La madre de todas las teorías de cuerdas aprobó una prueba que ninguna teoría de la gravedad cuántica ha podido aprobar.
La teoría M trae a una estructura matemática única las cinco versiones consistentes de la teoría de cuerdas (así como una descripción de partículas llamadas supergravedad ). En varias condiciones físicas, se parece a cada una de estas teorías.Es difícil ser la "teoría de todo". La televisión tiene una tarea difícil: introducir la gravedad en las leyes cuánticas de la naturaleza de tal manera que, a gran escala, la gravedad se parezca a la curvatura del tejido del espacio-tiempo, que Albert Einstein describió en su teoría general de la relatividad. De alguna manera, la curvatura del espacio-tiempo surge como un denominador común de las unidades cuantificadas de energía gravitacional, partículas conocidas como
gravitones . Pero los intentos ingenuos para calcular la interacción de los gravitones conducen a infinitos sin sentido, lo que sugiere la necesidad de una comprensión más profunda de la gravedad.
La teoría de cuerdas, o, técnicamente más correctamente, la teoría m, a menudo se describe como el principal candidato para la televisión en nuestro universo. Pero ella no tiene ninguna evidencia empírica, ya que no hay ninguna otra idea alternativa sobre cómo la gravedad puede combinarse con todas las demás fuerzas fundamentales. ¿Por qué las teorías m dan una ventaja sobre los demás?
Esta teoría, como saben, afirma que los gravitones, como los electrones, los fotones y todo lo demás, no son partículas puntuales, sino escurridizas pequeñas bandas de energía o "cuerdas" que vibran de diferentes maneras. El interés por la teoría de cuerdas aumentó bruscamente a mediados de la década de 1980, cuando los físicos se dieron cuenta de que daba una descripción matemáticamente coherente de la gravedad cuántica. Pero cinco versiones conocidas de la teoría eran "perturbativas", es decir, dejaron de funcionar en ciertas condiciones. Los teóricos podrían calcular lo que sucede cuando dos cadenas de gravitones chocan a altas energías, pero son impotentes antes de que la fusión de los gravitones sea tan extrema que da lugar a un agujero negro.
Luego, en 1995, el físico Edward Witten descubrió a la madre de todas las teorías de cuerdas. Encontró varias señales de que las teorías de la cadena de perturbación encajan en una teoría coherente de no perturbación, a la que llamó la "teoría M". La teoría M en varios contextos físicos parece una de las teorías de cuerdas, pero no tiene restricciones en las condiciones, y este es un requisito importante para la teoría de todo. O al menos eso es lo que dicen los cálculos de Whitten. "Whitten podría haber discutido sin escribir las ecuaciones de la teoría M, que es impresionante en sí misma, pero deja muchas preguntas sin respuesta", explicó David Simmons-Duffin, físico teórico del Instituto de Tecnología de California.
Otra explosión de investigación ocurrió dos años después, cuando el físico
Juan Maldacena descubrió la correspondencia AdS / CFT: la implementación del principio holográfico que combina la gravedad en la región espacio-tiempo conocida como el "espacio anti-de Sitter" (AdS) con una descripción cuántica de partículas ( teoría de campo conforme (CFT) moviéndose a lo largo del borde de esta región. AdS / CFT ofrece una definición completa de la teoría M para un caso especial de geometría espacio-tiempo AdS, llena de energía negativa, lo que hace que se doble de manera diferente a nuestro Universo. Para tales mundos ficticios, los físicos pueden describir procesos en cualquier energía, incluida la formación y evaporación de agujeros negros. Los 16,000 documentos mencionados por Muldasen en los últimos 20 años están tratando principalmente de hacer estos cálculos para comprender mejor AdS / CFT y la gravedad cuántica.
Esta simple secuencia de eventos llevó a la mayoría de los expertos a concluir que la teoría M es el principal candidato para la televisión, a pesar de que su definición exacta en un universo como el nuestro sigue siendo desconocida. Si la teoría es correcta es un tema aparte. Las cuerdas que ofrece, así como las medidas plegadas adicionales en las que estas cuerdas deben vibrar, son 10 millones de millones de veces menos que la resolución de experimentos como el Gran Colisionador de Hadrones. Y no se encontraron algunas características macroscópicas de la teoría que ya se podían ver, como las cuerdas cósmicas o la supersimetría.
Otras versiones de TV tienen muchos problemas técnicos diferentes, y ninguno de ellos ha repetido aún la consistencia matemática de la teoría de cuerdas, como un cálculo de dicho proceso, por ejemplo, como la dispersión de gravitones entre sí. Según Simmons-Duffin, ninguno de los rivales pudo completar el primer paso o la primera "corrección cuántica" de este cálculo. Un filósofo incluso argumentó que el estado de la teoría de cuerdas, como la única teoría consistente conocida, se considera prueba de su verdad.
Entre rivales lejanos hay
gravedad asintóticamente segura , la teoría E8 [también es una "
teoría excepcionalmente simple de todo "], la
geometría no conmutativa y
los sistemas de fermiones causales . La gravedad asintóticamente segura, por ejemplo, sugiere que la fuerza de la gravedad puede cambiar cuando se mueve a una escala más pequeña para ayudar a evitar el infinito en los cálculos. Pero hasta ahora nadie ha logrado que este truco funcione.