f121

El problema del universo primitivo.

...Consideremos una partícula en el instante t = 0, o en un instante "cercano a t = 0". Supongamos que emite una señal cualquiera, por ejemplo una radiación electromagnética. Esta se propagará a la velocidad c. Al cabo del tiempo t la onda esférica tendrá un radio ct, al que llamamos 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). Remontándonos en el tiempo encontraremos siempre una época t < th en la que las partículas estaban en la imposibilidad material de comunicarse entre sí, puesto que se alejaban "más rápido de lo que avanzaba la onda electromagnética emitida en un instante t cercano a cero".

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

...Se vuelve pues difícil justificar la notable homogeneidad del universo primitivo, cuya huella fósil es el fondo de radiación cosmológica a 2,7° K.

...La teoría 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 traduce un "poder repulsivo del vacío" que desafía toda imaginación. Este provoca entonces una expansión de un factor diez elevado a no sé cuántos....

El problema del origen.

¿Qué es, en efecto, ese tiempo t = 0? ¿Tiene algún sentido?

...Cuando se remonta en el tiempo, la temperatura del "fluido cósmico" crece. La velocidad de agitación térmica de las partículas dotadas de una masa no nula crece también. Llega un momento en que esta velocidad se vuelve relativista. En efecto, 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 cronómetros". Definir un reloj se vuelve problemático, incluso conceptualmente.

...Se ve pues que el modelo estándar está lejos de ser perfecto. La lista de problemas evocados no es, por lo demás, exhaustiva. La física fundamental conoce problemas semejantes. La teoría de las supercuerdas pasa por una extensión del contexto dimensional (diez dimensiones, para muchos). Pero la geometría decadimensional sigue siendo una jungla oscura. Si las superficies 2d han perdido su misterio, la clasificación de las hipersuperficies 3 y 4d está aún por hacer.

....Por otra parte, cuando se añaden dimensiones al cosmos, aparecen longitudes características, asociadas a cada una de ellas. Y estas son invariablemente... la longitud de Planck. Ahora bien, quien dice longitud dice longitud de onda, la cual está ligada a la energía, según la relación:

...La energía de Planck es considerable. Para ponerla en obra, según las técnicas clásicas, habría que poder disponer de un acelerador que tuviera el diámetro de una galaxia. Los físicos experimentales levantan los brazos al cielo.

...El físico teórico de origen japonés, Michio Kaku ("Hyperspace, a scientific odyssey through the 10th dimension", Oxford University Press, 1995), avanza una interpretación personal sabrosa: según él, la teoría de las supercuerdas estaría simplemente adelantada a su tiempo en algunos siglos. En el estadio actual de la técnica no sería pues más que una forma de distraerse entre amigos.

El coloquio de Aspen.

...En 1996 la célebre revista Scientific American publicaba una crónica de un coloquio sobre las supercuerdas que acababa de celebrarse en Aspen, Colorado, bajo la pluma de Madhusree Mukerjee, staff writer. Un texto digno de los Hermanos Marx:

...Como recordaba el autor del artículo, en 1986 se había pedido a Jeffrey A.Harvey, de la Universidad de Chicago, que definiera la teoría de las supercuerdas en siete palabras. Su respuesta había sido 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 superstring men, piensa que esta dualidad no solo conducirá a la TOE (The theory of everything: la Teoría del Todo) sino también a explicar "por qué el universo está hecho así". Piensa que se converge hacia una explicación de la naturaleza profunda de la mecánica cuántica.

...Poca gente se ataca en efecto a esta teoría de las supercuerdas, que es en efecto tan complicada en todos los planos, incluido el matemático, que los físicos y los matemáticos repugnan a sumergirse en ella.

...El artículo indica que esta "dualidad" haría intercambiables las partículas elementales y los objetos compuestos. Los especialistas evocan entonces clumps (macizos, ramos, matas) que intentan visualizar como "hedgehogs" (erizos). To curl like a hedge-hog: acurrucarse en bola. Otras imágenes: las de "esferas tachonadas por vectores", bautizadas "solitones".

...Pero esta dualidad, si existiera, seguiría siendo, precisan los autores de este concepto, imposible de poner en evidencia (por dualidad hay que entender "doble naturaleza": diccionario inglés). En el artículo se precisa pues que unas estructuras compuestas podrían ser equivalentes estando "tangled up" (enredadas, entrelazadas) y convertirse entonces en "objetos elementales".

El concepto de "mirror symmetry" es luego agitado, sin gran éxito.

...En 1986 Duff, del Imperial College de Londres, había considerado las vibraciones de una nueva entidad, "a bubble" (una burbuja). Mientras las cuerdas se retorcían (wiggle) en diez dimensiones, las bubbles flotarían en un espacio de once dimensiones. Luego Duff consideró membranas de "cinco dimensiones", descripciones alternativas, frente a las cuerdas. Consideró después que estas membranas pudieran a su vez enrollarse como "la piel de una salchicha". Y evocar una "string-string duality".

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

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

• ¡Debería haber sido camionero!

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

Un solitón "parece una oruga peluda", erizada de vectores, es pues "el objeto dual de la cuerda".

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

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

Townsend:

• Las membranas, transformándose en solitones de cuerdas, podrían tener el mismo estatuto que las cuerdas. Desgraciadamente los cálculos hechos con las membranas no tienen sentido.

...Se evoca entonces un matrimonio entre las cuerdas y los agujeros negros. Hawking había indicado que los agujeros negros, siendo capaces de emitir partículas, perderían así masa y se encogerían. Si estuvieran inicialmente hechos de cuerdas ("stringy black holes") su evolución los transformaría en objetos de tamaño nulo: "an extremal black hole looking in fact rather like a particle". Polémica entre Susskind y Strominger, sobre este punto:

• El trabajo de Strominger es "great", pero llamar a estas cosas agujeros negros es, aun así, forzar un poco.

A título indicativo, el título del último artículo de Strominger se titula: "El mundo concebido como un holograma".

Este evoca entonces el concepto de "agujero negro de masa nula".

Jeffrey A.Harvey, de la universidad de Chicago, protesta en seguida:

• What does it mean that your black holes with zero mass? Do they move at the speed of the light? (¿qué quiere decir, tus agujeros negros de masa nula? ¿Quiere decir que van a la velocidad de la luz?)

Gary T.Horowitz, de la Universidad de California:

• Oh, baloney! (¡qué tontería!)

Un poco más lejos se lee que las cuerdas "podrían configurarse en función de su entorno", adoptando una solución dinámicamente correcta (...). Y Strominger añadir:

• En algún lugar del universo podrían existir porciones de espacio en forma de gotitas, en las que los agujeros negros, al penetrar en ellas, se transformarían en cuerdas, y viceversa. En nuestro entorno estas gotitas podrían parecer navegar en universos virtuales, los cuales existirían durante un lapso de tiempo infinitesimal, visto que desaparecerían en seguida, antes de que se pudiera observarlos.

...Pero ya nadie parece creer que "la solución esté a la vuelta de la esquina", pese a la afirmación de Witten, que había apostado un cucurucho de helado a que la teoría estaría madura para finales de siglo.

Y t'Hoff replicar con acidez:

• Cuando la gente de las cuerdas hace balance, siempre tiende a inflar sus resultados. Simplemente creen ciegamente en su teoría.

En esta arena de las supercuerdas, se codean los jóvenes y los menos jóvenes.

Sidney R.Coleman, de Harvard:

• At my age you tend to emit a lot of gas. I'd rather not (a mi edad, se tiende a emitir mucho viento. Prefiero callarme.).

Sheldon L.Glashow conviene que "nada se ha movido en esta teoría":

Fin del coloquio. Cae la noche, dice el autor del artículo, y Susskind soltar:

• I personnaly think it's a lot of crap! (¡pienso personalmente que es un montón de mierda!)

Pese a esta crisis algunos piensan que todo acabará por arreglarse. La materia oscura será detectada. La teoría del Todo (the theory of everything) acabará por emerger, sobre fondo de supercuerdas decadimensionales.

...Mientras esperamos esta época bendita, esta edad de oro del conocimiento, los desarrollos teóricos que van a seguir no son, en suma, ni mejores ni peores que todo lo que atañe a la materia oscura y a las supercuerdas.

Antes de atacar la presentación de nuestros trabajos, una crónica de una discusión con J.M.Souriau (4/1/98).

(quizá un principio de explicación de la situación actual).

• ¿Piensas que vivimos un periodo de estancamiento, en física fundamental?

• Desde los años cincuenta, Feynmann y la electrodinámica cuántica, es el estancamiento. La electrodinámica cuántica, funciona, pero a decir verdad no se sabe muy bien por qué. Eso queda por encontrar. Aparte de eso no se ha encontrado nada realmente llamativo.

• Pero ¿es que el mundo de las ciencias ha conocido periodos de estancamiento de lo fundamental, del mismo género. ¿En el siglo pasado?

• Parece haber una especie de alternancia de saltos hacia adelante, en el dominio fundamental y en la explotación tecnológica, como si la gente no pudiera hacer las dos cosas a la vez. La invención del telar Jacquard (1752-1834), por ejemplo, traduce un relevo mecanizado entre el trabajo manual y la producción de objetos (es también el principio.... de la informática). En Física, en 1788, tienes la Mecánica Analítica de Lagrange. En el cambio de siglo Navier inventa la mecánica de fluidos, Fourier, la teoría del calor, el análisis armónico, Fresnel hace progresar la óptica fundamental.

Entre 1815 y, digamos, 1870, es un periodo tecno. Máquina de vapor, por tanto puesta en movimiento de las máquinas por una energía química y ya no humana o animal. Está también la electricidad. Gramme inventa la dinamo en 1845. Jules Vernes, hacia 1870, se hace el cantor de estas aplicaciones tecnológicas. Está también el desarrollo de la química, del ferrocarril, del teléfono, la producción eléctrica de luz. Pero entre 1815 y 1870 es más bien una época de aplicaciones tecnológicas.

• ¿Y cuándo vuelve a arrancar?

• Hacia 1870 es el nacimiento de la cristalografía y el comienzo de la teoría atómica, que figura, en esa época, como hipótesis especulativa. Está también Maxwell.

• ¿Y los grupos?

• Los grupos nacen con la cristalografía. Sophus Lie, Klein, es hacia 1870. El punto de partida de la teoría de grupos es la cristalografía. En el cambio de siglo es el átomo.

• ¿Y a tu parecer eso continúa hasta 1950?

• Después, es sobre todo tecno, investigación aplicada. En física, el gran salto hacia adelante es la informática, cuya explosión, por lo demás, nadie había sido capaz de prever.

• Y desde 1950, todo se ha recentrado de nuevo en la tecnología. Y lo fundamental lo paga.

Fin de esta digresión. .

Sommaire article Sommaire Science Page d'Accueil

Page précédente Page suivante

Retour vers Guide-Sciences

Nombre de consultations de cette page depuis le 1° juillet 2004: