1. INTRODUCCION
M es el nombre de la teoría que
pretende explicar todo el universo,
desde las partículas elementales y
los átomos hasta las galaxias y el big
bang. ¿Por qué M, un título tan
breve para un objetivo tan
ambicioso? Hay varias acepciones
posibles, según las preferencias del
físico que lo justifica. La M de
madre refleja la intención de ser el
origen de todas las explicaciones o
de contener las leyes primordiales
de la física. La M de magia, misterio
o milagro refiere, en cambio, al
asombro que despiertan sus
propiedades y su aparente
capacidad de unificar todas las
interacciones o fuerzas
fundamentales de la naturaleza, una
meta perseguida durante mucho
tiempo y considerada quizás
inalcanzable. La más modesta M de
membrana ilustra ciertas
características técnicas de la teoría.
¿En qué sentido pretende M explicar
todo? La física busca verdades
universales sobre la naturaleza.
Cuando estas verdades se
encuentran, se trata de explicarlas
apelando a principios más
profundos, a verdades más
fundamentales a partir de las cuales
se puedan deducir las anteriores.
Estas certezas más esenciales, a su
vez, se tratan de entender
recurriendo a razones todavía más
básicas. Y así sucesivamente.
Siguiendo las cadenas de
explicación, desde la vida cotidiana
hasta el mundo microscópico, varias
de las preguntas más antiguas (¿Por
qué el cielo es azul? ¿Por qué el
agua es líquida y se evapora al
hervir?) se han respondido en
términos de las propiedades de los
átomos y de la luz. Estas
propiedades, por su parte, se
deducen de sus componentes, las
partículas elementales, cuyas
propias peculiaridades se pueden
deducir a partir de estructuras más
simples. El punto inicial de todas las
explicaciones es lo que se entiende
por la teoría madre. Este
reduccionismo o búsqueda de
principios cada vez más
elementales, más básicos, se ha
dado en la física históricamente a
través de unificaciones de teorías.
La tendencia a la descripción
unificada de fenómenos
considerados previamente
independientes, la búsqueda de
principios aglutinadores, permitió a
lo largo del desarrollo de la
disciplina explicar más hechos que
los contenidos originalmente en las
partes que se intentaba amalgamar y
se convirtió en la guía orientadora
de la evolución de esta ciencia.
La idea de encontrar un principio
fundamental a partir del cual
derivar las leyes del universo no es
reciente. La humanidad ha buscado
desde épocas muy remotas
comprender las diversas
manifestaciones de la naturaleza
como diferentes aspectos de un
mismo fenómeno (o conjunto de
fenómenos). En Occidente, el origen
de estas ideas se remonta a los
presocráticos, quienes buscaban las
explicaciones de todos los
fenómenos naturales en términos de
algún elemento fundamental: agua,
aire, tierra o fuego. La primera
teoría madre, elaborada por Leucipo
y Demócrito en el siglo V a.C.,
postulaba que los
constituyentes últimos e indivisibles
de la materia eran los átomos. Esos
átomos eran muy diferentes de los
que conocemos hoy, pero hay una
diferencia más importante entre
aquellas teorías antiguas y la ciencia
moderna: la actual exigencia de
verificación experimental. Una
explicación científica moderna debe
contener una comprensión
cuantitativa de los fenómenos.
¿Cuánto progresamos en el
conocimiento de la naturaleza si
aceptamos que el agua o los átomos
son los constituyentes
fundamentales de la materia, si no
podemos calcular propiedades como
la densidad, la resistencia o la
conductividad eléctrica? Y por lo
tanto, sin la capacidad de hacer
predicciones experimentales, nunca
podríamos comprobar si la
explicación presocrática o la de
Demócrito es la acertada.
En la actualidad, los cuatro siglos de
desarrollo de la física han permitido
acumular gran cantidad de
información y reducir drásticamente
el número de principios
fundamentales. Hoy sabemos que
todos los fenómenos naturales, por
más variados y diferentes que
parezcan, se pueden explicar en
términos de cuatro interacciones o
fuerzas fundamentales: la
gravitatoria, la electromagnética y
las subatómicas fuerte y débil. Pero
a pesar de haber logrado restringir
tan abruptamente la complejidad del
problema, todavía no se ha
encontrado la teoría original, la que
unifica estas cuatro interacciones
fundamentales. Sólo hay algunos
indicios que guían la búsqueda.
Estas son las pistas que trata de
organizar la teoría M y que nosotros
intentaremos describir en este
artículo. Como el tema es muy
técnico, introducimos algunos
conceptos e ideas que resultan
necesarios a través de una breve
historia de la física. Este recorrido
histórico, con especial atención a
las unificaciones logradas, nos
ayudará a explicar por qué la
búsqueda de la teoría madre se
realiza en el contexto de la física de
altas energías. En la segunda parte
describimos la teoría M, indicando
sus logros y debilidades y
resumiendo la manera en que
resuelve los problemas que
presentan teorías previas.
(continuará)
