El problema del universo primitivo

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El problema del universo primitivo.

...Consideremos una partícula en el instante t = 0, o en un instante "cercano a t = 0". Supongamos que emita una señal cualquiera, por ejemplo radiación electromagnética. Esta se propagará a la velocidad c. Al cabo del tiempo t, la onda esférica tendrá un radio ct, al que se denomina horizonte. Pero la ley de expansión, de alejamiento entre dos partículas supuestamente ligadas al "soporte cósmico" (se dice comóviles) tiene una forma parabólica (esta distancia crece como t²/³). Al retroceder en el tiempo siempre encontraremos una época t < th en la que las partículas estaban físicamente imposibilitadas de comunicarse entre sí, ya que se alejaban "más rápido que la onda electromagnética emitida en un instante cercano a cero".

...La imagen siguiente evoca este estado autista del universo, las esferas blancas, ligadas a cada partícula, representando los volúmenes en los que una vecina debería situarse para que la comunicación fuera posible. Desafortunadamente, no se interpenetran, y no lo harán hasta mucho más tarde.

...Por tanto, resulta difícil justificar la notable homogeneidad del universo primitivo, cuya huella fósil es el fondo de radiación cósmica a 2,7° K.

...La teoría actualmente en boga es la de Linde: la inflación, y es su única justificación. Sin entrar en detalles, esta teoría consiste en dotar al universo primitivo de una superconstante cosmológica (dependiente del tiempo), que representa un "poder repulsivo del vacío" que desafía toda imaginación. Esto provoca entonces una expansión de un factor diez elevado a una potencia que no sé cuál...

El problema del origen.

¿Qué es, en realidad, este tiempo t = 0? ¿Tiene sentido?

...Cuando retrocedemos en el tiempo, la temperatura del "fluido cósmico" aumenta. También aumenta la velocidad de agitación térmica de las partículas con masa no nula. Llega un momento en que esta velocidad se vuelve relativista. De hecho, cuando t tiende a cero y la temperatura T tiende al infinito, la energía individual de las partículas tiende al infinito y su velocidad tiende a c. El tiempo propio sigue la ley:

...Cuando v tiende a c, el tiempo propio "se congela en los relojes". Definir un reloj se vuelve problemático, incluso conceptualmente.

...Así pues, vemos que el modelo estándar está lejos de ser perfecto. La lista de problemas mencionados no es, de hecho, exhaustiva. La física fundamental enfrenta problemas similares. La teoría de las supercuerdas pasa por una extensión del contexto dimensional (diez dimensiones, para muchos). Pero la geometría de diez dimensiones sigue siendo una jungla oscura. Si las superficies 2D han perdido su misterio, la clasificación de las hipersuperficies 3D y 4D aún queda por hacer.

...Además, cuando se añaden dimensiones al cosmos, aparecen longitudes características asociadas a cada una de ellas. Y estas son invariablemente... la longitud de Planck. Y quien dice longitud dice longitud de onda, la cual está relacionada con la energía, según la relación:

...La energía de Planck es considerable. Para ponerla en práctica, según las técnicas clásicas, haría falta poder disponer de un acelerador con el diámetro de una galaxia. Los físicos experimentales levantan las manos al cielo.

...El físico teórico de origen japonés, Michio Kaku ("Hyperspace, a scientific odyssey through the 10th dimension", Oxford University Press, 1995), propone una interpretación personal sabrosa: según él, la teoría de las supercuerdas simplemente está adelantada a su tiempo en algunos siglos. En el estado actual de la técnica, sería simplemente una forma de entretenerse entre amigos.

El coloquio de Aspen.

...En 1996, la famosa revista Scientific American publicó un informe sobre un coloquio sobre supercuerdas que acababa de celebrarse en Aspen, Colorado, redactado por Madhusree Mukerjee, redactora de plantilla. Un texto digno de los Marx Brothers:

...Como recuerda el autor del artículo, en 1986 se pidió a Jeffrey A. Harvey, de la Universidad de Chicago, que definiera la teoría de las supercuerdas en siete palabras. Su respuesta fue entonces:

• Oh, Lord, why have you forsaken me? (Dios, ¿por qué me has abandonado?)

Pero el artículo indica que Dios parece haber respondido, a través del descubrimiento de una nueva simetría: la dualidad.

...Witten, el más optimista de los defensores de las supercuerdas, piensa que esta dualidad no solo conducirá a la TOE (The theory of everything: la Teoría del Todo), sino también explicará "por qué el universo es así". Piensa que nos estamos acercando a una explicación profunda de la mecánica cuántica.

...Pocas personas se enfrentan realmente a esta teoría de las supercuerdas, que es en efecto tan complicada desde todos los puntos de vista, incluso matemáticamente, que físicos y matemáticos se resisten a sumergirse en ella.

...El artículo indica que esta "dualidad" haría intercambiables las partículas elementales y los objetos compuestos. Los especialistas entonces evocan agrupaciones (masivas, racimos, montones) que tratan de visualizar como "hedgehogs" (erizos). To curl like a hedge-hog: encogerse en forma de bola. Otras imágenes: las de "esferas clavadas con vectores", bautizadas como "solitones".

...Pero esta dualidad, si existiera, permanecería, según los autores de este concepto, imposible de demostrar (por dualidad se debe entender "naturaleza doble": diccionario inglés). En el artículo se aclara que estructuras compuestas podrían ser equivalentes al estar "tangled up" (enredadas, entrelazadas) y convertirse así en "objetos elementales".

El concepto de "simetría espejo" se menciona luego, sin gran éxito.

...En 1986, Duff, del Imperial College de Londres, había considerado las vibraciones de una nueva entidad, "a bubble" (una burbuja). Mientras que las cuerdas se retorcían (wiggle) en diez dimensiones, las burbujas flotarían en un espacio de once dimensiones. Luego Duff consideró membranas de "cinco dimensiones", descripciones alternativas frente a las cuerdas. Posteriormente consideró que estas membranas podrían enrollarse como "la piel de un salchichón". Y evocó una "dualidad cuerda-cuerda".

...En 1995, Witten dio una conferencia en Berkeley conjeturando que las burbujas de Duff podrían ser solitones de una cuerda particular correspondiente a las diez dimensiones.

Y Schwarz, del Caltech (uno de los pioneros de la teoría), añadió:

• ¡Habría tenido que ser conductor de camión!

Sea como fuere, actualmente, aparecen diez nuevos artículos sobre supercuerdas cada día.

Un solitón "se parece a una oruga peluda", cubierta de vectores, por lo tanto "es el objeto dual de la cuerda".

Duff propuso luego una dualidad de la dualidad, entre espacios. Y Susskind comentó:

El tamaño y la dimensión interna de un objeto cambiaría "de lugar en lugar".

Townsend:

• Las membranas, al transformarse en solitones de cuerdas, podrían tener el mismo estatus que las cuerdas. Desafortunadamente, los cálculos realizados con membranas no tienen sentido.

...Se evoca entonces un matrimonio entre cuerdas y agujeros negros. Hawking había indicado que los agujeros negros, al ser capaces de emitir partículas, perderían masa y se encogerían. Si inicialmente estuvieran hechos de cuerdas ("stringy black holes"), su evolución los transformaría en objetos de tamaño cero: "un agujero negro extremo que en realidad se parece bastante a una partícula". Polémica entre Susskind y Strominger sobre este punto:

• El trabajo de Strominger es "excelente", pero llamar a estas cosas agujeros negros, es ya un poco forzar.

A modo de indicación, el título del...