Las Cuatro Fuerzas
Fundamentales.
La excitación en
torno a las dimensiones superiores viene dada por el hecho que pueden llegar a
ser la llave que unifique todas las fuerzas conocidas. A lo largo de los
últimos 2.000 años, los físicos han llegado a la conclusión que nuestro
universo está gobernado por cuatro fuerzas fundamentales. Estas fuerzas pueden
llegar a ser unificadas en un espacio dimensional superior. La luz, por
ejemplo, puede ser concebida como vibraciones en la quinta dimensión. Estas
cuatro fuerzas son: La gravedad es la fuerza que mantiene nuestros pies
anclados a la tierra y es la ligazón que mantiene unidos al sistema solar y las
galaxias. Sin gravedad, seríamos inmediatamente lanzados al espacio a 1.500
kilómetros/hora. Aún más. Si la gravedad no mantuviese unido al sol, este
estallaría en una catastrófica explosión de energía.
El electromagnetismo
es la fuerza que ilumina nuestras ciudades y da energía a nuestros
electrodomésticos. La revolución electrónica, que nos ha dado la bombilla, la televisión,
el teléfono, las computadoras, la radio, el radar, los microondas y los lavaplatos,
es un subproducto de la fuerza electromagnética.
La fuerza nuclear es
la fuerza que alimenta al sol. Sin la energía nuclear, las estrellas se
apagarían y los cielos se quedarían a oscuras. La fuerza nuclear no solo hace posible
la vida en la tierra sino que también es la fuerza devastadora que libera la bomba
de hidrógeno, que se puede comparar con un trozo de sol traído a la tierra. La weak
force es la fuerza responsable de la degeneración radioactiva. En el campo de
la medicina nuclear se emplea la fuerza weak en la forma de rastreadores
radioactivos.
Históricamente, el
descubrimiento del secreto de alguna de estas fuerzas por la ciencia ha
cambiado irrevocablemente el curso de la
civilización moderna, desde la maestría de la mecánica y la física de Newton al
control del electromagnetismo, para llegar finalmente al descubrimiento de la
fuerza nuclear. En cierta medida algunos de los más grandes avances en la
historia de la ciencia se pueden comprender siguiendo la evolución gradual del
conocimiento de estas cuatro fuerzas fundamentales.
Dada la importancia
de estas cuatro fuerzas fundamentales, la siguiente pregunta es: ¿pueden ser
unidas en una sola fuerza? ¿son las manifestaciones de una realidad subyacente?
Dado el fracaso de la investigación en este sentido por parte de los premios
Nobel de este último medio siglo, la mayoría de los físicos están de acuerdo ahora
que la Teoría del Todo tiene que ser una ruptura radical con todo lo que se ha intentado
hasta ahora. El fundador de la moderna teoría atómica, Niels Bohr, asistió en una
ocasión a una de las explicaciones de Wolfgang Pauli de su versión de la teoría
del campo unificado. Bohr finalmente se levantó para decir "estamos todos
de acuerdo en que su teoría es una
locura absoluta, lo que nos divide es si es lo suficientemente loca". Hoy, después de décadas de falsos comienzos y
frustrantes callejones sin salida, muchos de los más importantes físicos creen
que han encontrado finalmente la teoría suficientemente loca como para ser la
teoría del campo unificado. Un grupo de científicos en los laboratorios de
investigación más importantes del mundo creen haber encontrado al fin la Teoría
del Todo. Teoría de campo en dimensiones superiores.
Para poder ver cómo
las dimensiones superiores ayudan a unificar las leyes de la naturaleza los
físicos usan un instrumento matemático llamado la teoría de campo. Por ejemplo,
el campo magnético de una barra magnética se parece a una tela de araña que
llena todo el espacio. Para describir el campo magnético, introducimos el
campo, una serie de números definidos a cada punto en el espacio que describe
la intensidad de la fuerza en ese punto. James Clerk Maxwell probó en el siglo
pasado que la fuerza electromagnética puede ser descrita por cuatro números en
cada punto. Estos cuatro números, a su vez, obedecen a una serie de ecuaciones
(llamadas las ecuaciones de campo de Maxwell).
Para la fuerza
gravitacional, definida en cuatro dimensiones, el campo requiere un total de 10
números en cada punto. Estos diez números pueden ser ensamblados de la siguiente
manera. El campo gravitacional, a su vez, obedece a las ecuaciones de campo de
Einstein. La idea clave de Theodr Kaluza en 1920 fue escribir una teoría del campo
gravitacional en cinco dimensiones. Kaluza ha redefinido la quinta columna y la
quinta fila del campo gravitacional para coincidir con el campo electromagnético.
La característica realmente milagrosa de esta construcción es que la teoría
gravitacional de cinco dimensiones se reduce a la teoría original de la
gravedad de Einstein más la teoría de la luz de Maxwell. En otras palabras, al
añadir la quinta dimensión, hemos unido la luz con la gravedad. En otras
palabras, la luz es vista ahora como vibraciones en la quinta dimensión. Este
truco es fácilmente extendible. Por ejemplo, si expandemos la teoría de N
dimensiones, entonces el campo gravitacional de N dimensiones puede ser
dividido en la siguientes partes. Surge ahora una generalización del campo
electromagnético llamado el campo Yang Mills, que es la fuerza esencial que
describe las fuerzas nucleares. De esta manera las fuerzas nucleares pueden ser
vistas como vibraciones del espacio en una dimensión superior. Puesto
simplemente, al añadir más dimensiones, podemos describir más fuerzas.
A continuación
introducimos un nuevo concepto llamado supersimetría que nos permite doblar el
número de dimensiones al añadir super-dimensiones. Si estas superdimensiones
son añadidas, entonces el campo gravitacional puede ser roto como sigue:
(imagen no disponible). La característica increíble de esta construcción es
que, con muy poco esfuerzo podemos incorporar los quarks de la física
subatómica con el campo gravitacional de Einstein.
