Fisica

3. ElHiperespacio yla Teoría delTodo
¿Qué se extiende más allá de nuestras 4 dimensiones?
Michio KakuCuando era niño solía visitar en Jardín de Té
Japonés en San Francisco. Pasaba horas fascinado por la carpa
que vivía enunestanque poco profundo solo unas pulgadas bajo
las azucenas, justo bajo mis dedos, completamente ajena al
Universo que había sobre ella. Me hacía a mí mismo una
pregunta que solo un niño podría hacer: ¿Cómo sería ser una
carpa? ¡Qué mundo tan extraño sería! Me imaginaba que el
estanque sería como el Universo, un espacio de dos
dimensiones. La carpa sólo podría nadar hacia adelante y hacia
atrás, y a izquierda y derecha. Pero imaginaba que el concepto
de “arriba”, más allá de las azucenas, sería totalmente extraño a
ella. Cualquier científico carpa que se atreviese a hablar de
“hiperespacio”, es decir, la tercera dimensión sobre el estanque,
sería inmediatamente etiquetado como un chiflado. Me pregunto
qué pasaría si pudiésemos bajar y capturar un científico carpa y
subirlo al hiperespacio. ¡Pensaba en la maravillosa historia que
contaría a los demás! La carpa balbucearía sobre unas nuevas e
increíbles leyes de la Física:seres que podíanmoverse sinaletas.
Seres que podían respirar sin agallas. Seres que podían emitir
sonidos sin burbujas. Entonces me pregunté: ¿Cómo podría un
científico carpa conocer nuestra existencia? Un día que llovía,
pude ver las gotas de lluvia formar suaves ondas en la superficie
delestanque. comprendíLa carpa podría ver las sombras de las
ondas en la superficie delestanque. La tercera dimensión podría
ser invisible para ellos, pero las vibraciones de la tercera
dimensión podrían ser claramente visibles. Incluso la carpa
podría sentir estas ondas e inventar un simple concepto, para
describirlas, llamado “fuerza”. Podría incluso darle a estas
“fuerzas” bonitos nombres como luz y gravedad. Nos reiríamos
de ellos, porque, por supuesto, sabemos que no hay “fuerzas”
después de todo, solo las ondas en el agua. Hoy día, muchos

4. después de todo, solo las ondas en el agua. Hoy día, muchos
científicos creen que nosotros somos la carpa que nada en
nuestro diminuto estanque, completamente feliz, inconsciente de
los invisibles y desconocidos Universos que planean justo sobre
nosotros en el hiperespacio. Pasamos nuestra vida en tres
dimensiones espaciales, confiados en que lo que vemos con
nuestros telescopios es todo lo que existe, ignorantes de la
posibilidad de un hiperespacio de 10 dimensiones. Aunque estas
dimensiones superiores soninvisibles, sus “ondas”se puedenver
y sentir con toda claridad. Llamamos a estas ondas luz y
gravedad. La teoría del hiperespacio, sin embargo, languideció
durante décadas por la escasez de pruebas físicas o
aplicaciones. Pero la teoría, una vez considerada el área de los
excéntricos y místicos, está siendo revitalizada por una simple
razón: puede ser la llave para la mayor teoría de todos los
tiempos, la “Teoría delTodo”. Einsteinpasó sus últimos 30 años
en una inútil persecución de esta teoría, el Santo Grial de la
Física. Quería una teoría que pudiese explicar las cuatro fuerzas
fundamentales que gobiernan el Universo: gravedad,
electromagnetismo, y las dos fuerzas nucleares (débil y fuerte).
Supuso que sería el mayor descubrimiento de la ciencia en los
últimos 2 000 años, desde que los griegos se preguntaron cómo
se hizo el mundo. Estaba buscando una ecuación, tal vez de no
más de una pulgada de largo que pudiese colocar en una
camiseta, pero era demasiado grandioso poder explicar todo,
desde el Big Bang y las explosiones estelares a átomos y
moléculas, o las flores del campo. Quería leer la mente de Dios.
Finalmente, Einstein falló en su misión. De hecho, fue rechazado
por muchos de sus compatriotas más jóvenes, que se mofarían
de él con la frase, “Lo que Dios ha separado, ningún hombre
puede unirlo”. Pero tal vez Einstein se esté tomando ahora su
venganza. Durante la última década, ha habido una furiosa
búsqueda para la uniónde estas cuatro fuerzas fundamentales en
una única teoría, especialmente una que mezcle la Relatividad
General (que explica la gravedad) con la Teoría Cuántica (que
explica las dos fuerzas nucleares y el electromagnetismo). El

5. explica las dos fuerzas nucleares y el electromagnetismo). El
problema es que la relatividad yla teoría cuántica sontotalmente
opuestas. La Relatividad Generales una teoría de lo muygrande:
galaxias, quasar, agujeros negros, e incluso elBigBang. Se basa
encurvar elmaravilloso tejido de cuatro dimensiones delespacio
y del tiempo. La Teoría Cuántica, por el contrario, es una teoría
de lo muy pequeño, es decir, el mundo de las partículas
subatómicas. Se basa en diminutos paquetes de energía
discretos llamados cuantos. En los últimos 50 años, se han
realizado muchos intentos de unir estos polos opuestos, y han
fallado. El camino hacia una Teoría de Campo Unificado, la
Teoría delTodo, está cubierto con los cadáveres de los intentos
fallidos. La clave de este puzzle puede ser el hiperespacio. En
1915, cuando Einstein dijo que el espacio-tiempo tenía cuatro
dimensiones y se curvaba y ondulaba, mostró que estas
curvaturas producían una “fuerza” llamada gravedad. En 1921,
Theodr Kaluza escribió que las ondas de la quinta dimensión
podrían ser vistas en forma de luz. Al igual que el pez que mira
las ondas del hiperespacio moviéndose en su mundo, muchos
físicos creen que la luz se crea por ondas en un espacio-tiempo
de cinco dimensiones. ¿Qué pasa conlas dimensiones superiores
a la 5? En principio, si añadimos más y más dimensiones,
podemos ondularlas y doblarlas de distintas formas, y de este
modo crear más fuerzas. En 10 dimensiones, de hecho,
¡podemos acomodar las cuatro fuerzas fundamentales!. En
realidad, esto no es tan simple. Debido a la falta de experiencia
en 10 dimensiones, también introdujimos una legión de
inconsistencias matemáticas esotéricas (por ejemplo infinitos y
anomalías) que han acabado con todas las teorías previas. La
única teoría que ha sobrevivido a cada reto impuesto es la
llamada Teoría de Supercuerdas, en la cual este Universo de 10
dimensiones está habitado por minúsculas cuerdas. De hecho, en
una pasada, esta teoría de cuerdas de 10 dimensiones nos da
una simple y convincente unificación de todas las fuerzas. Como
la cuerda de un violín, estas diminutas cuerdas pueden vibrar y
crear resonancias o “notas”. Esto explica por qué hay tal

6. crear resonancias o “notas”. Esto explica por qué hay tal
cantidad de partículas subatómicas: son solo notas de una
supercuerda. (Esto parece simple, pero en los años 50, los
físicos estaban abrumados por la avalancha de partículas
subatómicas. J.R. Oppenheimer, quien ayudó a construir la
bomba atómica, incluso llegó a decir, totalmente frustrado, que
el Premio Nobel debería ir a un físico que ¡NO descubriese una
partícula cada año!). De la misma forma, cuando la cuerda se
mueve enelespacio yeltiempo, curva elespacio a sualrededor
tal como predijo Einstein. De esta manera, en un marco
extraordinariamente simple, podemos unificar la gravedad (como
curvatura del espacio causado por el movimiento de cuerdas)
conlas otras fuerzas cuánticas (ahora vistas como vibraciones de
cuerdas). Por supuesto, cualquier teoría con esta potencia y
majestuosidad tendría un problema. Esta teoría, debido a que es
una Teoría del Todo, es en verdad una Teoría de la Creación.
Por lo tanto, para probar por completo la teoría, ¡debemos
recrear la Creación!. En principio, esto parece ser
desesperadamente imposible. Apenas podemos abandonar la
débil gravedad de la Tierra, ni mucho menos crear Universos en
un laboratorio. Pero hay una salida a este aparentemente
intratable problema. Una teoría del todo es también una teoría
del día a día. Por lo tanto, esta teoría, cuando sea enteramente
completada, será capaz de explicar la existencia de protones,
átomos, moléculas e incluso elADN. Así pues, la clave está en
resolver completamente la teoría y comprobarla con las
propiedades conocidas del Universo. En la actualidad, nadie en
la Tierra es lo bastante inteligente como para completar la teoría.
La teoría está perfectamente bien definida, pero por lo que se
ve, la Teoría de Supercuerdas es física del siglo XXI que cayó
accidentalmente en el siglo XX. Se descubrió por accidente,
cuando dos jóvenes físicos ojeaban un libro de Matemáticas. La
teoría era tan elegante y potente que no estábamos destinados a
verla en el siglo XX. El problema es que las Matemáticas del
siglo XXI aúnno se haninventado. Pero debido a que los físicos
están genéticamente dispuestos al optimismo, confío en que

7. están genéticamente dispuestos al optimismo, confío en que
resolveremos la teoría en un día no muy lejano. Quizá algún
joven que lea este artículo será inspirado por esta historia de tal
modo que elo ella concluyanla teoría. ¡No puedo esperar!
La Hermandad de la Cuerda
100 años después de que Einstein cambiara la física para
siempre, Alok Jha, cronista de The Guardian, visita un frondoso
rincón de Princeton para conocer a sus herederos intelectuales,
los que todavía estána la caza de una “teoría deltodo”. Edward
Witten habla con tal suavidad que a veces su voz amenaza con
desvanecerse completamente. Su escritorio es un revoltijo de
papeles y su pizarrón un embrollo de ecuaciones. Pero las
palabras que musita van directamente al punto e infunden
entendimiento ypasión.
Las tranquilas maneras de Witten no demuestran su status.
En su papel de científico en jefe de facto de la teoría de las
cuerdas, este Profesor Charles Simonyi de física matemática del
Instituto de Estudios Avanzados (IAS = Institute of Advanced
Study) de Princeton, es indudablemente elheredero deltítulo de
Albert Einstein como el más grande de los físicos vivos. Si
Einstein viviera hoy, sería probablemente un teórico de cuerdas,
comprometido con una notable pero todavía muy controvertida
teoría que reclama ser capaz de explicar absolutamente todo lo
que nos rodea. “Los críticos de la teoría de las cuerdas dicen
que podría ser un paso demasiado grande. La mayoría de los
físicos de otros campos es simplemente agnóstica, y hace bien”,
dice Witten. “No es una teoría establecida. Mi opinión personal
es que existen razones circunstanciales que permiten sospechar
que estamos en el camino correcto”. Por el valor que puedan
tener las opiniones personales, Witten hace que otros científicos
se detengan y escuchen. Sus ideas en el desarrollo de la teoría
de las cuerdas son legendarias. “No hay dudas sobre la
extraordinaria calidad de los logros intelectuales de Witten”, dice
el renombrado físico Roger Penrose en su último libro, “El

8. el renombrado físico Roger Penrose en su último libro, “El
Camino Hacia la Realidad”. “Hacia donde vaya Witten, no pasa
mucho tiempo para que el resto lo siga”. El propio Witten no
aprueba este culto a la celebridad, y mantiene un perfil público
relativamente bajo. Fuera del arcano mundo de la física teórica,
son pocos los que han oído de él. Pero ha sido clave en el
desarrollo de una teoría que algún día puede ser la forma en que
los libros de texto describanaluniverso. Lo que selló sureclamo
a la corona de la física teórica fue una exposición en la
Universidad de California del Sur en 1995, donde presentó al
mundo la teoría-M. Llegó en un momento en que la teoría de las
cuerdas estaba muy alicaída Propuesta inicialmente como una
forma de describir la interacción nuclear fuerte en la década de
1960, pero luego abandonada, la teoría de las cuerdas había
sido desarrollada por varios físicos encinco ideas competidoras,
cada una de las cuales declaraba ser la teoría fundamental de la
naturaleza. Con los consiguientes argumentos y críticas
provenientes de fuera de que la teoría sencillamente no era parte
de la ciencia, la comunidad de la cuerda quedó quebrada y
desmoralizada por décadas. La exposiciónde Wittenllegó como
una muy necesitada inyección en el brazo. Arguyó que las cinco
teorías contendientes no eran nada más que aspectos diferentes
de una idea única, aún más fundamental. Su Teoría-M unió
inmediatamente a los físicos yllevó a uninterés hacia la teoría de
las cuerdas que nunca antes había existido. Incidentalmente,
Witten dejó sin definición a la "M", y los teóricos de las cuerdas
han pasado muchas horas libres especulando sobre qué quiere
decir: han concluido con una gran variedad de posibilidades que
incluyen a matriz, misterio, membrana, monstruosa, madre o
magia... incluso algunos científicos creen que es la W de Witten
puesta cabeza abajo. Nathan Seiber, un colega de Witten en el
IAS, utiliza la analogía de los hombres ciegos que examinan a un
elefante, para explicar el curso de la teoría de las cuerdas hasta
1995. “Uno lo describe tocando una pata, otro lo hace tocando
el tronco, y otro describe las orejas”, dice. “Concluyen con
descripciones diferentes, pero son incapaces de ver la imagen

9. descripciones diferentes, pero son incapaces de ver la imagen
total. Hay un elefante único y ellos están describiendo diferentes
partes del mismo”. Como era predecible, Witten es modesto
sobre sulogro. “Es una exageracióndecir que yo creé la Teoría-
M”, dice. “Logramos pequeños trozos, pero hay una larga
historia detrás de ella”. Dondequiera que corresponda elcrédito,
no hayduda de que la Teoría-M llevó elya extraño mundo de la
teoría de cuerdas hasta un territorio aún más desconcertante.
Antes de la Teoría-M, las cuerdas existían en un mundo de 10
dimensiones. Estas incluían una dimensión de tiempo, las tres
dimensiones espaciales familiares, y además otras seis
dimensiones extra, enrolladas tan compactamente que son
invisibles. La Teoría-M demandaba una dimensión espacial
extra, llevando el total a 11. Estas dimensiones extra eran
necesarias para satisfacer las ecuaciones diseñadas por Witten
ensuformulaciónde la Teoría-M. Pero hubo sorpresas:la teoría
sugería, por ejemplo, que este mundo de 11 dimensiones no
contenía solamente cuerdas sino también objetos que se
parecían más a superficies o membranas. Estas “branas” podían
existir en tres o más dimensiones y, con la energía suficiente,
podían crecer hasta alcanzar tamaños enormes, quizás tan
grandes como el mismo universo. Lo que resultó más peculiar
fue que Witten sugirió que nuestro universo podía estar ubicado
sobre una brana en algún espacio dimensional superior. Brian
Greene, un teórico de cuerdas de la Universidad de Columbia,
describe su idea como algo similar a sentarse en una rebanada
de pan contenida en una hogaza. “Esa es nuestra candidata para
la súper-unificación de las leyes de la naturaleza”, dice Witten.
“No la comprendemos, no podemos jurar que sea correcta,
todavía estamos andando a tientas en la oscuridad. Es muy
emocionante comprender que aquí tenemos esta teoría
fascinante que posee todas estas propiedades increíbles.
Cuando suceden cosas agradables como ésta, hace que uno se
convenza de que está en el camino correcto”. Witten puede
darse el lujo de tener incluso sus ideas más esotéricas, una
libertad consagrada, en parte, por el IAS, un instituto de

10. libertad consagrada, en parte, por el IAS, un instituto de
investigacióncasiúnico basado enlo que parece ser untranquilo
hogar campestre frente a un bosque de 800 acres en Princeton.
Armado en 1930 como un lugar para que los investigadores
realizaran su trabajo sin la distracción de la enseñanza o de la
burocracia de la universidad, es probablemente muy famoso por
haber sido ellugar donde Einsteinpasó sus últimos años.
Albert Einstein, cuando todavía era unempleado de la
oficina de patentes enBerna, Suiza.
Luego de pasar la primera parte delsiglo XX presentando la
relatividad general y sembrando las semillas para la física
cuántica, Einstein se convenció de que había una teoría
fundamental única que debía describir la naturaleza. Muchos de
sus colegas de todo el mundo sintieron que él estaba perdiendo

11. sus colegas de todo el mundo sintieron que él estaba perdiendo
su tiempo pero la investigación inteligente, aún cuando no
produzca ningún resultado útil, es parte de los principios
fundadores del instituto. Einstein murió en 1955 sin haber
cumplido su sueño, pero la pregunta que estuvo haciendo fue la
inspiración de lo que ahora ha llegado a ser la teoría de las
cuerdas. “Ahora comprendemos que en los tiempos de Einstein
era realmente prematuro embarcarse enunproyecto de tanlargo
plazo, en parte por las cosas que sucedieron en las décadas
siguientes”, dice Seiberg. “Una gran cantidad de desarrollos que
élno pudo haber visto dio forma a nuestra comprensiónsobre la
física de las partículas, principalmente las fuerzas que actúan
dentro del núcleo y lo que son las partículas elementales. Estas
son ideas que se desarrollaron luego del trabajo de Einstein”. El
mismo Einsteinno tenía idea de que las fuerzas fundamentales de
la naturaleza todavía esperaban ser descritas totalmente, y que
mucho menos podían ser unidas en una teoría única. Gastó su
tiempo intentando unir elelectromagnetismo con la gravedad; las
interacciones nucleares fuerte y débilfueron formalizadas por los
teóricos y descubiertas por los aceleradores atómicos recién
después de que hubiera fallecido. Por lo tanto, la mayor parte de
su trabajo fue en la dirección equivocada, pero el espíritu del
físico indudablemente continúa viviendo. “Estar en el lugar en
que estuvo Einstein fue realmente una idea inspiradora”, dice
Seiberg. Sin embargo, el IAS no es un museo. “Si no hubiera
habido una buena pregunta con la que trabajar, entonces no
habría habido aquí un equipo trabajando en el asunto”, dice
Seiberg. “Creo que este sitio permanecerá enfocado en lo más
emocionante que esté sucediendo, enlugar de estar preservando
unlegado”.

12. Roger Penrose
La teoría de las cuerdas se ha estado moviendo
particularmente rápido a lo largo de la década transcurrida
desde que la Teoría-M apareció en escena. Hace justo un año,
Witten volvió con otra gran idea:utilizando otra idea de 40 años
de antigüedad llamada la teoría de los “twistores” originalmente
desarrollada por Penrose en la Universidad de Oxford, mostró
que podía ser que después de todo las cuerdas no necesitaran
todas esas dimensiones extra. Motivó un montón de artículos
por parte de sus compañeros teóricos y el interés continúa
creciendo. La semana pasada, los teóricos de las cuerdas de
todo el mundo se encontraron en Oxford para discutir sus
progresos. Witten todavía no está convencido. “Creo que la
teoría de las cuerdas-twistores es algo que solamente funciona
de modo parcial”, dice. El futuro de los teóricos de las cuerdas
parece brillante, pero todavía quedan algunas preguntas básicas
que esperan ser respondidas por los físicos. La primera es
simple: ¿qué describe la teoría?. “Esto no es como la relatividad
general, en la que Einstein delineó los principios y luego derivó
las consecuencias”, dice Seiberg. “Estamos enuna situaciónmuy

13. extraña y sin precedentes en la que sabemos como derivar
algunas de las consecuencias, pero no conocemos cuáles sonlos
principios fundamentales”. La segunda falla (y para algunos
críticos la mayor) es la carencia de datos experimentales para
probar la teoría de las cuerdas. Para ésto, Witten y sus colegas
están esperando el nuevo acelerador de partículas que está en
construcción en Cern, Suiza. El Gran Colisionador de Hadrones
(LHC = Large Hadron Collider) operará con energías tan
grandes que podrían aparecer algunas de las cosas predichas
por la teoría de las cuerdas. Una es la supersimetría, la idea de
que las partículas fundamentales (tales como los electrones y los
quarks) tienen todos ellos compañeros supersimétricos a altas
energías (en estos casos, los llamados selectrones y squarks). Si
el LHC los encuentra, indudablemente por todo el mundo
saltarán los corchos de champagne en los grupos de
investigación de la teoría de las cuerdas. Pero en última instancia
la naturaleza es una bestia engañosa. Aúnsise demostrara que la
teoría de las cuerdas es correcta, ¿podría quizás haber todavía
algo más fundamental?. “La mayoría de los teóricos de cuerdas
somos muy arrogantes”, dice Seiberg con una sonrisa. “Si hay
algo más allá de la teoría de las cuerdas, lo llamaremos teoría de
las cuerdas”. Sin embargo, la teoría de las cuerdas podría ser lo
más fundamental. Tradicionalmente, los físicos encontraron
fuerzas más fundamentales en acción, cuando más cortas eran
las distancias que estudiaban. Con la teoría de las cuerdas, el
concepto de distancias se rompe. El espaciotiempo es un
concepto asumido, la arena de la mecánica cuántica y de la
relatividad general, pero la teoría de las cuerdas no asume nada.
Nuestra noción de espacio y tiempo deberá ser un resultado de
ecuaciones posibles de la teoría de las cuerdas. A ese nivel, no
hayningúnparámetro que pueda ser más pequeño, de modo que
no existe la posibilidad de una teoría más fundamental. Es
posible que elfuturo de la teoría de las cuerdas ni siquiera tenga
cuerdas tales como fuerondefinidas alprincipio. Pero las branas,
superficies y universos paralelos de la Teoría-M aseguran que el

14. mundo de la física fundamental es realmente un lugar muy
extraño, conlas cuerdas o sinellas. La teoría de las cuerdas idea
para el mundo moderno Teoría de las cuerdas es el nombre
dado al arcano y endemoniadamente complicado mundo
matemático que fue soñado por primera veza fines de la década
de 1960, como una forma de describir la interacción nuclear
fuerte, la fuera que evita que los protones salgan disparados de
los núcleos de los átomos. Los protones están hechos de
partículas aún más fundamentales llamadas quarks, y éstas se
mantienenjuntas gracias a otras partículas, llamadas gluones, que
transmiten la interacción nuclear fuerte. El misterio era la razón
por la cual los quarks y los gluones nunca eran vistos en sí
mismos, aún cuando los átomos fueran destrozados en los
aceleradores de partículas. La teoría de las cuerdas fue acuñada
como un modo de responder ésto (en términos simples, quizás
los gluones y los quarks estuvieran en los extremos de una
cuerda de energía, y no se pueden tener una cuerda con
solamente unextremo), pero finalmente dio lugar a lo que llegó a
ser conocido como cromodinámica cuántica, una descripción
mecánico-cuántica de la interacción entre los quarks y los
gluones. Posteriormente, la teoría de las cuerdas fue utilizada no
como simplemente una forma de explicar la interacción fuerte,
sino para explicar todas las fuerzas fundamentales. La idea es
que todo en el universo, desde la Tierra hasta el papel que está
en sus manos en este momento, y todas las fuerzas que actúan
sobre ellos, está hecho de diminutas hebras de energía llamadas
cuerdas. La teoría es un intento de solucionar algo que ha
preocupado a los científicos por todo un siglo: el hecho de que
las dos grandes teorías de la naturaleza no concuerdan una con
otra. A comienzos del siglo XX, nuestro conocimiento del
universo comenzó a ponerse de cabeza. Las nuevas ideas detrás
de la mecánica cuántica decían que el mundo era imprevisible,
que el comportamiento de todo se asentaba firmemente en las
manos del azar. La relatividad general de Einstein describía
cómo el espacio a nuestro alrededor era combado por la

15. gravedad, convirtiendo a nuestras ideas sobre la fuerza en un
ejercicio de geometría. Pero estos dos conceptos comparten un
problema: no están de acuerdo uno con el otro. Para responder
algunas de las preguntas más importantes de la física, como por
ejemplo qué sucedió enelBigBang, este desacuerdo es un gran
problema: ¿se utilizan las ecuaciones de la relatividad general
porque hay una enorme cantidad de masa, o se utiliza la
mecánica cuántica porque todo está en un espacio tan
pequeño?. La búsqueda de una forma de cruzar elabismo (la así
llamada “teoría del todo”) ha consumido a los físicos teóricos,
incluyendo a Einstein, durante décadas. Y no sin algunas
controversias, la teoría de las cuerdas es el principal candidato
para llevar a cabo el sueño de Einstein. Si bien la teoría de las
cuerdas es lo único que puede explicar a la vez la mecánica
cuántica y la gravedad, todavía no ha sido comprobada
experimentalmente. Y es tan lejana a nuestra experiencia física
del mundo que algunos críticos dicen que debería ser
considerada más bien un trabajo de filosofía que una definitiva
descripcióncientífica de la naturaleza.
¿Era EinsteinAlienígena?
Hace cienaños, Albert Einsteinrevolucionó la Física.

16. JovenAlbert Einsteinenla oficina de patentes. [ ]
Marzo 23, 2005: Albert Einstein estaba exhausto. Por
tercera noche consecutiva, subebé Hans, llorando, mantuvo a la
familia despierta hasta elamanecer. Cuando Albert finalmente se
durmió… era hora de levantarse e ir a trabajar. No podía faltar
ningún día. Necesitaba el trabajo para mantener a su joven
familia. Caminando enérgicamente hacia la Oficina de Patentes
donde era “Técnico Experto, Tercera Clase”, Albert se
preocupaba por sus padres. Se estaban haciendo viejos y
frágiles, y sus relaciones con ellos eran tensas: sus padres no
aprobabansumatrimonio conMileva…Albert echó unvistazo a
una ventana de la tienda por la que pasaba. Su pelo era un
desorden; se había olvidado peinárselo otra vez. Trabajo.
Familia. Llegar a finde mes. Albert sentía la presiónde cualquier
marido y padre joven. Para relajarse, revolucionó la física. En
1905, a la edad de 26 y cuatro años antes de poder conseguir
un trabajo como profesor de física, Einstein publicó cinco de los
más importantes artículos en la historia de la ciencia – todos
escritos en su “tiempo libre”. Él, probó que los átomos y las
moléculas existían. Antes de 1905, los científicos no estaban
seguros acerca de ello. Argumentaba que la luz viajaba en
pequeños pedazos (más tarde llamados “fotones”) y de esa
forma estableció la fundación de la mecánica cuántica. Einstein
describió su teoría de la relatividad especial: espacio y tiempo
eran hilos en una fábrica común, proponía, que podían ser
unidos, estirados y retorcidos. Oh, y a propósito, E=mc2 Antes
de Einstein, el último científico que había tenido un arranque
creativo semejante fue Sir Isaac Newton. Eso sucedió en 1666
cuando Newton se recluyó a sí mismo en la granja de su madre

17. cuando Newton se recluyó a sí mismo en la granja de su madre
para evitar el estallido de una plaga en Cambridge. Sin nada
mejor que hacer, desarrolló su Teoría de la Gravitación
Universal. Durante siglos los historiadores llamaron a 1666 el
annus mirabilis de Newton, o “año milagroso”. Ahora esas
palabras tienen un significado diferente: Einstein y 1905. Las
Naciones Unidas han declarado 2005 “El Año Mundial de la
Física” para celebrar el centenario delannus mirabilis de
Einstein. (Los ganadores del premio Nóbel y otros eminentes
científicos se reuniránconelpúblico elmes próximo para discutir
el trabajo de Einstein. ¿Te gustaría unirte a ellos ? La cultura
popular moderna pinta a Einstein como un súperpensador de
pelo espeso. Sus ideas, nos dicen, no estaban probablemente
muy por delante de las de otros científicos. Debe haber venido
de algún otro planeta – quizás del mismo en el que creció
Newton. “Einstein no era alienígena”, se ríe Peter Galison, físico
e historiador de la ciencia de la universidad de Harvard. “Era un
hombre de su tiempo”. Todos sus artículos de 1905
desentrañaban problemas que estaban siendo estudiados, con
diverso éxito, por otros científicos”. Si Einstein no hubiera
nacido, [esos artículos] habrían sido escritos de alguna otra
forma, coneltiempo, por otros”, cree Galison.
Súperpensador de pelo revuelto… hombre corriente… ¿o ambos?

18. Súperpensador de pelo revuelto… hombre corriente… ¿o ambos?
Lo destacable de 1905 es que un único individuo fuera el
autor de las cinco publicaciones, además de la original e
irreverente forma en que Einstein llegó a sus conclusiones. Por
ejemplo:elefecto fotoeléctrico. Esto era un misterio a principios
de 1900. Cuando la luz golpea un metal, como el zinc, los
electrones salen volando. Esto puede suceder sólo si la luz viaja
en pequeños paquetes suficientemente concentrados para
golpear un electrón y dejarlo en libertad. Una onda por
separado no haría el truco fotoeléctrico. La solución parece
simple – la luz está compuesta de partículas. Por supuesto, esta
es la soluciónque Einsteinpropuso en1905 ypor la que ganó el
premio Nóbel en 1921. Otros físicos como Max Planck
(trabajando en un problema relacionado: radiación de cuerpo
negro), de más titulación y experiencia que Einstein, se estaban
acercando a la respuesta, pero Einstein la obtuvo primero. ¿Por
qué? Es una cuestión de autoridad. “En los días de Einstein, si
estabas intentando decir que la luzestaba hecha de partículas, te
encontrabas a ti mismo en desacuerdo con el físico James Clerk
Maxwell. Nadie quería hacer eso”, dice Galison. Las ecuaciones
de Maxwell eran enormemente satisfactorias, unificando la física
de la electricidad, el magnetismo y la óptica. Maxwell había
probado más allá de ninguna duda que la luz era una onda
electromagnética. Maxwellera una figura de autoridad.
ElDiploma delInstituto de Einstein. Contrariamente a la
leyenda urbana, Albert lo hizo bienenla escuela. [ ]
A Einstein no le importaba un higo la autoridad. Él no se
resistía a que le dijeran lo que tenía hacer, no mucho, pero
odiaba que le dijeran cual era la verdad. Incluso de niño estaba
constantemente dudando y haciéndose preguntas. “Su mera
presencia aquí mina el respeto de la clase hacia mi”, le riñó su

19. presencia aquí mina el respeto de la clase hacia mi”, le riñó su
profesor de séptimo grado, elDr. JosephDegenhart. (Degenhart
también predijo que Einstein “no llegaría a nada en la vida”).
Este defecto del carácter tenía que ser un ingrediente clave en
los descubrimientos de Einstein. “En 1905”, comenta Galison,
“Einstein acababa de recibir su Doctorado en Física. No estaba
en deuda con ningún director de tesis o alguna otra figura de
autoridad”. Consecuentemente, su mente era libre para discurrir.
En retrospectiva, Maxwell estaba en lo cierto. La luz es una
onda. Pero Einstein también lo estaba. La luz es una partícula.
Esta extraña dualidad confunde a los estudiantes de Física I de
hoy igual que a Einstein en 1905. ¿Cómo es posible que la luz
sea ambas cosas? Einsteinno tenia niidea. Eso no le detuvo. Sin
ningúnmiramiento, Einsteinadoptó la intuicióncomo herramienta
básica. “Creo en la intuición y la inspiración”, escribió en 1931.
“Algunas veces siento que estoy en lo cierto aunque no sepa la
razón”. A pesar de que los cinco artículos de Einstein fueron
publicados en un solo año, él estuvo pensando sobre física,
profundamente, desde su infancia. “La ciencia era el tema de
conversacióna la hora de la cena enla casa de Einstein”, explica
Galison. El padre de Einstein, Hermann, y su tío Jacob dirigían
una compañía alemana que hacia cosas como dínamos, lámparas
de arco, bombillas y teléfonos. Esta era la tecnología puntera al
principio del siglo, “como lo sería hoy una compañía de Silicon
Valley”, comenta Galison. “Los intereses de Albert por la ciencia
yla tecnología vinieronde forma natural”.

20. La familia de Einstein:Albert ysuhermana Maja (abajo a la
izquierda), supadre Hermann(arriba), ysumadre, Pauline
(abajo a la derecha). [ ]
Los padres de Einstein a veces se lo llevaban a fiestas. No
hacia falta niñera: Albert se sentaba en el sofá, totalmente
absorbido, haciendo problemas de matemáticas en silencio
mientras otros bailaban a su alrededor. ¡Lápiz y papel eran la
GameBoy de Albert!. Einstein tenía una capacidad de
concentración impresionante. Su hermana, Maja, recordaba “…
incluso cuando había mucho ruido, era capaz de tumbarse en el
sofá, coger un bolígrafo y un papel, equilibrando precariamente
un tintero en el respaldo y absorberse en un problema tanto que
elruido de fondo lo estimulaba mas que molestarle”. Einsteinera
francamente inteligente, pero no estrambóticamente más que sus
compañeros. “No tengo talentos especiales”, afirmó, “Soy
apasionadamente curioso, nada más”. Y otra vez: “El contraste
entre la valoración popular de mis capacidades… y la realidad
es simplemente grotesco”. Einsteinatribuía sus descubrimientos a
la imaginación y a preguntar insistentemente, más que a la
inteligencia convencional. Mas tarde en su vida, debería ser
recordado, luchó con fuerza para producir una teoría unificada
del campo, combinando la gravedad con otras fuerzas de la
naturaleza. Fracasó. La capacidad mental de Einstein no era
ilimitada. Tampoco era el cerebro de Einstein. Fue extraído sin
permiso por el Dr. Thomas Harvey en 1955, cuando Einstein
murió. Probablemente esperaba hallar algo extraordinario. La
madre de Einstein, Pauline se había preocupado mucho porque
la cabeza del bebe Einstein estaba caída de un lado. (La abuela
de Einstein tenia otra opinión: “¡Muy grande!”). Pero el cerebro
de Einstein era como cualquier otro, gris, arrugado, y, si acaso,

21. de Einstein era como cualquier otro, gris, arrugado, y, si acaso,
un poco mas pequeño que la media. Son recientes y pocos los
estudios detallados del cerebro de Einstein. En 1985, por
ejemplo, el profesor Marian Diamond de UC Berkeley informó
de un número de células gliales (que nutren a las neuronas) de
superior calidad enáreas delhemisferio izquierdo, encargado del
control de las habilidades matemáticas. En 1999, la
neurocientífica Sandra Witelson informaba de que el lóbulo
parietal inferior de Einstein, un área relacionada con el
razonamiento matemático, era un 15% mas ancho de lo normal.
Además, encontró la grieta de Slyvian, un surco que
normalmente se extiende desde la parte delantera del cerebro
hasta la parte posterior, que no recorría todo el camino en el
caso de Einstein. ¿Habría podido permitir esto una mayor
conectividad entre las diferentes partes del cerebro de Einstein?
Nadie lo sabe. No saber, hace a algunos investigadores sentirse
incómodos. Esto alegraba a Einstein: “La cosa más bella que
podemos experimentar es el misterio”, decía. “Es la emoción
fundamental que pervive en la cuna del arte verdadero y la
ciencia verdadera”. Es la emoción fundamental que Einstein
sentía, caminando hacia el trabajo, despierto con el bebe,
sentado a la mesa durante la cena. La maravilla venció el
agotamiento, cada día.
Física de vanguardia para todos los públicos
Galardonados con el Nobel y otros científicos de prestigio
hablaránsobre la Física moderna

22. Einsteintuvo algunas ideas disparatadas. [ ]
9 de marzo de 2005: Einstein no lo sabía todo. Einstein
entendió que la luz debe ser tanto una partícula como una onda,
que ni el espacio ni el tiempo son inmutables, que la materia
puede estallar en energía. Sus ideas sirvieron para explicar
muchas cosas, pero a la vez dejaron tras de sí un rosario de
enervantes rompecabezas. Los científicos se afanaron en
desentrañar las consecuencias, con frecuencia extravagantes, de
las teorías de Einstein. Todavía están en ello. En 1905, Einstein
publicó tres artículos tan importantes para la Ciencia que los
físicos llaman a ese año annus mirabilis, o el “año milagroso”.
Cien años después, las Naciones Unidas han declarado 2005
como “El año mundial de la Física”, para conmemorar la
eclosión creativa de Einstein. En todo el mundo se están
celebrando conferencias, reuniones y talleres educativos para
analizar su pensamiento y para examinar las cuestiones que dejó
planteadas. El Centro Marshall de Vuelos Espaciales de la
NASA, albergará uno de estos actos: la conferencia “La Física
del Tercer Milenio: II” , que tendrá lugar en el centro Von Bran
en Huntsville, Alabama, del 5 al 7 de abril de 2005. Los
patrocinadores incluyen la NASA, el Ejército de los EE.UU. la
Sociedad Americana de Física, y la Universidad de Alabama en
Huntsville. Aunque se celebrará en “La ciudad de los cohetes”,
la conferencia no versará sólo sobre el espacio. “Hablaremos
sobre las cuestiones abiertas más importantes de todas las ramas
de la Física”, explica el que será presidente de la conferencia,
Ron Koczor, de la Dirección General de Ciencia y Tecnología

23. Ron Koczor, de la Dirección General de Ciencia y Tecnología
del Centro Marshal para Vuelos Espaciales. Las conferencias
versaránsobre cuestiones de actualidad como la naturaleza de la
energía oscura, las interacciones entre antimateria y materia,
mecánica cuántica y la formación de los agujeros negros. Entre
los ponentes habrá dos premios Nobel: Leon Lederman, que
recibió el premio por su trabajo sobre los neutrinos, y Riccardo
Giacconi, cuyas contribuciones a la Astrofísica condujeron al
descubrimiento de fuentes cósmicas de rayos X. El físico
Lawrence Krauss, que escribió “La física de Star Trek”
intervendrá en la comida y hablará sobre “La mayor metedura
de pata de Einstein, una historia de misterio cósmico”. Física de
vanguardia. Premios Nobel. Esta conferencia será para
profesionales muy cualificados, ¿verdad? “Pues no”, niega
Koczor. “A la conferencia podrá asistir cualquiera que esté
interesado enla Ciencia yenla Física. Los discursos seránaptos
para profanos”. Serán especialmente bienvenidos los profesores
y los estudiantes. El último día de la conferencia se dedicará
específicamente a ellos, con demostraciones prácticas y un
comité de discusión sobre las diversas carreras en física.
Lawrence Krauss volverá a estar disponible para discutir sobre
“La física de Star Trek” y cuestiones relacionadas con ella. (¿Es
Ud. profesor? Contacte con el coordinador de la conferencia,
MitziAdams , para obtener informaciónsobre la asistencia.)
Pulse para visitar elsitio web de Física para eltercer milenio.
Por Michio Kaku¿Existen las dimensiones superiores?.
¿Existen mundos invisibles más allá de nuestro alcance, más allá

24. ¿Existen mundos invisibles más allá de nuestro alcance, más allá
de las Leyes normales de la Física?. Aunque las dimensiones
superiores hansido exclusivamente reino de charlatanes, místicos
y escritores de ciencia-ficción, muchos físicos teóricos serios
creen ahora que no solo existen estas dimensiones superiores
sino que pueden explicar algunos de los secretos más profundos
de la naturaleza. Aunque hacemos hincapié en que no hay en la
actualidad ninguna evidencia científica para estas dimensiones
superiores, enprincipio podríanresolver elúltimo problema de la
física: la unificación final de todos los conocimientos físicos a
nivel fundamental. Mi propia fascinación por las dimensiones
superiores comenzó en mi más tierna infancia. Uno de los
recuerdos más felices de mi niñez era agacharme cerca del
estanque del famoso Jardín de Té japonés en San Francisco,
hipnotizado por las carpas brillantemente coloreadas que
nadaban lentamente bajo los lirios de agua. En esos tranquilos
momentos, me preguntaba a mí mismo una simple cuestión que
solo unniño podría hacer:¿Cómo vería la carpa de ese estanque
el mundo que la rodea?. Pasando toda su vida en el fondo del
estanque, la carpa creería que su“Universo”constaba de agua y
lirios; sería solo vagamente consciente de que podía existir un
mundo extraño justo sobre la superficie. Mi mundo estaba más
allá de sucomprensión. Estaba fascinado ya que podía sentarme
sólo a una pocas pulgadas de la carpa, y aún estaríamos
separados por un inmenso abismo. Concluí que si había algún
“científico” entre las carpas, se burlarían de cualquier pez que
propusiese que podía existir un mundo paralelo justo sobre los
lirios. Un mundo invisible más allá del estanque no tenía sentido
científico. Una vez imaginé qué pasaría si bajamos y de pronto
sacásemos a uno de los “científicos” carpa fuera del estanque.
Me preguntaba, ¿Cómo actuaría la carpa ante esto?. Elasustado
“científico” carpa contaría una historia verdaderamente
sorprendente, sobre cómo fue sacado de alguna forma del
Universo (el estanque) y arrojado a un misterioso inframundo, a
otra dimensión de luces cegadoras y objetos de extrañas formas
que ninguna carpa había visto antes. Lo más extraño de todo era

25. que ninguna carpa había visto antes. Lo más extraño de todo era
que las enormes criaturas responsables de esta atrocidad, no se
parecían a un pez en lo más mínimo. Sorprendentemente, no
teníanaletas, pero aúnasípodíanmoverse sinellas. Obviamente,
las Leyes normales de la Física ¡no se aplicaban en este
inframundo!. La Teoría delTodo Aveces creo que somos como
la carpa que vive contenta en el fondo del estanque; pasamos
nuestra vida satisfechos de nuestra ignorancia sobre otros
mundos que podríancoexistir connosotros, sonriendo ante cada
sugerencia de Universos paralelos. Todo esto ha cambiado de
forma drástica en los últimos años. La teoría de espacios
dimensionales superiores podría convertirse en la pieza central
que nos abra las puertas delorigendelUniverso. Enelcentro de
esta revolución conceptualestá la idea de que nuestro Universo,
con sus tres dimensiones normales, es “demasiado pequeño”
para describir la miríada de fuerzas que gobiernan nuestro
Universo. Para describir nuestro mundo físico, con su
prácticamente infinita variedad de formas, se requerirían
bibliotecas completas desbordadas con montañas de revistas
técnicas y pilas de oscuros libros de texto. Elobjetivo finalde la
física, según creen algunos, es tener una ecuación o expresión a
partir de cuyos principios básicos podamos derivar este colosal
volumen de información. Hoy día, muchos científicos creen que
hemos encontrado la “Teoría de Campo Unificado” que esquivó
a Einstein durante los últimos 30 años de su vida. Aunque la
teoría de espacios dimensionales superiores no ha sido verificada
(y, como veremos, sería prohibitivamente costoso probarla
experimentalmente), casi 5 000 artículos, según el último
recuento, se han publicado dentro de la literatura física sobre
estas teorías de dimensiones superiores, comenzando con los
artículos pioneros de Theodore Kaluza y Oskar Klein en los
años 20 y30, pasando por la Teoría de la Supergravedad de los
70, y por fin a la Teoría de Supercuerdas de los 80 y 90. De
hecho, la Teoría de Supercuerdas, que postula que la materia
consiste en diminutas cuerdas vibrando en el hiperespacio,
predice el número exacto de dimensiones de espacio y tiempo:

26. predice el número exacto de dimensiones de espacio y tiempo:
10. ¿Por qué no podemos ver la Cuarta Dimensión? Para
comprender estas dimensiones superiores, recordamos que son
necesarios tres números para localizar cada objeto delUniverso,
desde la punta de tu nariz hasta el confín del mundo. Por
ejemplo, si quieres quedar con unos amigos en Manhattan, les
dices que os encontrareis eneledificio que hace esquina enla 42
con la Quinta Avenida, en la planta 37. Se necesitan dos
números para localizar tuposiciónenunmapa, yunnúmero para
especificar la distancia sobre el mapa. De esta manera son
necesarios tres números para especificar la localización de tu
almuerzo. (Sinos encontramos connuestros amigos por la tarde,
entonces se necesitan cuatro números para especificar el lugar y
la hora del encuentro). Sin embargo, aunque lo intentemos, es
imposible para nuestros cerebros visualizar la cuarta dimensión
espacial. Los ordenadores, por supuesto, no tienen problemas
en trabajar con N dimensiones espaciales, pero las dimensiones
espaciales más allá de la tercera simplemente no pueden ser
conceptualizadas por nuestros débiles cerebros. (La razón para
este desafortunado accidente tiene que ver con la biología más
que con la física. La evolución humana puso como meta ser
capaz de visualizar objetos moviéndose en tres dimensiones.
Había una presión selectiva sobre los humanos que podían
esquivar las embestidas de los tigres dientes de sable o arrojar
lanzas contra un mamut a la carga. Dado que los tigres no nos
atacan en la cuarta dimensión espacial, simplemente no era una
ventaja desarrollar un cerebro con la capacidad de visualizar
objetos que se movieran en cuatro dimensiones). Encontrar un
Ser de Dimensiones Superiores Para comprender algunas de las
alucinantes características de las dimensiones superiores, imagina
unmundo bidimensional, llamado Planilandia (como enla célebre
novela de EdwinA. Abbott) similar a un mundo existente en un
tablero liso. Si uno de los Planilandios se perdiese, podríamos
buscar rápidamente por toda Planilandia, tratando de ver
directamente dentro de las casas, edificios, e incluso lugares
ocultos. Si uno de los Planilandios se pone enfermo, podríamos

27. ocultos. Si uno de los Planilandios se pone enfermo, podríamos
alcanzar directamente su interior y realizar una operación sin
cortar su piel. Si uno de los Planilandios es encerrado en la
cárcel (la cual es un círculo que rodea al Planilandio) podemos
simplemente “recortar” a la persona fuera de Planilandia hacia la
tercera dimensión y colocar de nuevo al Planilandio en cualquier
otro lugar. Sinos volvemos unpoco más ambiciosos yhundimos
nuestros dedos y brazos a través de Planilandia, los Planilandios
solo verían círculos de carne planeando a su alrededor,
cambiando constantemente de forma y uniéndose a otros
círculos. Y finalmente, si arrojamos a un Planilandio a nuestro
mundo tridimensional, el Planilandio solo vería dos secciones
dimensionales cruzadas de nuestro mundo, es decir una
alucinación de círculos, cuadrados, etc. que cambian
constantemente de forma y se unen. Ahora imagina que somos
seres “Planilandios tridimensionales” visitados por un ser de
dimensiones superiores. Sinos perdemos, unser de dimensiones
superiores podría buscar en todo nuestro Universo de una sola
vez, tratando de mirar directamente en los lugares ocultos más
recónditos. Si nos ponemos enfermos, un ser de dimensiones
superiores podría llegar a nuestro interior y realizar una
operación sin cortar nuestra piel. Si estamos en una cárcel de
máxima seguridad a prueba de fugas, un ser de dimensiones
superiores podría simplemente “arrancarnos” a una dimensión
superior y redepositarnos en cualquier otro lugar. Silos seres de
dimensiones superiores hundiesen sus “dedos” en nuestro
Universo, parecerían ser burbujas de carne que flotan sobre
nosotros y se unen y separan constantemente. Y por último, si
fuésemos arrojados al hiperespacio, veríamos un conjunto de
esferas, burbujas, y poliedros que aparecen de pronto,
cambiando constantemente de color yforma, yque desaparecen
misteriosamente. La gente de superiores dimensiones, por esto,
tendría poderes similares a los de un dios: podría caminar a
través de los muros, desaparecer y aparecer a voluntad, entrar
enlas cámaras acorazadas, yver a través de los edificios. Serían
omniscientes y omnipotentes. No es sorprendente que la

28. omniscientes y omnipotentes. No es sorprendente que la
especulación sobre seres de dimensiones superiores haya
suscitado unenorme interés literario yartístico enlos últimos 100
años. Místicos y Matemáticos Fyodor Dostoyevsky, en Los
Hermanos Karamazov, coloca a su protagonista Iván
Karamazov especulando sobre la existencia de dimensiones
superiores y geometrías no Eucledianas durante una discusión
sobre la existencia de Dios. En “El Hombre Invisible” de H. G.
Wells, la fuente de la invisibilidad era su capacidad de manipular
la cuarta dimensión. Incluso Oscar Wilde hace referencia a la
cuarta dimensión en su obra ElFantasma de Canterville como el
hogar de los fantasmas. La cuarta dimensióntambiénaparece en
trabajos literarios de Marcel Proust y Joseph Conrad; inspiró
algunas obras musicales deAlexander Scriabin, Edgar Varege, y
George Antheil. Fascinó a diversas personalidades como el
psicólogo William James, la figura literaria Gertrude Stein, y el
revolucionario socialista Vladimir Lenin. Lenin incluso mantuvo
una polémica sobre la N-ésima dimensión con el filósofo Ernst
Mach en su Materialismo y Empiriocriticismo. Lenin elogiaba a
Mach, quien “había planteado la importante y útil de un espacio
de n-dimensiones como un espacio concebible”, pero lo
condenó a trabajos forzados ya que el Zar solo podía ser
derrocado en la tercera dimensión. Los artistas han estado
particularmente interesados en la cuarta dimensión debido a las
posibilidades de descubrir nuevas leyes de perspectiva. En la
Edad Media, el arte religioso era distinto por su deliberada
carencia de perspectiva. Siervos, campesinos, y reyes eran
dibujados como si fuesen planos, de la misma forma en que los
niños dibujan gente. Dado que Dios era omnipotente y por esto
podía ver todas las partes del mundo a la vez, el arte tenía que
reflejar su punto de vista, por esto el mundo se pintaba
bidimensionalmente. El arte Renacentista fue una revolución
contra esta perspectiva plana centrada en Dios. Majestuosos y
realistas paisajes y gente tridimensional fueron dibujados desde
el punto de vista del ojo humano, con las líneas de perspectiva
desapareciendo en el horizonte. El arte del Renacimiento

29. desapareciendo en el horizonte. El arte del Renacimiento
reflejaba elmodo en que elojo humano veía el mundo, desde el
singular punto de vista delobservador. En otras palabras, elarte
del Renacimiento descubrió la tercera dimensión. Con el
comienzo de la Edad Contemporánea y elcapitalismo, elmundo
artístico se volvió en contra del frío materialismo que parecía
dominar la sociedad industrial. Para los Cubistas, el positivismo
era una camisa de fuerza que nos confinaba a lo que podía ser
medido en un laboratorio, suprimiendo los frutos de nuestra
imaginación. Preguntaron:¿Por qué elarte debe ser clínicamente
“realista”?. Esta “revolución” contra la perspectiva Cubista
aprovechó la cuarta dimensión debido a que tocaba la tercera
dimensión desde todas las perspectivas posibles. En una
palabra, elarte Cubista adoptó la cuarta dimensión. Las pinturas
de Picasso son un espléndido ejemplo, mostrando un claro
rechazo por la perspectiva tridimensional, con rostros de
mujeres vistos desde distintos ángulos simultáneamente. En lugar
de un punto de vista único, las pinturas de Picasso muestran
múltiples perspectivas, como si estuviese pintando desde la
cuarta dimensión, capaz de ver todas las perspectivas a la vez.
Como ha escrito la historiadora del arte Linda Henderson, “la
cuarta dimensión y la geometría no Euclediana emergen como
una los temas más importantes unificando gran parte de la teoría
y el arte moderno”. Unificando las Cuatro Fuerzas
Históricamente, los físicos han desechado la teoría de las
dimensiones superiores debido a que no podían ser medidas, ni
tenía ningún uso particular. Pero para comprender cómo
añadiendo dimensiones superiores podemos, de hecho,
simplificar problemas físicos, piensa enelsiguiente ejemplo. Para
los antiguos egipcios, el tiempo era un completo misterio. ¿Qué
causaba las estaciones?. ¿Por qué hacía más calor a medida que
viajabas hacia el Sur?. El tiempo era algo imposible de explicar
para el limitado punto de vista de los antiguos egipcios, para
quienes la Tierra parecía lisa, como unplano bidimensional. Pero
ahora imagina que enviamos a los egipcios en un cohete al
espacio exterior, donde pueden ver la Tierra de forma pura y

30. espacio exterior, donde pueden ver la Tierra de forma pura y
completa en su órbita alrededor del Sol. De pronto, las
respuestas a sus preguntas se vuelven obvias. Desde el espacio
exterior, está clara la inclinaciónde 23 grados de la Tierra sobre
su eje en su órbita alrededor del Sol. Debido a esta inclinación,
el hemisferio norte recibe mucha menos luz solar durante una
parte de su órbita que durante otra. De aquí que tengamos
invierno yverano. Ydado que elecuador recibe más luzsolar en
media que las regiones polares norte y sur, notamos más calor
cuanto más nos acercamos alecuador. Enresumen, las confusas
leyes del tiempo son fáciles de comprender una vez vista la
Tierra desde elespacio. Por esto, la soluciónalproblema es ir al
espacio, a la tercera dimensión. Hechos que nos son imposibles
de comprender en un mundo plano de pronto se convierten en
obvios cuando vemos un dibujo unificado de una Tierra
tridimensional. Las Cuatro Fuerzas Fundamentales De forma
análoga, el actual nerviosismo sobre las dimensiones superiores
es debido a que pueden tener la clave para la unificación de
todas las fuerzas. La culminación de 2 000 años de meticulosas
observaciones es darnos cuenta que nuestro Universo está
gobernado por cuatro fuerzas fundamentales. Estas cuatro
fuerzas, además, pueden ser unificadas en un espacio de
dimensiones superiores. La luz, por ejemplo, puede verse como
una simple vibraciónenla quinta dimensión. Las otras fuerzas de
la naturaleza pueden verse como vibraciones en dimensiones
sucesivamente superiores. A primera vista, sin embargo, las
cuatro fuerzas fundamentales parecen no guardar ningún
parecido entre sí. Son éstas: La gravedad es la fuerza que
mantiene nuestros pies anclados a la Tierra rotante y mantiene
unido el Sistema Solar y la Galaxia. Sin gravedad, seríamos
inmediatamente arrojados alespacio exterior a 1 600 kilómetros
por hora. Además, sin una gravedad que mantuviese al Sol
cohesionado, explotaría en un catastrófico estallido de energía.
El Electromagnetismo es la fuerza que ilumina nuestras ciudades
y da energía a nuestros electrodomésticos. La revolución
electrónica, que nos ha dado las bombillas, la TV, el teléfono,

31. electrónica, que nos ha dado las bombillas, la TV, el teléfono,
los ordenadores, la radio, elradar, los microondas, y lavavajillas
es un subproducto de la fuerza electromagnética. La fuerza
nuclear fuerte es la fuerza que da energía al Sol. Sin la fuerza
nuclear, las estrellas dejarían de brillar y los cielos se volverían
oscuros. La fuerza nuclear no solo hace posible la vida en la
Tierra, es también la devastadora fuerza liberada por la bomba
de hidrógeno, que puede ser comparada con un trozo de Sol
traído a la Tierra. La fuerza nuclear débiles la responsable de la
descomposición radiactiva que involucra a los electrones. La
fuerza débil es aprovechada en los hospitales modernos en
forma de escáneres radiactivos usados en medicina nuclear. La
fuerza débil también causó estragos en Chernobyl.
Históricamente, siempre que los científicos aclararonlos secretos
de una de las cuatro fuerzas fundamentales, esto alteró
irrevocablemente el curso de la civilización moderna, desde el
dominio de la mecánica y la física Newtoniana en elsiglo XVIII,
al aprovechamiento del electromagnetismo del siglo XIX, y por
fin el descubrimiento de la fuerza nuclear en el siglo XX. En
cierto sentido, se puede encontrar el origen de algunos de los
mayores avances de la historia de la ciencia por el gradual
conocimiento de estas cuatro fuerzas fundamentales. Algunos
incluso han proclamado que el progreso de los últimos 2 000
años de la ciencia se puede comprender como el sucesivo
dominio de estas cuatro fuerzas fundamentales. Dada la
importancia de estas cuatro fuerzas fundamentales, la siguiente
pregunta es: ¿Pueden unirse en una Superfuerza?. ¿Son
manifestaciones de una realidad más profunda?. Dada la
infructuosa búsqueda que ha confundido a los ganadores del
Premio Nobel del mundo durante medio siglo, la mayoría de los
físicos están de acuerdo en que la Teoría del Todo debe ser un
punto de partida radical para todo lo que se ha intentado
previamente. Por ejemplo, Niels Bohr, fundador de la teoría
atómica moderna, en una ocasión escuchó una explicación de la
versión de la Teoría de Campo Unificada de Wolfgang Pauli.
Frustrado, Bohr por fin se levantó y dijo, “Estamos todos de

32. Frustrado, Bohr por fin se levantó y dijo, “Estamos todos de
acuerdo en que su teoría es absolutamente descabellada. Pero
estamos divididos sobre si su teoría es lo bastante
descabellada”. Hoy día, sin embargo, tras décadas de salidas
falsas y frustrantes callejones sin salida, muchos de los
principales físicos del mundo creen que por fin tenemos la teoría
“lo bastante descabellada” para ser la Teoría de Campo
Unificado. Hay una creencia bastante extendida (aunque de
ninguna manera unánime) en los principales laboratorios de
investigación del mundo de que hemos encontrado finalmente la
Teoría del Todo. Teoría de Campo en Dimensiones Superiores
Para ver cómo nos ayudan las dimensiones superiores a unificar
las leyes de la naturaleza, los físicos usan la herramienta
matemática llamada “Teoría de Campo”. Por ejemplo, elcampo
magnético de un imán se parece a una tela de araña que llena
todo el espacio. Para describir el campo magnético,
introducimos el campo, series de números definidos en cada
punto del espacio que describen la intensidad y dirección de la
fuerza en ese punto. James Clerk Maxwell, en el último siglo,
demostró que la fuerza electromagnética se puede describir
mediante 4 números en cada punto en un espacio-tiempo de
cuatro dimensiones (marcados como A_1, A_2, A_3, A_4 ).
Estos cuatro números, además, obedecen a un conjunto de
ecuaciones (llamadas Ecuaciones de Campo de Maxwell). Para
la fuerza gravitatoria, Einstein demostró que el campo requería
un total de 10 números en cada punto para cuatro dimensiones.
Estos 10 números se pueden reunir en un vector. (Debido a que
g_12 = g_21, solo 10 de los 16 números contenidos enelvector
son independientes). El campo gravitatorio, además, obedece a
las Ecuaciones de Campo de Einstein. La idea clave de
Theodore Kaluza en los años 20 fue escribir una Teoría de la
Gravedad de 5 dimensiones. En 5 dimensiones, el campo
gravitacitorio tiene 15 números independientes, los cuales se
puedenordenar enunvector de 5 dimensiones. Kaluza entonces
redefinió la quinta fila ycolumna delcampo gravitatorio para que
fuese el campo electromagnético de Maxwell. La característica

33. fuese el campo electromagnético de Maxwell. La característica
verdaderamente maravillosa de esta construcción es que la
Teoría de la Gravedad en 5 dimensiones se redujo precisamente
a la Teoría de la Gravedad original de Einstein más la Teoría de
la Luz de Maxwell. En otras palabras, añadiendo la quinta
dimensión, habíamos unificado de forma trivial la luz y la
gravedad. Eso significaba que la luz ahora era vista como
vibraciones en la quinta dimensión. En cinco dimensiones,
tenemos “suficiente espacio” para unificar la luz y la gravedad.
Este truco se extendió con facilidad. Por ejemplo, si
generalizamos la teoría a N dimensiones, entonces el campo
gravitacional de la dimensión N puede separarse en diferentes
partes. Ahora está surgiendo una generalización del campo
electromagnético, llamada “Campo de Yang-Mills”, que se sabe
que describe las fuerzas nucleares. Las fuerzas nucleares,
además, pueden verse como vibraciones de un espacio de
dimensiónsuperior. Enuna palabra, añadiendo más dimensiones,
somos capaces de describir más fuerzas. De forma análoga,
añadiendo dimensiones superiores y adornando aún más esta
aproximación (con algo llamado supersimetría), podemos
explicar todo el zoológico de partículas que se han descubierto
en los últimos 30 años, con estrambóticos nombres como
quarks, neutrinos, muones, gluones, etc. Aunque las matemáticas
requeridas para extender la idea de Kaluza han alcanzado cotas
realmente elevadas, incluso para los matemáticos profesionales,
la idea básica que subyace en la unificación sigue siendo
sorprendentemente simple: las fuerzas de la naturaleza pueden
verse como vibraciones en un espacio de dimensión superior.
¿Qué pasó antes del Big Bang? Una ventaja de tener una teoría
de todas las fuerzas es que podríamos ser capaces de resolver
algunos de las espinosas preguntas que llevan años en la física,
tales como el origen del Universo, y la existencia de “Agujeros
de Gusano” e incluso máquinas del tiempo. La Teoría de
Supercuerdas de 10 dimensiones, por ejemplo, nos da una
explicación convincente del origen del Big Bang, la explosión
cósmica que tuvo lugar hace 15 o 20 milmillones de años, yque

34. cósmica que tuvo lugar hace 15 o 20 milmillones de años, yque
arrojó las estrellas y galaxias en todas direcciones. En esta
teoría, el Universo comenzó originalmente como un Universo
perfecto de 10 dimensiones sin nada en él. Al principio, el
Universo estaba completamente vacío. Sin embargo, este
Universo de 10 dimensiones no era estable. El espacio-tiempo
originalde 10 dimensiones finalmente se “rompió”endos partes,
un Universo de 4 y 6 dimensiones. El Universo hizo el “salto
cuántico” a otro Universo en el cual 6 de las 10 dimensiones
colapsaron y se enroscaron en una diminuta pelota, permitiendo
a las restantes 4 dimensiones explotar hacia el exterior a una
enorme tasa. El Universo de cuatro dimensiones (nuestro
mundo) se expandió a gran velocidad, creando el Big Bang,
mientras elUniverso de se envolvía ensímismo enuna minúscula
pelota y se encogía hasta un tamaño infinitesimal. Esto explica el
origen del Big Bang. La actual expansión del Universo, que
podemos medir connuestros instrumentos, es unefecto colateral
de un colapso cataclísmico superior: la ruptura de un Universo
de 10 dimensiones en un Universo de 4 y 6 dimensiones. En
principio, esto también explicaría por qué no podemos medir el
Universo de 6 dimensiones, debido a que se ha encogido a un
tamaño mucho menor que el de un átomo. De esta manera,
ningún experimento de la Tierra podría medir el Universo de 6
dimensiones debido a que se ha enroscado en una pelota
demasiado pequeña como para ser analizada incluso por los
instrumentos más potentes. (Esto será una decepción para
quienes desearíanvisitas estas dimensiones superiores durante su
vida. Estas dimensiones son demasiado pequeñas para entrar en
ellas). ¿Máquinas del Tiempo? Otro antiguo misterio es el que
concierne a los Universos paralelos y el viaje en el tiempo. De
acuerdo con la Teoría de la Gravedad de Einstein, el espacio-
tiempo puede visualizarse como un tejido que se estira y
distorsiona por la presencia de materia y energía. El campo
gravitatorio de unagujero negro, por ejemplo, puede visualizarse
como un embudo, con una estrella muerta colapsada en el
centro. Cualquiera lo bastante desafortunado como para

35. centro. Cualquiera lo bastante desafortunado como para
acercarse demasiado alembudo cae de forma inexorable en ély
es aplastado hasta la muerte. Un misterio, sin embargo, es que
de acuerdo con las Ecuaciones de Einstein, el embudo de un
agujero negro necesariamente conecta nuestro Universo con un
Universo Paralelo. Además, si el túnel conecta nuestro Universo
con nuestro mismo Universo, entonces tenemos un “Agujero de
Gusano”. Estas anomalías no molestarona Einsteindebido a que
se pensaba que el viaje a través del cuello del embudo, llamado
“puente de Einstein-Rosen”, sería imposible (debido a que
cualquiera que cayese enelagujero negro moriría). Sinembargo,
con elpaso deltiempo físicos como Roy Kerr y Kip Thorne del
Instituto de Tecnología de California han encontrado nuevas
soluciones a las ecuaciones de Einstein en las cuales el campo
gravitacional no se hace infinito en el centro, es decir, que en
principio una nave podría viajar a través del puente Einstein-
Rosen a un Universo alternativo (o a una zona distante de
nuestro propio Universo) sin ser destrozado por el intenso
campo gravitatorio. (Este agujero de gusano es, de hecho, la
representación matemática del Espejo de Alicia). Incluso más
fascinante es que estos agujeros de gusano pueden verse como
máquinas del tiempo. Dado que los dos extremos de un agujero
de gusano pueden conectar dos eras temporales, Thorne y sus
colegas han calculado las condiciones necesarias para entrar en
el agujero negro en una época y salir al otro extremo en otra
época distinta. (Thorne no se intimida ante el hecho de que la
cantidad de energía necesaria para abrir un puente de Einstein-
Rosen supera la de una estrella, y por esto está más allá de los
límites de la tecnología actual. Pero para Thorne, esto es solo un
pequeño detalle para los ingenieros de una civilización lo
bastante avanzada ¡del espacio exterior!). Thorne incluso da la
idea generalde lo que parecería una máquina deltiempo cuando
se construyese. (Imagina, sin embargo, el caos que se podría
producir si las máquinas del tiempo fuesen tan comunes como
los coches. Los libros de historia no podríanescribirse. Miles de
entrometidos estarían constantemente volviendo atrás en el

36. entrometidos estarían constantemente volviendo atrás en el
tiempo para eliminar a los ancestros de sus enemigos, para
cambiar el resultado de la Primera y Segunda Guerra Mundial,
salvar la vida de John Kennedy y Abraham Lincoln, etc. La
“historia” tal y como la conocemos sería imposible, dejando sin
trabajo a los historiadores profesionales. Con cada giro del
mando de la máquina del tiempo, la historia cambiaría como
arena arrastrada por elviento). Otros físicos, sinembargo, como
Steven Hawking, dudan del viaje en el tiempo. Argumentan que
los efectos cuánticos (como los intentos campos de radiacióndel
embudo) pueden cerrar el puente de Einstein-Rosen. Hawking
incluso adelantó una “prueba” experimental de la imposibilidad
de las máquinas del tiempo (es decir, sí existieran, estaríamos
siendo visitados por turistas del futuro). Esta controversia ha
generado recientemente una oleada de artículos en la literatura
física. El problema esencial es que aunque las ecuaciones de
Einstein para la gravedad permiten elviaje en eltiempo, también
colapsan cuando nos aproximamos a un agujero negro, y los
efectos cuánticos, como la radiación, tomanelmando. Pero para
calcular si estas correcciones cuánticas son lo bastante intentas
para cerrar el puente Einstein-Rosen, se necesita por fuerza una
Teoría de Campo Unificado que incluya ambas, la Teoría de la
Gravedad de Einstein y también la Teoría Cuántica de la
Radiación. Por lo que tenemos la esperanza de que pronto estas
preguntas puedan resolverse de una vez por todas mediante una
Teoría de Campo Unificado. Ambos lados del debate sobre el
viaje eneltiempo reconocenque finalmente esta cuestiónse verá
resuelta por la Teoría del Todo. Recrear la CreaciónAunque la
Teoría de Supercuerdas de 10 dimensiones ha sido reconocida
como el descubrimiento más fascinante en la física teórica de las
últimas décadas, sus críticos se han centrado en su punto más
débil, es casi imposible de comprobar. La energía a la que las
cuatro fuerzas fundamentales se unenenuna sola fuerza unificada
tiene lugar a la fabulosa “energía de Planck”, la cual es un trillón
de veces mayor que la energía que encontramos en un protón.
Incluso si todas las naciones de la Tierra estuviesen unidas y

37. Incluso si todas las naciones de la Tierra estuviesen unidas y
construyesen el mayor acelerador de partículas de la historia,
seguiría sin ser suficiente para comprobar la teoría. Debido a
esto, algunos físicos han ridiculizado la idea de que la Teoría de
Supercuerdas pueda ser considerada una “teoría” legítima. El
Premio Nobel Sheldon Glashow, por ejemplo, ha comparado la
Teoría de Supercuerdas con el programa de la Guerra de las
Galaxias del anterior Presidente Reagan (debido a que es
inestable y absorbe el talento de los mejores científicos). La
razón por la que la teoría no puede ser comprobada es bastante
simple. La Teoría del Todo es necesariamente una Teoría de la
Creación, es decir, debe explicar todo desde el origen del Big
Bang hasta los lirios del campo. Toda su potencia se pone de
manifiesto en el instante del Big Bang, donde todas las simetrías
estaban intactas. Comprobar esta teoría, además, significa
recrear la Creación en la Tierra, lo cual es imposible con la
actual tecnología. (Los críticos aplican esto, de hecho, a
cualquier Teoría de la Creación. El filósofo David Hume, por
ejemplo, creía que una Teoría científica de la Creación era
filosóficamente imposible. Esto era debido a que la Fundación
de Ciencia contaba con la reproducibilidad, y la creación es un
evento que nunca puede ser reproducido en el laboratorio).
Aunque es desalentador, una pieza del puzzle puede ser
suministrada por el Supercolisionador de Superconducción
(Superconducting Supercollider o (SSC)), el cual, si se
construye, será el acelerador de partículas más grande del
mundo. El SSC (que parece que será cancelado por el
Congreso) está diseñado para acelerar protones a la asombrosa
energía de decenas de miles de billones de electrón-voltios.
Cuando estas partículas subatómicas chocan unas con otras a
estas fantásticas energías dentro del SSC, se generarán unas
temperaturas que no se han visto desde el instante de la
Creación. Por esto a veces es llamada “ventana a la Creación”.
Con un coste de 8 a 10 mil millones de dólares, el SSC consta
de un anillo de potentes imanes extendidos a lo largo de un tubo
de 75 kilómetros de longitud. De hecho, uno podría colocar

38. de 75 kilómetros de longitud. De hecho, uno podría colocar
fácilmente la circunvalación de Washington, que rodea
Washington D.C., dentro delSSC. Cuando sea construido, silo
es, los físicos esperan que encuentre exóticas partículas
subatómicas para completar nuestra comprensión actual de las
cuatro fuerzas. Sin embargo, también tenemos la pequeña
posibilidad de que los físicos descubran partículas
“supersimétricas”, que podrían ser vestigios de la Teoría de
Cuerdas Original. En otras palabras, aunque la Teoría de
Supercuerdas no puede ser comprobada directamente por el
SSC, se espera encontrar resonancias de la Teoría de
Supercuerdas entre los restos creados por los protones
despedazados a energías desconocidas desde elBigBang.
La Física delViaje enelTiempo
¿Es realo solo uncuento? Por Michio KakuEnla novela de
H.G. Wells, La Máquina del Tiempo, nuestro protagonista saltó
a una silla especial con luces parpadeantes, giró unos pocos
mandos, yse vio catapultado algunos cientos de miles de años al
futuro, donde Inglaterra había desaparecido mucho tiempo atrás
y estaba ahora habitada por extrañas criaturas llamadas
Morlocks y Eloi. Esto puede haber creado una gran obra, pero
los físicos siempre se han burlado de la idea de los viajes en el
tiempo, considerándolo reino de excéntricos, místicos, y
charlatanes, y con buenas razones. Sin embargo, unos avances
bastante importantes en la gravedad cuántica están revitalizando
esta teoría; se está convirtiendo en el juguete de los físicos
teóricos que escriben en las páginas de la revista Physical
Review. Un persistente problema en elviaje en eltiempo es que
está plagado de distintos tipos de paradojas. Por ejemplo, está
la paradoja del hombre sin padres, es decir, ¿Qué pasa cuando
vuelves atrás en el tiempo y matas a tus padres antes de que
hayas nacido?. Pregunta: Si tus padres murieron antes de que
nacieras, entonces ¿cómo podrías haber nacido para matarlos en
primer lugar?. Está también la paradoja del hombre sin pasado.
Por ejemplo, digamos que un joven inventor intenta sin éxito

39. Por ejemplo, digamos que un joven inventor intenta sin éxito
construir una máquina del tiempo en su garaje. De pronto, un
hombre mayor aparece de ninguna parte y le da al joven el
secreto para construir la máquina del tiempo. El joven entonces
se convierte en alguien extremadamente rico jugando en el
mercado de valores, carreras, y eventos deportivos debido a
que conoce el futuro. Entonces, cuando es viejo, decide hacer
un viaje final hacia el pasado y darle el secreto del viaje en el
tiempo a su yo más joven. Pregunta: ¿De dónde vino la idea de
la máquina del tiempo?. También tenemos la paradoja del
hombre que es su propia madre (mis disculpas a Heinlein.)
“Jane” es abandonada en un orfanato. Cuando “Jane” es una
adolescente, se enamora de un vagabundo, que la abandona
pero la deja embarazada. Entonces se dispara eldesastre. Está a
punto de morir dando a luz un bebé, que es misteriosamente
secuestrado. El doctor advierte que Jane se está desangrando
peligrosamente, pero, extrañamente, tiene ambos órganos
sexuales. Por lo que, para salvar su vida, convierte a “Jane” en
“Jim.” “Jim” a partir de este momento se convierte en un loco
borracho, hasta que encuentra un amistoso camarero (en
realidad un viajero en eltiempo disfrazado) que lanza a “Jim” de
vuelta al pasado. “Jim” conoce a una preciosa adolescente, y la
deja embarazada por descuido. Consciente de su culpa, rapta al
bebé ylo deja enunorfanato. Más tarde, “Jim”se une alcuerpo
de viajeros en el tiempo, llevando una vida distinguida, y solo
tiene un sueño: disfrazarse de camarero para encontrar a cierto
borracho llamado “Jim” en el pasado. Pregunta: ¿Quién es la
madre, padre, hermano, hermana, abuelo, abuela, y nietos de
“Jane”?. No es sorprendente que el viaje en el tiempo siempre
haya estado considerado como un imposible. Después de todo,
Newton creía que el tiempo era como una flecha; una vez
disparada, permanecía en una línea recta inamovible. Un
segundo enla Tierra era unsegundo enMarte. Relojes dispersos
por todo elUniverso latiríanalmismo ritmo. Einsteinnos dio una
imagen mucho más radical. De acuerdo con Einstein, el tiempo
es más como un río, que serpentea alrededor de estrellas y

40. es más como un río, que serpentea alrededor de estrellas y
galaxias, acelerando y decelerando cuando pasa alrededor de
cuerpos masivos. Unsegundo enla Tierra NO es unsegundo en
Marte. Relojes dispersos a través del Universo latirían a su
propio ritmo distante. Sin embargo, antes de que Einstein
muriera, se vio frente a un embarazoso problema. El vecino de
Einstein en Princeton, Kurt Goedel, quizá el Lógico Matemático
más grande de los últimos 500 años, encontró una nueva
solución a las propias ecuaciones de Einstein ¡que permitían el
viaje en el tiempo!. El “río del tiempo” ahora tenía remolinos en
los cuales podría curvarse sobre sí mismo en un círculo. La
solución de Goedel era bastante ingeniosa: postuló un Universo
repleto de un fluido rotante. Cualquiera que anduviese a lo largo
de la dirección de rotación se encontraría de vuelta en el punto
inicial, ¡pero antes en el tiempo!. En sus memorias, Einstein
escribió que estaba preocupado porque esta ecuación contenía
soluciones que permitían el viaje en el tiempo. Pero por fin
concluyó: el Universo no rota, se expande (es decir como en la
Teoría delBigBang) ypor esto la soluciónde Goedelpodría ser
desestimada por “razones físicas”. (Aparentemente, si el Big
Bang fuese rotacional, ¡sería posible viajar en el tiempo por el
Universo!). Entonces en 1963, Roy Kerr, un matemático
neozelandés, encontró una soluciónde las ecuaciones de Einstein
para un agujero negro rotacional, el cual tendría propiedades
inverosímiles. El agujero negro no colapsaría en un punto (como
se pensaba previamente) sino en un anillo giratorio (de
neutrones). El anillo circularía tan rápidamente que la fuerza
centrífuga mantendría al anillo fuera del colapso gravitacional. El
anillo, entonces, actuaría como el Espejo de Alicia. Cualquiera
que camine a través delanillo no moriría, sino que podría pasar a
través del anillo a un Universo alternativo. Desde entonces, se
han encontrado cientos de otras soluciones de “agujeros de
gusano” en las ecuaciones de Einstein. Estos agujeros de gusano
conectan no solo dos regiones del espacio (de aquí su nombre)
sino también dos regiones del tiempo. En principio, pueden ser
usados como máquinas del tiempo. Recientemente, los intentos

41. usados como máquinas del tiempo. Recientemente, los intentos
de sumar la Teoría Cuántica y la gravedad (y de aquí crear la
“Teoría del Todo”) nos ha dado algún entendimiento sobre los
problemas de las paradojas. En la Teoría Cuántica, podemos
tener múltiples estados de cualquier objeto. Por ejemplo, un
electrón puede existir simultáneamente en diferentes órbitas (un
hecho que es responsable de darnos las Leyes de la Química).
De forma similar, el famoso gato de Schrodinger podría existir a
la vez en dos posibles estados:muerto y vivo. Por esto alvolver
atrás en el tiempo y alterar el pasado, estamos simplemente
creando un Universo paralelo. De modo que cambiaremos el
pasado de alguien, digamos salvando a AbrahamLincoln de ser
asesinado en el Teatro Ford, pero nuestro Lincoln permanecerá
muerto. De esta forma, el río del tiempo se divide en dos ríos
separados. ¿Pero esto significa que seremos capaces de saltar
enla máquina de H.G. Wells, girar unmando, y lanzarnos varios
cientos de miles de años a la Inglaterra del futuro?. No. Hay un
número de difíciles obstáculos que superar. Primero, elproblema
principal de la energía. Del mismo modo que un coche necesita
gasolina, una máquina del tiempo necesita una fabulosa cantidad
de energía. O se tiene la energía de una estrella, o se busca algo
llamado “materia exótica”(la cualcae hacia arriba más que hacia
abajo) o buscar una fuente de energía negativa. (Los Físicos
pensaban que la energía negativa era imposible. Pero se han
verificado experimentalmente pequeñas cantidades de energía
negativa mediante algo llamado el Efecto Casimir, es decir, la
energía creada por los discos paralelos). Todas estas son
extremadamente difíciles de conseguir en grandes cantidades, ¡al
menos por unos cuantos siglos!. Entonces tenemos el problema
de la estabilidad. El agujero negro de Kerr, por ejemplo, puede
ser inestable si se cae a través de él. De forma análoga, los
efectos cuánticos pueden crear y destruir el agujero negro antes
de entrar en él. Por desgracia, nuestras matemáticas no son lo
bastante potentes para dar respuesta a estas cuestiones de
estabilidad debido a que se necesita una “Teoría del Todo” que
combine ambas, las fuerzas cuántica y de la gravedad. En la

42. combine ambas, las fuerzas cuántica y de la gravedad. En la
actualidad, la Teoría de supercuerdas en el principal candidato
para tal teoría (de hecho, es el ÚNICO candidato; no tiene
rivales después de todo). Pero la Teoría de supercuerdas, que
casualmente es mi especialidad, es aún difícil de resolver por
completo. La teoría está biendefinida, pero nadie enla Tierra es
lo bastante inteligente como para resolverla. Lo bastante
interesado, Stephen Hawking en una ocasión se opuso a la idea
del viaje en el tiempo. Incluso reivindicó que tenía una evidencia
“empírica”contra esto. Sielviaje enelviaje eneltiempo existía,
dijo, entonces tendríamos que estar siendo visitados por turistas
del futuro. Dado que no vemos turistas del futuro, podemos
concluir: el viaje en el tiempo es imposible. Debido a la enorme
cantidad de trabajo hecho por los físicos teóricos en los últimos
5 años más o menos, Hawking ha cambiado desde entonces su
pensamiento, y ahora cree que el viaje en el tiempo es posible
(aunque no necesariamente práctico). (Además, quizás
simplemente no somos muy interesantes para estos turistas del
futuro. Cualquiera que pueda tener la energía de una estrella nos
consideraría muy primitivos. Imagina a tus amigos cruzando una
colina de hormigas. ¿Se agacharían hacia las hormigas y les
darían regalos, medicinas, libros y energía?. ¿O alguno de tus
amigos tendría elextraño impulso de pisar algunas de ellas?). En
conclusión, no rechaces a una persona que llame a tu puerta un
día ydiga ser tufuturo tataranieto. Puede que sea cierto.
Agujeros Negros, Agujeros de Gusano y la Décima
Dimensión
¿Se podrán probar estos conceptos mediante la Teoría del
Todo? Por Michio Kaku El pasado Junio, los astrónomos
brindaban con copas de champán en los laboratorios de todo el
mundo, saboreando su último descubrimiento. El reparado
Telescopio EspacialHubble de 2 milmillones de dólares, una de
las perlas de la comunidad científica, había capturado una de las
piezas más esquivas: un agujero negro. Pero el descubrimiento

43. piezas más esquivas: un agujero negro. Pero el descubrimiento
del Santo Grial de la astrofísica podía también avivar un viejo
debate dentro de la comunidad física. ¿Qué se extiende al otro
lado de un agujero negro?. Si alguien, imprudentemente, cae en
un agujero negro, ¿será destrozado por su inmensa gravedad,
como creen la mayoría de científicos, o será lanzado a un
Universo paralelo, o emergerá en otra era temporal?. Para
resolver esta compleja cuestión, los físicos están desarrollando
uno de las más estrambóticos y tentadores capítulos de la física
moderna. Tienen que navegar por un campo de minas de teorías
potencialmente explosivas, como la posibilidad de los “agujeros
de gusano”, “agujeros blancos”, máquinas del tiempo, ¡e incluso
la décima dimensión!. Esta controversia puede confirmarse por
la irónica observación de J.B.S. Haldane sobre que el Universo
“no solo es tan extraño como suponemos, sino que es mucho
más extraño de lo que suponemos.”Esta deliciosa polémica, que
encanta a los físicos teóricos pero que alucina a los simples
mortales, es el tema de mi último libro, Hiperespacio. Agujeros
Negros: Estrellas Colapsadas Un agujero negro, en pocas
palabras, es una estrella muerta masiva cuya gravedad es tan
intensa que incluso la luz es incapaz de escapar, de aquí su
nombre. Por definición, no se pueden observar, de modo que
los científicos de la NASAse centraronenelpequeño núcleo de
la galaxia M87, un “motor cósmico” supermasivo a 50 millones
de años luz de la Tierra. Los astrónomos entonces mostraron
que el núcleo de consistía en un feroz remolino de gas de
hidrógeno supercaliente girando a 1,9 millones de kilómetros por
hora. Para mantener este disco de gas girando tan violentamente
en todas direcciones, tendría que tener una colosal masa
concentrada en el centro, ¡con un peso de 2 a 3 mil millones de
soles!. Un objeto con tal asombrosa cantidad de masa sería lo
bastante masivo como para impedir que la luz escapase. Luego,
un agujero negro. El Puente Einstein-RosenPero esto también
reaviva una actual controversia sobre los agujeros negros. La
mejor descripción de un agujero negro giratorio se dio en 1963
por elmatemático neozelandés RoyKerr, usando las ecuaciones

44. por elmatemático neozelandés RoyKerr, usando las ecuaciones
de la gravedad de Einstein. Pero existe una extraña propiedad en
esta solución. Predice que siuno cae enelagujero negro, podría
ser absorbido a través de un túnel (llamado “puente de Einstein-
Rosen") y disparado a través de un “agujero blanco” ¡en un
Universo paralelo!. Kerr mostró que un agujero negro giratorio
colapsaría no enunpunto, sino enun“anillo de fuego”. Debido a
que el anillo giraría muy rápidamente, las fuerzas centrífugas lo
mantendría a salvo del colapso. Extraordinariamente, una sonda
espacial enviada directamente a través del anillo no sería
aplastada, sino que emergería intacta en el otro lado del puente
Einstein-Rosen, en un Universo paralelo. Este “agujero de
gusano” conectaría dos Universos paralelos, o incluso zonas
distantes delmismo Universo. Através delEspejo La forma más
simple de visualizar un agujero de gusano de Kerr es pensar en
el Espejo de Alicia. Cualquiera que camine a través del Espejo
sería transportado instantáneamente al País de las Maravillas, un
mundo donde los animales hablan con adivinanzas y el sentido
común no es nada común. El marco del Espejo corresponde al
anillo de Kerr. Cualquiera que camine a través delanillo de Kerr
se transportaría al otro extremo del Universo o incluso al
pasado. Como dos hermanos siameses unidos por la cadera,
ahora tenemos dos universos unidos a través del Espejo.
Algunos físicos se han preguntado si los agujeros negros o los
agujeros de gusano podrían ser usados algún día como atajos a
otro sector del Universo, o incluso como una máquina del
tiempo al pasado lejano (haciendo posibles las hazañas de capa
y espada de Star Wars). Sin embargo, advertimos que somos
escépticos. La crítica reconoce que se han encontrado cientos
de soluciones de agujeros de gusano a las ecuaciones de
Einstein, y por esto no pueden ser descartadas en el saco de las
estupideces. Pero apuntan que los agujeros de gusano pueden
ser inestables, o que su intensa radiación y fuerzas subatómicas
que rodean la entrada del agujero de gusano matarían a
cualquiera que se atreviese a entrar. Se han provocado
enérgicos debates entre los físicos sobre el tema de los agujeros

45. enérgicos debates entre los físicos sobre el tema de los agujeros
negros. Por desgracia, esta controversia no puede ser resuelta,
debido a que las ecuaciones de Einsteinse colapsan en elcentro
de los agujeros negros o agujeros de gusano, donde la radiación
y las fuerzas subatómicas pueden ser lo bastante feroces como
para colapsar la entrada. Elproblema es que la teoría de Einstein
solo funciona para la gravedad, no para las fuerzas cuánticas que
gobiernan la radiación y las partículas subatómicas. Lo que se
necesita es una teoría que abarque tanto la Teoría Cuántica de la
Radiación como la gravedad de forma simultánea. En una
palabra, para resolver el problema de los agujeros negros
cuánticos, ¡necesitamos una “Teoría del Todo”!. ¿Una Teoría
del Todo? Uno de los mayores descubrimientos de la ciencia en
el siglo XX son que las Leyes de la Física, a nivel fundamental,
pueden resumirse en dos formalismos: (1) La Teoría de la
Gravedad de Einstein, que nos da una descripcióncósmica de lo
muy grande, es decir, galaxias, agujeros negros y el Big Bang, y
(2) la Teoría Cuántica, que nos da una descripciónmicroscópica
de lo muy pequeño, es decir el microcosmos de las partículas
subatómicas y la radiación. Pero la suprema ironía, y
seguramente una de las bromas cósmicas de la Naturaleza, es
que parecen ser desconcertantemente distintas; incluso los
mejores físicos del mundo, incluyendo a Einstein y Heisenberg,
fallaron al unificar estas dos teorías en una. Las dos teorías usan
distintas matemáticas ydiferentes principios físicos para describir
el Universo en sus respectivos dominios, el cósmico y el
microscópico. Por suerte, ahora tenemos un candidato para esta
teoría. (De hecho, es el único candidato. Los resultados de las
propuestas rivales han mostrado ser inconsistentes). Es la
llamada “Teoría de Supercuerdas”, y casi sin esfuerzo une la
gravedad con la teoría de la radiación, lo que se requiere para
resolver el problema de los agujeros de gusano cuánticos. La
Teoría de Supercuerdas puede explicar las misteriosas leyes
cuánticas de la física subatómica postulando que las partículas
subatómicas son en verdad sólo resonancias de la vibración de
una minúscula cuerda. Las vibraciones de la cuerda de un violín

46. una minúscula cuerda. Las vibraciones de la cuerda de un violín
corresponden a notas musicales; de la misma forma las
vibraciones de una supercuerda corresponden a las partículas
que encontramos en la naturaleza. El Universo entonces es una
sinfonía de cuerdas vibrantes. Y una bonificación adicional es
que, como una cuerda se mueve en el tiempo, curvan el tejido
del espacio alrededor de ellas, produciendo agujeros negros,
agujeros de gusano, y otras soluciones exóticas a las ecuaciones
de Einstein. De esta forma, de un solo golpe, la Teoría de
Supercuerdas une ambas, la Teoría de Einstein y la Física
Cuántica en un dibujo coherente y convincente. Un Universo de
10 Dimensiones La curiosa característica de las supercuerdas,
sin embargo, es que solo pueden vibrar en 10 dimensiones. Esto
es, de hecho, una de las razones por las que puede unificar las
fuerzas conocidas del Universo: en 10 dimensiones tenemos
“más espacio” para acomodar la Teoría de la Gravedad de
Einstein y la Física subatómica. En cierto sentido, los intentos
previos de unificar las fuerzas de la naturaleza fallaron debido a
que una teoría estándar en 4 dimensiones es “demasiado
pequeña” para meter todas las fuerzas en el mismo marco de
trabajo matemático. Para visualizar las dimensiones superiores,
piensa en un Jardín de Té japonés, donde una carpa pasa su
vida entera nadando bajo un pequeño estanque. Las carpas son
sólo vagamente conscientes de lo que sucede en el mundo más
allá de la superficie. Para un “científico” carpa, el Universo
consta solo de dos dimensiones, longitud yanchura. No hayalgo
similar a la altura. De hecho, son incapaces de imaginar una
tercera dimensión más allá del estanque. La palabra “arriba” no
tiene significado para ellos. (Imagina su angustia su de pronto
fuesen sacados de su Universo bidimensional al “hiperespacio”,
es decir ¡nuestro mundo!). Sin embargo, si llueve, la superficie
delestanque se llena de ondas.Aunque la tercera dimensiónestá
más allá de su comprensión, pueden ver con claridad las ondas
viajando sobre la superficie delestanque. Asímismo, aunque los
humanos no podemos “ver” las dimensiones superiores,
podemos ver sus ondas cuando vibran. De acuerdo a esta

47. podemos ver sus ondas cuando vibran. De acuerdo a esta
teoría, la “luz”no es más que una vibración ondulando a lo largo
de la quinta dimensión. Añadiendo dimensiones superiores,
podemos acomodar fácilmente más ymás fuerzas, incluyendo las
fuerzas nucleares. En dos palabras: cuantas más dimensiones
tengamos, más fuerzas podremos acomodar. Una crítica
persistente a esta teoría, sin embargo, es que no vemos estas
dimensiones superiores en el laboratorio. A día de hoy, cada
evento del Universo, desde la más diminuta descomposición
subatómica a las explosivas galaxias, puede ser descrito
mediante 4 números (altura, anchura, profundidad, y tiempo), no
10 números. Para responder a estas críticas, muchos científicos
creen (pero no pueden probar aún) que el Universo en el
instante delBig Bang era de hecho completamente de dimensión
10. Solo tras el instante de la creación 6 de las 10 dimensiones
se “enroscaron” en una pelota demasiado minúscula para
observarla. En un sentido real, esta teoría es en verdad una
Teoría de la Creación, cuando toda la potencia de un espacio-
tiempo de 10 dimensiones se manifestó. Física del Siglo 21 No
es sorprendente que las matemáticas de las cuerdas de 10
dimensiones sean sobrecogedoramente maravillosas a la par que
brutalmente complejas, y haya enviado ondas de choque a
través de toda la comunidad matemática. Todas las nuevas áreas
de las matemáticas han sido abiertas por esta teoría. Por
desgracia, actualmente nadie es lo bastante inteligente como para
resolver el problema de un agujero negro cuántico. Como dijo
Edward WittendelInstituto de Estudios Avanzados enPrinceton
has, “La Teoría de Cuerdas es física del siglo 21 que
accidentalmente cayó en el siglo 20”. Sin embargo, las
matemáticas del siglo 21 necesarias para resolver los agujeros
negros cuánticos ¡no se han descubierto aún!. Aún así, las
apuestas son tan altas que los equipos de iniciativas físicas no
han parado de intentar resolver la Teoría de Supercuerdas. Casi
5 000 artículos se han escrito sobre este tema. Como dijo el
premio Nobel Steve Weinberg, “¿Cómo podría esperar nadie
que muchos de los más brillantes jóvenes teóricos no trabajarían

48. que muchos de los más brillantes jóvenes teóricos no trabajarían
en ello?”. Los progresos son lentos pero seguros. El año
pasado, se anunció un gran avance. Varios grupos de físicos
anunciaron de forma independiente que la Teoría de Cuerdas
puede resolver completamente en problema de un agujero negro
cuántico. (Sin embargo, los cálculos eran tan diabólicamente
complejos que sólo podían desarrollarse en 2, no en 10
dimensiones). De modo que aquí es dónde estamos ahora.
Muchos físicos sientenque es solo una cuestiónde tiempo elque
alguna iniciativa física rompa por completo este delicado
problema. Las ecuaciones, aunque difíciles, están bien definidas.
Por lo que hasta entonces, ¡es aún algo prematuro comprar
billetes para el agujero negro más cercano para visitar la galaxia
vecina o cazar dinosaurios!