En términos no técnicos, la teoría M presenta una idea sobre la sustancia básica del universo . Aunque no se conoce una formulación matemática completa de la teoría M, el enfoque general es el principal candidato para una " teoría del todo " universal que unifique la gravedad con otras fuerzas como el electromagnetismo . La teoría M tiene como objetivo unificar la mecánica cuántica con la fuerza gravitacional de la relatividad general de una manera matemáticamente consistente. En comparación, físicos e investigadores consideran que otras teorías, como la gravedad cuántica de bucles, son menos elegantes, porque postulan que la gravedad es completamente diferente de fuerzas como la fuerza electromagnética. [1] [2] [3]
En los primeros años del siglo XX, se demostró que el átomo , que durante mucho tiempo se consideró el componente más pequeño de la materia , estaba formado por componentes aún más pequeños llamados protones , neutrones y electrones , que se conocen como partículas subatómicas . Otras partículas subatómicas comenzaron a descubrirse en la década de 1960. En la década de 1970, se descubrió que los protones y neutrones (y otros hadrones ) están formados a su vez por partículas más pequeñas llamadas quarks . El Modelo Estándar es el conjunto de reglas que describe las interacciones de estas partículas.
En la década de 1980 surgió un nuevo modelo matemático de física teórica , llamado teoría de cuerdas . Mostró cómo todas las diferentes partículas subatómicas conocidas por la ciencia podrían construirse mediante hipotéticas "cuerdas" unidimensionales, bloques de construcción infinitesimales que sólo tienen la dimensión de longitud, pero no de altura ni de anchura. Estas cuerdas vibran en múltiples dimensiones y, dependiendo de cómo vibren, pueden verse en el espacio tridimensional como materia, luz o gravedad. En la teoría de cuerdas, se dice que toda forma de materia es el resultado de la vibración de las cuerdas.
Sin embargo, para que la teoría de cuerdas sea matemáticamente consistente, las cuerdas deben vivir en un universo con diez dimensiones . La teoría de cuerdas explica nuestra percepción del universo como si tuviera cuatro dimensiones (tres dimensiones espaciales y una dimensión temporal) imaginando que las seis dimensiones adicionales están "acurrucadas", por lo que son tan pequeñas que no pueden observarse en el día a día. . El término técnico para esto es compactación . Estas dimensiones generalmente se hacen para tomar la forma de objetos matemáticos llamados variedades Calabi-Yau .
Se desarrollaron cinco teorías principales de cuerdas y se descubrió que eran matemáticamente consistentes con el principio de que toda la materia está formada por cuerdas. Tener cinco versiones diferentes de la teoría de cuerdas se consideraba un enigma.
En su intervención en la conferencia sobre teoría de cuerdas celebrada en la Universidad del Sur de California en 1995, Edward Witten , del Instituto de Estudios Avanzados, sugirió que las cinco versiones diferentes de la teoría de cuerdas podrían estar describiendo la misma cosa vista desde diferentes perspectivas. [4] Propuso una teoría unificadora llamada " teoría M ", que reunía todas las teorías de cuerdas. Lo hizo afirmando que las cuerdas son una aproximación de membranas bidimensionales enrolladas que vibran en un espacio-tiempo de 11 dimensiones . Según Witten, la M podría significar "magia", "misterio" o "membrana" según el gusto, y el verdadero significado del título debería decidirse cuando se descubra una mejor comprensión de la teoría. [5]
La teoría M no está completa y las matemáticas del enfoque aún no se comprenden bien. La teoría M es una teoría de la gravedad cuántica; y como todos los demás, no ha obtenido evidencia experimental que confirme su validez. [1] Tampoco destaca nuestro universo observable como especial y, por lo tanto, no pretende predecir desde los primeros principios todo lo que podemos medir sobre él.
Sin embargo, algunos físicos se sienten atraídos por la teoría M debido a su grado de unicidad y su rico conjunto de propiedades matemáticas, lo que genera la esperanza de que pueda describir nuestro mundo dentro de un marco único.
Una característica de la teoría M que ha despertado gran interés es que predice de forma natural la existencia del gravitón , una partícula de espín-2 que, según la hipótesis, media la fuerza gravitacional. Además, la teoría M predice naturalmente un fenómeno que se asemeja a la evaporación de un agujero negro . Las teorías de unificación en competencia, como la gravedad asintóticamente segura , la teoría E8 , la geometría no conmutativa y los sistemas de fermiones causales, no han demostrado ningún nivel de consistencia matemática. Otro enfoque de la gravedad cuántica es la gravedad cuántica de bucles , una teoría no unificadora; Muchos físicos consideran que la gravedad cuántica de bucles es menos elegante que la teoría M porque postula que la gravedad es completamente diferente de las otras fuerzas fundamentales. [1] [2]
