Resumen: Brian Greene es uno de los expertos destacados en el mundo en una rama de la física que hace un intento para unificar las fuerzas fundamentales del universo en una sola, llamada 'teoría del todo'. Educado en Harvard y Oxford, Greene es también un Rhodes Scholar y finalista del premio Pulitzer por su libro de no ficción previo, 'El Universo Elegante'. En su último libro, 'El Entramado del Cosmos', contesta a las preguntas acerca de la naturaleza paradójica del tiempo, el espacio y el espacio-tiempo.|






Brian Greene, Profesor de Física y Matemáticas en la Universidad de Columbia , es uno de los destacados teóricos de la cuerda del mundo. La teoría de la cuerda es considerada por muchos como el sucesor natural de la búsqueda cosmológica de Einstein para una Teoría Del Campo Unificado, o que lo que se ha divulgado como la “teoría de todo”, proporcionando un entramado unido para combinar todas las fuerzas naturales conocidas (las fuerzas nucleares débiles y fuertes, el electromagnetismo y la gravedad). Para la física, este antagonismo entre lo pequeño y lo grande, los quark y las galaxias, tiene una posible resolución profunda para los teóricos de la cuerda en la geometría del espacio tiempo mismo. Las dimensiones superiores a las tres coordenadas extendidas del espacio y el tiempo proporcionan el entramado para toda la materia, que se generó por las vibraciones de lazos diminutos de energía (una billonésima parte de una billonésima parte del tamaño de un átomo). Una forma para probar estas teorías es usar aceleradores de partículas de alta energía, como microscopios para indagar las distancias menores en una carrera global para construir lo siguiente grande (> 27 kilómetros), la máquina suprema de energía en el mundo.

Greene entró en Harvard en 1980 para especializarse en física, y con su licenciatura, Greene fue a la Universidad de Oxford, en Inglaterra, como un becado Rhodes. Su libro más vendido “El Universo Elegante: Supercuerdas, Dimensiones Ocultas, y la Búsqueda para la Teoría Final” (1999) fue finalista para el premio Pulitzer en la no ficción. El último libro de Greene, “El Tejido del cosmos: Espacio, Tiempo, y la Textura de la Realidad”, fue publicado en febrero, y sus pensamientos fueron recogidos de una feria del libro de Denver donde respondió informalmente preguntas de la audiencia.

---

Pregunta (Q) : ¿Está “el tiempo” mejor descrito por los filósofos y los teólogos, frente a los físicos?

Perfil: Brian Greene Además de sus contribuciones como un autor y físico teórico, Greene también ha explicado y defendido la física en televisión con apariencias en el Charlie Rose Show, El News Hour con Jim Lehrer ("la teoría de la cuerda es nuestra primera esperanza para resolver el conflicto central de la física del siglo 20"), El Century con Peter Jennings, un perfil CNN con Jeff Greenfield, una hora especial en Nightline en hora de máxima audiencia, y el Conan O´Brien Show.

Brian Greene (BG) : Yo creo que todo depende de lo que dicen. Probablemente tratarían de dar un sentido al “tiempo”. La física hace un intento para lograr las descripciones mínimas. Lo que he descrito como el punto de vista de un físico del tiempo se trata también de lo que está más allá del “espacio-tiempo”, cómo no puede ser el componente fundamental, absoluto del universo. Tome este ejemplo, desde el punto de vista de un físico un vaso de agua. El agua es el líquido H2O. Pero esa no es su descripción fundamental. Una molécula H2O es más fundamental, simplemente no es familiar para nuestra experiencia sensorial. Así por analogía, los átomos del espacio-tiempo también no pueden asemejarse a lo familiar. Si podemos dibujar los componentes del espacio-tiempo, entonces esa sería la revolución real.

Q: ¿Para un físico, qué es la teoría de la cuerda y qué es una cuerda?

BG: Cuándo hablamos de cuerdas, su patrón de vibración es importante, ya que está descrito con un tamaño y una frecuencia. Usamos un lenguaje similar para la música, dado que la frecuencia da una nota. Podemos calcular la frecuencia de vibración que define una primera propiedad de principio del universo, como algunas propiedades de las partículas que se demostraron por otras teorías (como la carga de un electrón a la proporción de la masa). Esto es crítico, desde que tales propiedades universales se vuelven inexplicadas ahora, pero podrían tener significado más profundo desde las frecuencias de la cuerda. Los cálculos sin embargo son muy difíciles y están siendo procesados activamente ahora.

Q: Como la teoría de la supercuerda hace un intento para unificar la mecánica cuántica con la relatividad general (particularmente la gravedad), cual se apropia del golpe mayor: ¿la pequeña o la grande?

BG: La teoría de la cuerda hace un intento para colocar a la mecánica cuántica, la física de lo muy pequeño, con la gravedad, la física de lo muy grande, juntas, así es que una de ellas tiene que cambiar. Las cuerdas modifican la relatividad general pero abarca a la mecánica cuántica relativamente intacta. Por ejemplo, en el principio de incertidumbre de Heisenberg, que el observador modifique la posición o la velocidad de una partícula atómica por el acto de observarlo, sobrevive relativamente igual en la teoría de la cuerda. Ese es un ejemplo de quién gana en este matrimonio de lo pequeño y lo grande.

Q: ¿Si la física del espacio-tiempo describe el pasado, el presente y el futuro en una base aproximadamente igual, por qué no recordamos el futuro? ¿Nuestro futuro existe, entonces en alguna parte, dónde está el Brian Green de ese futuro?

BG: Pregunta difícil. Según la relatividad, no hay distinción especial entre el pasado y el futuro. Pero nuestras mentes dan énfasis al pasado. Tomando a la mente como una computadora con memoria. Esa memoria puede estar aumentando entrópicamente (siempre siguiendo una flecha de tiempo del orden al desorden) particularmente si usted incluye el entorno de la computadora como los incrementos de calor. Nuestra mente puede recordar el pasado como la distinción del pasado y el futuro en medio de la entropía.

Q: ¿De tal manera qué ocurre en la entropía infinita y el desorden aleatorio máximo, puede retroceder la flecha del tiempo y el futuro convertirse en el pasado?

El universo dimensional superior de topologías complejas, lazos y cuerdas Crédito Jacket: El ATTIK, NY

BG: Stephen Hawkings sugirió esto, pero retiró la noción más tarde por un error de cálculo. El tiempo es una flecha con su cola firmemente arraigada en el Big Bang.

Q: ¿Pudo ser la vida misma otra de las dimensiones que la teoría de la supercuerda describe como las siete dimensiones estrujadas además de las cuatro coordenadas de espacio-tiempo?

BG: No. Estas dimensiones son mucho menos exóticas que la vida. En la teoría de las supercuerdas, las dimensiones arrugadas, adicionales no son fundamentalmente diferentes que las ordinarias, sólo en los diferentes grados como la escala o la energía para acomodar una frecuencia de vibración.

Q: ¿Cómo entendemos esta realidad extraña en la mecánica cuántica, donde el universo asume estados definidos sólo cuándo una entidad consciente trata de medir algo?

BG: Cuesta mucho imaginar esto, y es denominado el problema cuántico de medida. ¿Cómo rompen esta neblina probabilística o de ambigüedad, un átomo por ejemplo en un estado de giro hacia arriba o hacia abajo, repentinamente en su estado bien definido (como girando solamente hacia arriba) en presencia de sondeo consciente? Pero si una entidad inconsciente, como una computadora o una hormiga, hace el experimento, entonces obtendría este estado definido. Es aun más problemático formular la pregunta a la inversa: ¿podría el universo estar en una neblina cuántica, pero en espera de la Tierra (ese punto diminuto) para formular la pregunta correcta, y sólo entonces el universo se organiza a sí mismo? Eso es una locura.

Antes de los 1930, la física hizo progresos en asumir un sistema físico aislado. Después de los años treinta, esta suposición tuvo que ser retocada. Cuando esa historia este completamente escrita, no será la conciencia humana que es especial para el universo tomando un estado físico definido, seremos nosotros los que seremos una influencia en el entorno.

Q: Nuestra comprensión sensorial del espacio-tiempo es también parte de ese entorno, y pudo haber evolucionado para propiciar una descripción particular, no necesariamente “la descripción” tan buscada por la física. ¿De tal manera por qué uno debería confiar en los sentidos y el cerebro cuando el mundo alrededor de nosotros presenta tantas predicciones poco intuitivas?

El Telescopio Hubble mirando hacia la galaxia Redshift 12. Crédito: NASA

BG: Usted podría rendirse. Esa es una opción. Pero si asume que podemos hacer una predicción como un cálculo, y está de acuerdo con una medida, entonces luego podemos validar y podemos intermediar con experimentos precisos.

Q: ¿De qué manera está la gravedad descrita como una fuerza, cuándo una partícula pasando el Sol simplemente sigue el camino más corto en un pozo geométrico?

BG: La gravedad puede causar que una partícula acelere, lo cual está en parte de la definición de una fuerza. Esa fuerza es comunicada por la curvatura del espacio-tiempo. Pero hay una evolución semántica en cuál es el significado de una fuerza, cuándo se incluye la geometría y cosas como el espacio-tiempo geodésico.

Q: ¿Cómo hace una sonda esta unificación de la gravedad y la física de partículas, cuándo la gravedad no tienen efectos ostensibles en tales masas diminutas?

BG: Haciendo un experimento de colisión de átomos en el CERN aquí en el pozo gravitacional de la Tierra, uno no anticipa ningún efecto sustantivo de la posición en un protón. Pero hay posibilidades intrigantes para probar la teoría de la supercuerda a causa de las altas energías implicadas. Cuando las partículas chocan, allí la energía puede ser tan alta que su masa genera unos efectos. Así en la relatividad general, la gravedad no pueda dejar nuestro entramado de espacio-tiempo o nuestra membrana deformada. Pero en la teoría de la cuerda, la gravedad puede. Los Gravitones, las partículas que comunican la fuerza de la gravedad, pueden fluir muy gradualmente fuera de nuestras dimensiones hacia otras. Así en el CERN, estamos interesados en la energía medida de antes y después del choque, y queremos buscar cualquier rastro de la energía perdida para esta filtración en dimensiones adicionales. El graviton puede dar pruebas indirectas, pero previsibles, para las cuerdas.

Q: ¿Puede describir algunos de las opciones experimentales para probar la teoría de la cuerda?

BG: Aparte del choque de átomos, hay una alternativa interesante usando el ruido dejado por el Big Bang. Éste es llamado el fondo de microondas y está energéticamente en todas partes, incluso ejerce influencia sobre la mayor parte de los granitos de polvo aislados que están vibrando en el espacio profundo.

Hay un experimento de un satélite midiendo cuán homogéneo podría ser este ruido realmente, como un registro de la historia de la evolución desde el Big Bang. Las cuerdas son sumamente pequeñas lo que las hace difíciles para medir. Pero imagine el Big Bang como un globo que se infla en el cual uno escribe una marca muy diminuta cuándo está deshinchado. A medida que el globo crece, esa marca diminuta eventualmente será percibible. Lo mismo puede tener aplicación si las cuerdas dejaron una huella diminuta en el universo cuando todo fue simplemente una mota, así cuando se infló durante un intervalo enorme, las cuerdas podrían aparecer como microondas no homogéneas de una forma observable.

Q: ¿Cuál es su opinión acerca de la retirada del Telescopio Espacial Hubble?

BG: Pienso que su pérdida potencial es devastadora. El campo de la astronomía basada en la observación se ha transformado a sí mismo en la última década de una forma imprecisa a una precisa. Así es que es lamentable perder este dispositivo. Muy triste.