Una conversación con Juan Maldacena sobre la Teoría de Cuerdas
BY VICTORIA TORO
Bentley Drezner
Juan Maldacena (Buenos Aires, Argentina, 1968) es el físico teórico que hace catorce años puso a bailar a otros trescientos físicos teóricos cuando presentó lo que se conoce como la "Conjetura de Maldacena".
Esta conjetura resuelve algunas de las inconsistencias que existían en la teoría de cuerdas, su campo de trabajo. 300 físicos teóricos bailando sería un logro suficiente para cualquiera pero los de Maldacena van incluso más allá. Este año 2012 se ha convertido en uno de los nueve científicos que han recibido el Premio de Física Teórica Yuri Milner, en su primera edición. Un premio que contiene los elementos necesarios para convertirse en una verdadera institución: Cada uno de los galardonados ha recibido tres millones de dólares y sus nombres componen el grupo de físicos teóricos más importantes desde Albert Einstein. Junto a Maldacena, han recibido el premio: Nima Arkani Hamed, Alan Guth, Alexei Kitaev, Maxim Kontsevich, Andrei Linde, Nathan Seiberg, Ashoke Sen y Edward Witten.
A pesar de sus fundamentales contribuciones a la física teórica, Juan Maldacena es un científico poco conocido fuera de su campo, algo que suele ser muy habitual, con la excepción de Stephen Hawking. Por una parte, el que se trate de ciencia básica sin aplicaciones, al menos aparentes, en el corto plazo y, por otro lado, el que los conceptos en los que trabajan estos científicos sean difíciles de entender para el resto de los mortales, son la razón de su falta de popularidad.
Pero, a pesar de la aridez del campo, Maldacena es capaz de explicarme su trabajo de forma asequible desde su despacho en el Instituto de Estudios Avanzados de Princeton, el mismo lugar en el que trabajó Albert Einstein y en el que él es profesor desde 2001.
Randall Hagadorn
Juan Maldacena, en el Instituto de Estudios Avanzados de Princeton
Su campo científico, la teoría de cuerdas, intenta unir la gravedad formulada por Einstein con la cuántica. "Mi área general de trabajo trata de entender la gravedad cuántica. Se trata de entender cómo se comportan las leyes del espacio-tiempo de acuerdo a las leyes de la mecánica cuántica. Y para entender esto habría que entender antes cómo se comportan de acuerdo a las leyes de la mecánica clásica que es la teoría de Einstein de la relatividad general de 1916", explica Maldacena.
Lo que pretende la teoría de cuerdas es superar un problema. De una forma muy sencilla podríamos decir que la teoría que formuló Einstein funciona bien para las cosas grandes pero no para las cosas pequeñas y, al revés, la cuántica funcionan bien para esas cosas pequeñas pero no para las grandes. La de cuerdas, quiere ser la teoría que las unifique.
Buscando la Teoría del Todo
"Einstein postuló que el espacio-tiempo es un medio continuo, se puede curvar, puede haber ondas gravitatorias y eso se traduce en ecuaciones que conocemos muy bien y son las llamadas ecuaciones clásicas en las que el espacio tiempo tiene una forma definida y, conociendo las condiciones iniciales, uno puede calcular qué va a pasar en el futuro", explica Maldacena, y continúa: "Por otro lado, sabemos que la materia a distancias muy pequeñas, al tamaño del átomo o escalas más pequeñas, se comporta en forma cuántica, se rige por otras leyes, unas leyes más probabilísticas. Cosas como la posición de un electrón en un átomo se dan en forma totalmente probabilística, hay una cierta probabilidad de que el electrón esté a una cierta distancia, hay una cierta probabilidad de que esté un poco más lejos, etc."
La pregunta a la que Maldacena y otros físicos intentan responder es ¿cómo se comportaría el espacio-tiempo de acuerdo a las leyes de la mecánica cuántica?
NASA/WMAP Science Team
La teoría de cuerdas trata de desentrañar cómo fue el principio, por ahora desconocido, del Big Bang.
"Esta pregunta no es muy relevante para las cosas de la vida cotidiana -explica Maldacena- porque en la vida cotidiana el espacio-tiempo se comporta muy bien, en forma muy aproximadamente clásica. Pero cuando el espacio tiempo está muy curvo, o era muy chiquito como por ejemplo al principio del Big Bang cuando el espacio tiempo era muy pequeño, ahí sí empiezan a ser importantes los efectos de la mecánica cuántica."
Y ahí llegamos al centro de la investigación porque lo que realmente buscan estos científicos es entender cómo fue el Big Bang. Hasta ahora la ciencia ha podido describir la historia del universo hasta casi el principio del Tiempo pero no ha conseguido alcanzarlo. "El espacio-tiempo, al principio del Big Bang, era muy pequeño y para poder describirlo hace falta usar leyes cuánticas", afirma Maldacena. "Las leyes de la gravedad de Einstein dejan de ser válidas a distancias muy pequeñas. Son matemáticamente inconsistentes. No es que hayamos comprobado experimentalmente que no son válidas sino que son matemáticamente inconsistentes. Entonces se cree que al considerar la versión cuántica sí van a ser matemáticamente consistentes", explica el físico.
Además de adentrarse hacia el principio del universo, la teoría de cuerdas es importante también para entender los agujeros negros. "En particular para tratar de entender qué pasa en su interior o incluso tratar de entender mejor qué propiedades tienen los agujeros negros cuando de acuerdo a las leyes de la mecánica cuántica, los agujeros negros emiten radiación" explica Maldacena.
Maxim Razin
A la izquierda, partículas en el modelo clásico y, a la derecha, las cuerdas del modelo de Teoría de Cuerdas.Según la física clásica, la masa de los agujeros negros solo puede aumentar porque estos objetos "se tragan" todo lo que hay cerca de ellos. Pero si los contemplamos con las leyes de la mecánica cuántica, resulta que los agujeros negros emiten una cierta radiación por lo que, en principio, podrían ir perdiendo masa. Este fue un descubrimiento del físico británico Stephen Hawking. También para entender eso es necesaria una teoría unificadora y a ello se dedica la teoría de cuerdas.
Por cierto, su nombre proviene de cómo se imaginan los físicos el universo. Según la gravedad clásica, la de Einstein, el espacio estaría formado por partículas. "Y esas partículas son puntuales, son pequeños puntitos", explica Juan Maldacena. "En teoría de cuerdas, -dice el científico- se reemplazan por pequeños objetos unidimensionales, son de una dimensión espacial y se parecen a un pequeño lazo, una pequeña cuerda. Al hacer esto, las partículas son matemáticamente más sencillas, no dan lugar a inconsistencias. Queda una cosa más sencilla, más manejable para las matemáticas".
Las matemáticas son la herramienta
Como es evidente, estos científicos no pueden crear en su laboratorio un Big Bang, ni siquiera puede crear un agujero negro y observarlo y experimentar, así que su trabajo es, como indica el nombre de su disciplina, teórico. Para ello la herramienta son las matemáticas. "Es muy matemático. -explica Maldacena para describirlo- Se trata de encontrar fórmulas, hacer cálculos y discutirlos con los demás".
Discutir con los demás a la búsqueda de esa teoría que, por fin, explique la naturaleza desde lo más pequeño, gobernado por la mecánica cuántica, hasta lo más grande, donde reina la relatividad. "Esa es la esperanza, que haya una teoría única que sea la que describa la naturaleza", concluye desde Princeton Juan Maldacena.
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