza nuclear fuerte, fuerza nuclear débil y la fuerza electromagnética (Einstein trabajó 30 años de su vida en busca de una única ecuación que resumiera la teoría del todo —la conocida como ecuación maestra—), y es el objetivo de las investigaciones en gravedad cuántica.

   De las diferentes fuerzas la gravedad se explica geométricamente en la teoría de la relatividad general de Einstein, mientras que las otras tres fuerzas se explican como expresiones de campos cuánticos. Se han usado otros nombres anteriormente para el concepto de teoría del todo, como son teoría unificada, gran teoría unifícada y teoría de campos unificada. Una teoría del todo es necesaria para explicar fenómenos tales como el big bang o las singularidadades gravitacionales que las teorías de la relatividad general y la mecánica cuántica no explican. Motivaciones teóricas para encontrar una teoría del todo incluyen la creencia platónica de que la naturaleza última del universo es simple y que los modelos corrientes de universo tales como el modelo estándar no pueden ser completados debido a que son demasiado complicados. Recientemente han surgido dos teorías que podrían algún día evolucionar hacia la mencionada teoría unificada.

   Una es la Teoría M, una variante de la teoría de cuerdas basada en un espacio de 11 dimensiones. La segunda es la denominada teoría cuántica de bucles que postula que el propio espacio-tiempo estaría cuantizado dimensionalmente, algo que por ahora no ha sido demostrado. Hay que tener en cuenta que la relatividad general, que es la teoría empleada actualmente cuando se trabaja a escala macroscópica, es una teoría clásica en el sentido de que trabaja, como ya lo hiciera la de la Gravitación universal de Newton, sobre un espacio-tiempo continuo, es decir, infinitamente divisible.

   La teoría de cuerdas es un modelo físico que considera que la materia y el espacio-tiempo se entretejen de una manera muy profunda a escala infinitesimal.

   Sus bloques fundamentales de construcción son objetos extendidos (cadenas, membranas y objetos de dimensiones superiores) en vez de puntos. Las teorías de cuerdas son capaces de resolver varios problemas asociados a la presencia de partículas puntuales en la teoría física de campos. Ciertamente no está demostrada de manera experimental y es sólo confiable por ecuaciones provenientes de fórmulas ancestrales de la fuerza fuerte.

   El término teoría de cuerda se refiere en realidad a las teorías de cuerdas bosónicas de 26 dimensiones y la teoría de supercuerdas de 10 dimensiones, esta última descubierta al añadir supersimetría a la teoría de cuerdas bosónica. Hoy en día la teoría de cuerdas se suele referir a la variante supersimétrica mientras que la antigua se llama por el nombre completo de "teoría de cuerdas bosónicas". Las diferentes teorías de supercuerdas demostraron ser diferentes límites de una desconocida teoría de 11 dimensiones llamada Teoría-M propuesta por Edward Witten en los años 1990.

   Algunos científicos creen que esta teoría es capaz de unificar las cuatro interacciones fundamentales de la naturaleza: Fuerza gravitatoria Electromagnetismo Fuerza nuclear fuerte (mantiene unido el núcleo atómico) Fuerza nuclear débil (relacionada con la radiación) Pero el desencanto es grande entre la comunidad científica por sus varias dificultades e incongruencias, y la mayoría la considera solamente una curiosidad matemática. La teoría de las supercuerdas es una «teoría del todo» que intenta explicar a la vez todas las partículas subatómicas existentes y unificar todas las fuerzas de la naturaleza. Para ello, definen el universo como formado por multitud de cuerdas vibrantes supersimétricas.

    El principal problema de la física actual es poder incorporar la fuerza de la gravedad tal y como la explica la teoría de la relatividad general al resto de las fuerzas físicas ya unificadas. La teoría de las supercuerdas sería un metodo de unificación de dichas teorías. La idea fundamental es que la realidad son cuerdas que vibran en resonancia a una frecuencia de la Longitud de Planck y en donde el gravitón sería una cuerda de amplitud 0. La teoría está lejos de estar acabada y perfilada, ya que hay muchísimas variables sin definir, por lo que existen varias versiones de la misma. El problema de las dimensiones Una de las características de la teoría es que pueden existir más de 4 dimensiones, pero éstas nunca serían detectables si el tamaño de las dimensiones extra fuera menor a la longitud de las cuerdas.

   De hecho la teoría de las supercuerdas predice que el número de dimensiones es de 10,11 o 26. Las 3 dimensiones conocidas del espacio (longitud, altura y anchura) y una del tiempo, y seis dimensiones más del espacio, también llamada teoría del hiperespacio. La teoría de las supercuerdas no es la única teoría multidimensional ni tampoco la única 'teoría del todo'. Una teoría equivalente es la teoría de branas en donde las cuerdas son sustituidas por partes de una membrana, de ahí su nombre La supergravedad es una teoría propuesta para intentar unificar las dos teorías físicas que describen el universo, la mecánica cuántica y la relatividad general.

   Para ser coherente, la supergravedad requiere la existencia de 11 dimensiones, la mayoría de las cuales no son visibles por estar enrrolladas o campactadas. Además incorpora la supersimetría. A finales de los años 70 la supergravedad parecía una buena candidata a teoría del todo, pero partir de los 90, perdió popularidad frente a la teoría de supercuerdas, que también incorpora la supersimetría y las dimensiones extras compactas.