Teoría M

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Para una introducción menos técnica véase Introducción a la Teoría M.

En física, la Teoría-M (a veces denominada Teoría-U) es la proposición de una “Teoría universal” que unifique las cinco teorías de las Supercuerdas. Basada en los trabajos de varios científicos teóricos (incluidos: Chris Hull, Paul Townsend, Ashoke Sen, Michael Duff y John H. Schwarz), Edward Witten, del “Institute for Advanced Study”, sugirió la existencia de las Supercuerdas en una conferencia en la USC en 1995, usando a la Teoría-M para explicar un número de dualidades previamente observadas, dando el chispazo para una nueva investigación de la teoría de las cuerdas llamada segunda revolución de supercuerdas.

En esta teoría se identifican 11 dimensiones, donde la supergravedad interactúa entre membranas de 2 a 5 dimensiones. Esto evidenciaría la existencia de infinitos Universos paralelos, algunos de los cuales serían como el nuestro con mayores o menores diferencias, y otros que serían impensables con 4 ó 5 dimensiones. Esto explicaría la debilidad de la gravedad, pues la partícula del gravitón sería la única que podría pasar por todas las membranas, perdiendo su fuerza.

A comienzos de los años 1990, se demostró que las varias teorías de las Supercuerdas estaban relacionadas por dualidades, que permitían a los físicos relacionar la descripción de un objeto en una teoría de Supercuerda para eventualmente describir un objeto diferente de otra teoría. Estas relaciones implican que cada una de las teorías de Supercuerdas es un diferente aspecto de una sola teoría, propuesta por Witten, y llamada “Teoría-M”

La Teoría-M no está completa; sin embargo, puede aplicarse a muchas situaciones. La teoría del electromagnetismo también se encontraba en el mismo estado a mediados del siglo XIX; había teorías separadas para el magnetismo y la electricidad y, aunque eran conocidas por estar relacionadas, la relación exacta no se clarificó hasta que James Clerk Maxwell publicó sus ecuaciones en su trabajo de 1864, Una Teoría Dinámica del Campo Electromagnético. Witten había sugerido que una fórmula general de la teoría-M probablemente requeriría del desarrollo de un nuevo lenguaje matemático. Algunos científicos han cuestionado los éxitos tangibles de la Teoría-M dado su estado incompleto y su poder limitado de predicción incluso después de años de intensas investigaciones.

Introducción

Se creía antes de 1995 que había cinco teorías de supercuerda consistentes, que son llamadas respectivamente: Teoría de cuerda Tipo I, Teoría de cuerda Tipo IIA, Teoría de cuerda Tipo IIB, Teoría Heterótica SO (32) (cuerda HO), y la Teoría Heterótica E8×E8 (cuerda HE).

Como sugieren sus nombres, algunas de estas teorías de cuerdas están relacionadas entre sí. En 1990, los teóricos descubrieron que algunas de estas relaciones eran tan fuertes que se podían usar como su identificación. La Teoría de cuerda Tipo IIA y la de Tipo IIB están conectadas por dualidad-T; esto significa que esencialmente la descripción de la Teoría de cuerda Tipo IIA de un círculo de radio R es exactamente el mismo en la descripción del IIB de círculo de radio 1/R, que son distancias medidas en unidades de distancia de Planck.

Este es un resultado muy profundo. Primero, es un resultado intrínsecamente mecánico-cuántico: la identificación no es verdaderamente clásica. Segundo, porque podemos construir un espacio al unir círculos en varias formas, se puede notar que cualquier espacio descrito por la Teoría de cuerda IIA también puede ser vista como un espacio diferente al descrito por la Teoría IIB. Esto significa que podemos identificar la Teoría IIA con la Teoría IIB: cualquier objeto que puede ser descrito por la Teoría IIA tiene una descripción equivalente, aunque aparentemente diferente, en términos de la Teoría IIB. Esto sugiere que tanto la Teoría IIA como la Teoría IIB, son aspectos de una misma teoría.

Características de la teoría M

La teoría M contiene mucho más que cuerdas. Contiene tanto objetos de mayor como menor dimensionalidad. Estos objetos son llamados P-branas* donde p denota su dimensionalidad (así, 1-brana podría ser una cuerda y 2-brana una membrana) o D-branas (si son cuerdas abiertas). Objetos de mayores dimensiones siempre estuvieron presentes en la teoría de las cuerdas pero nunca pudieron ser estudiados antes de la Segunda Revolución de las Supercuerdas debido a su naturaleza no-perturbativa. Incluso se ha sugerido que el Big bang fue producido por la colisión de dos de estas membranas, brotando nuestro Universo.

Nota: La Teoría-M , concibe una organizacion de esferas/membranas sin fin pero con un orden subyacente. Para esta hipótesis, orden holográfico, definirá entre otros, el dinamismo y/o relaciones dentro del sistema.-

Véase también

• Supersimetría
• Teoría de supercuerdas

Referencias

Notas

Bibliografía

• Michael J. Duff, The Theory Formerly Known as Strings, Scientific American, February 1998, online at The University of Michigan.
• John Gribbin, The Search for Superstrings, Symmetry, and the Theory of Everything, ISBN 0-316-32975-4 , Little, Brown & Company, 1ST BACK B Edition, August 2000, specifically pages 177-180.
• Brian Greene, The Elegant Universe: Superstrings, Hidden Dimensions, and the Quest for the Ultimate Theory, ISBN 0-393-04688-5 , W.W. Norton & Company, February 1999 [existe una edición española, El universo elegante, Ed. Critica, Drakontos, ISBN 84-8432-781-7, 2006].
• Banks, T., W. Fischer, S. H. Shenker, L. Suskind (1996). M Theory As A Matrix Model: A Conjecture
• B. de Wit, J. Hoppe, H. Nicolai, "On The Quantum Mechanics Of Supermembranes". Nucl.Phys. B305:545 (1988).
• Duff, Michael J., M-Theory (the Theory Formerly Known as Strings), International Journal of Modern Physics A, 11 (1996) 5623-5642, online at Cornell University's arXiv ePrint server [1].
• Gribbin, John. The Search for Superstrings, Symmetry, and the Theory of Everything, ISBN 0-316-32975-4, Little, Brown & Company, 1ST BACK B Edition, August 2000, specifically pages 177-180.
• Greene, Brian. The Elegant Universe: Superstrings, Hidden Dimensions, and the Quest for the Ultimate Theory, ISBN 0-393-04688-5, W.W. Norton & Company, February 1999
• Kaku, Michio (December 2004). Parallel Worlds: A Journey Through Creation, Higher Dimensions, and the Future of the Cosmos. Doubleday. ISBN 0-385-50986-3, 448.
• Taubes, Gary. "String theorists find a Rosetta Stone." Science, v. 285, July 23, 1999: 512-515, 517. Q1.S35
• Witten, Edward. Magic, Mystery and Matrix, Notices of the AMS, October 1998, 1124-1129

• Duff, Michael J. [2], "The Theory Formerly Known As Strings". Scientific American, February 1998, pages 64-69.

Enlaces externos

• M-Theory-Cambridge
• M-Theory-Caltech
• The Elegant Universe Contiene una serie de videos de divulgación on line acerca de las principales teorías cosmológicas, desde la Relatividad de Einstein hasta las Teoría M.
• Documental El universo Elegante, la teoría de cuerdas (en tres partes)