Teoría M

La teoría M es el nombre para una versión unificada de la teoría de cuerdas que fue propuesta en el año 1995 por el físico Edward Witten. En el momento de la propuesta, había 5 variaciones de la teoría de cuerdas, pero Witten propuso la idea de que cada una era una manifestación de una sola teoría subyacente.

Temas relacionados

Teoría de cuerdas, universos paralelos

¿Qué es la teoría M?

La teoría M o teoría de supercuerdas es la que determina que todas las partículas elementales se encuentran conformadas por un mismo tipo de filamento de energía pero que cada uno de ellos tiene vibraciones diferentes.

Quién la propuso la teoría M

La teoría M fue propuesta en sus inicios por Edward Witten. La propuesta que hacía Witten se combinaba con las cinco teorías de supercuerdas y supergravedad en once dimensiones que ya existían con anterioridad. Tiene su origen fundamentado en la teoría de cuerdas, de acuerdo con la cual todas las partículas son, diminutas cuerdas que vibran a cierta frecuencia. Según esta propuesta, las partículas son cuerdas vibrando a cierta frecuencia en un espacio-tiempo que requiere al menos de diez dimensiones diferentes.

Antecedentes

Muchos años atrás, principalmente durante el siglo XIX, se creía que el átomo era la partícula más pequeña de la materia y el universo. Fue considerado por mucho tiempo como el elemento básico e indivisible de la materia.

En los primeros años del siglo XX se comprobó que este átomo tenía una serie de componentes más pequeños que eran llamados protones, neutrones y electrones, y que se conocerían como partículas subatómicas.

En la década de 1980, se descubrió que los protones y los neutrones se encontraban conformados por pequeñas partículas llamadas quarks. La Teoría cuántica es el conjunto de reglas que describen las interacciones de estas partículas.

Luego, en 1980, se consolidó un nuevo tipo de modelos matemáticos llamados teoría de cuerdas que sugería que todas las partículas y formas de energía en el universo, podrían interpretarse hipotéticamente como “cuerdas” u objetos unidimensionales, los cuales eran perceptibles a escalas de longitud comparables con la longitud de Planck.

La teoría de cuerdas decía que el universo estaba formado de múltiples dimensiones espaciales, compactadas y perceptibles a muy pequeña escala. Las cuerdas vibran en múltiples dimensiones, y de acuerdo con cómo vibran, podrían ser entonces percibidas en el espacio de tres dimensiones como materia, luz, o gravedad.

A mediados de los años 90, Edward Witten, un teórico de cuerdas consideró que las cinco diferentes versiones de la teoría de las cuerdas eran lo mismo en diferentes perspectivas y propuso la unificación en una teoría llamada “teoría M”, en que cual la letra “M” no está específicamente definido, pero se entiende como “membranas”.

Historia

La teoría M fundamenta su historia en la Teoría de Cuerdas, de ella, el Dr. Edward Witten propuso la famosa teoría M, una teoría unificadora que podía explicar todo el Universo interpretando las cuatro fuerzas de nuestro Universo: gravitatoria, electromagnética, nuclear fuerte y nuclear débil.

Explicación de la teoría M

La teoría de cuerdas, supercuerdas o teoría M, es la unificación de todas las teorías que se relacionan las cuatro fuerzas de la naturaleza.

Esta teoría fue desarrollada por y para explicar la fuerza nuclear fuerte, pero había una teoría mucho más relevante. La teoría M se encarga de describir el universo con 11 dimensiones. De estas dimensiones espaciales de las que tenemos, una dimensión es de tiempo y 6 dimensiones están compactadas en un espacio de Calabi-Yau.

La teoría M también postula la existencia de las branas ya que según ella, el universo donde vivimos está en una brana de 3 dimensiones, la cual se encontraría entre otras branas, una al lado de la otra. La teoría dice que toda la materia está formada de cuerdas abiertas, y que estaría confinada en nuestra propio universo-brana. Las branas estarían una al lado de otra, dentro de una hiperdimensión o bulk.

Las branas no estarían fijas, sino que se encontrarían ondulando y tendrían movimiento. Cuando 2 branas se tocan, se produciría un Big Bang y se formaría otro universo-brana, expandiéndose en direcciones opuestas. Eventualmente, las branas se podrían volver a tocar y el ciclo comenzaría otra vez.

Características

Las principales características de la teoría M son las siguientes:

• La teoría M es mucho más que simples cuerdas.
• Contiene objetos de mayor como también tiene objetos de menor dimensión.
• Los objetos de la teoría de cuerdas son llamados P-branas donde P denota su dimensionalidad o D-branas.
• Objetos de mayores dimensiones siempre estuvieron presentes en la teoría de cuerdas, pero nunca pudieron ser estudiados antes de la Segunda Revolución de las Supercuerdas debido a su naturaleza no-perturbativa.
• Se sugiere que el Big Bang fue ocasionado por la colisión de dos de estas membranas, de las cuales nació nuestro Universo.

Qué problemas presenta la teoría M

Uno de sus problemas es que la teoría inicial necesitaba la existencia de un espacio multidimensional, y nuestro Universo solamente tiene cuatro dimensiones que son las tres espaciales y el tiempo. Se pensaba entonces que la dimensión era muy pequeña en tamaño y que se encontraba enrollada, o compactificada.

El segundo problema con la teoría de cuerdas era que únicamente trabajaba para algunos tipos de partículas, los bosones; los fermiones como los quarks, electrones y otras partículas interesantes quedaban entonces por fuera.

Importancia

La teoría M es importante para lograr entender mejor la naturaleza del universo y la humanidad. El impacto de la ciencia abarca también a la cultura. El objetivo principal de la teoría es unir las leyes de la mecánica cuántica que se refiere a las leyes de lo «pequeño» con las leyes de la relatividad general que son básicamente las leyes de lo «grande», en un mismo marco matemáticamente consistente. Esto es vital porque en la formulación estándar la unión de la mecánica cuántica y la relatividad general conduce a inconsistencias matemáticas.