El más grande elemento del mundo en el cual vivimos es un enigma.
Y es que los átomos que conforman todo lo conocido, los planetas, las estrellas y a nosotros, conforman únicamente el 5% del mismo.
Lo demás es lo cual los científicos llaman energía oscura (la amplia mayoría) y materia oscura.
Los astrónomos poseen ahora un nuevo y potente instrumento para aprender la primera, el Instrumento Espectroscópico de la Energía Oscura (DESI, por siglas en inglés).
Este dejará hacer el mapa más descriptivo del cosmos tras mirar unos 35 millones de galaxias en 5 años.
La evolución del mundo en sus escalas mayores está controlada por la gravedad.
En la actualidad, nuestra mejor especificación de la gravedad está dada por la teoría de la relatividad general de Einstein.
Implementando las ecuaciones de Einstein al mundo como un todo se hallan resoluciones de mundos dinámicos, o sea, que se expanden o contraen.
A partir de que Edwin Hubble hizo sus visualizaciones cerca de 1930, comprendemos que nuestro mundo está en extensión.
Según las ecuaciones de Einstein, la materia contenida en el cosmos tiende a desacelerar dicha extensión.
Esto se debería a que la extensión del mundo, que aspira incrementar la distancia entre 2 puntos de vista cualquier persona en el espacio, debería luchar contra el impacto de la atracción gravitacional de la materia que tiene, que tiende a acercarlos.
A fines del siglo XX los astrónomos trataron de medir esta tasa de desaceleración de la extensión usando visualizaciones de supernovas en galaxias distantes y el resultado ha sido sorprendente.
La extensión del cosmos no está reduciendo su ritmo, se está acelerando. Las distancias a galaxias lejanas incrementan a una tasa cada vez más grande.
Ese resultado ha cambiado extremadamente nuestra comprensión del cosmos.
En el entorno de la relatividad general de Einstein, esto no es viable si el cosmos solamente tiene materia.
Aquello sugiere la vida de una elemento adicional, una forma de energía desconocida que tiene presión negativa y contrarrestar el impacto llamativo de la gravedad, impulsando la extensión apresurada del mundo.
Descifrar la naturaleza de esta elemento, que denominamos energía oscura, pertenece a los inconvenientes abiertos más relevantes de la física presente.
Uno de las metas de la cosmología es hacer un descriptivo inventario de la energía que tiene el mundo, listando cada una de sus elementos y la parte del total de energía que cada una representa.
Para lograrlo, usamos visualizaciones astronómicas de el reparto de materia y luz por medio del espacio.
Debido a estas visualizaciones comprendemos que la edad del cosmos es cercana a los 14.000 millones de años, y que hace alrededor de unos 4.000 millones de años su extensión empezó a acelerarse.
Este punto corresponde al instante en la historia del mundo en el cual la energía oscura inició a dominar sobre la materia.
Esto sugiere que la energía oscura es en la actualidad el primordial elemento en este inventario cósmico y que constituye alrededor de el 70% del total de la energía en el cosmos.
En el inventario, el siguiente elemento en trascendencia es la materia oscura, debido a que constituye en torno al 25% del total de energía del cosmos.
La materia oscura es una manera de materia que no interactúa con la luz.
Su presencia solamente es detectable por sus efectos gravitacionales en la formación y evolución de construcciones en el cosmos, como por ejemplo galaxias y cúmulos de galaxias.
Hay varias pruebas visualizaciones de la vida de la materia oscura.
La materia común, realizada de átomos, constituye menos del 5% del total de la energía del cosmos.
Y otros elementos como los neutrinos o los fotones poseen contribuciones muchísimo más pequeñas.
Aunque no se sabe exactamente la naturaleza de la materia oscura, las visualizaciones astronómicas nos permiten tener una buena iniciativa de sus características.
Al igual que la materia común, la materia oscura coopera a desacelerar la extensión del mundo; o sea, el impacto opuesto al de la energía oscura.
Otra diferencia fundamental en medio de éstos elementos es su repartición en el espacio.
La materia oscura exhibe fluctuaciones en su densidad que crecen con la época, con regiones más densas adquiriendo cada vez más materia gracias a su atracción gravitatoria.
La energía oscura, sin embargo, parece continuar una repartición uniforme, con la misma densidad por medio del espacio.
En el entorno de la relatividad general, la extensión apresurada del mundo involucra la realidad de la energía oscura.
Alternativamente, esto podría interpretarse como el indicio de un problema en la teoría de Einstein, una prueba de que no explica de manera correcta la manera en que la gravedad se comporta en escalas cosmológicas.
El reparto de galaxias en el cosmos que va a ser vista por el DESI nos ayudará a situar a prueba las predicciones de la relatividad general en escalas cosmológicas, mucho más grandes que las usadas en otras pruebas.
Los datos del DESI nos ayudarán a diferenciar entre ambos probables escenarios para los principios de la extensión apresurada del mundo: la vida de la energía oscura o la necesidad de cambiar la relatividad general de Einstein.
LA TEORIA DEL TODO
Se apoya en una teoría definitiva, una ecuación exclusiva que dé contestación a cada una de las cuestiones primordiales del Cosmos.
La Teoría del todo o Teoría Unificada ha sido el sueño incumplido de Einstein. A este empeñó dedicó con pasión los últimos 30 años de su historia. No lo consiguió, y hoy continúa sin descubrirse.
La teoría enteramente debería describir cada una de las fuerzas de la Naturaleza, y cada una de las propiedades de la energía y la materia. Debería solucionar la cuestión cosmológica, o sea, ofrecer una descripción convincente al origen del Cosmos. Debería unir relatividad y cuántica, algo hasta ahora no conseguido. Y además, debería integrar otros mundos en caso de que los haya.
Ni siquiera se conoce si hay una teoría enteramente en la Naturaleza. Y, en caso de que exista, si es accesible a nuestro conocimiento y a nuestras propias restricciones tecnológicas para descubrirla.
Einstein creía que sí existe o debería existir esa teoría. Para él, el Mundo es algo armónico y ordenado, en el cual todo está referente y tiene un objetivo. Creía en la belleza de las matemáticas y del Cosmos. Seguía la perspectiva clásico de los viejos matemáticos y filósofos griegos. Por esa razón no admitió el caos de la cuántica, recién descubierta por aquella etapa. Para Einstein, "Dios no juega a los dados". Einstein se quedó solo en su averiguación de una teoría completamente.
Antes ya se unificaron otras leyes de la Naturaleza. Durante el siglo XIX, Maxwell unió las fuerzas eléctrica y magnética en el electromagnetismo. A principios del siglo XX, la relatividad de Einstein unió espacio y tiempo, y más adelante el espacio-tiempo con la gravedad.
Lo cual nadie pudo unir todavía es la relatividad con la cuántica. La relatividad es la ley de lo bastante enorme, de los astros y las galaxias. La cuántica rige en lo más diminuto, en las partículas subatómicas. Sin embargo en ocasiones aparecen juntas, como en los orificios negros o en el Big Bang, y la física todavía no pudo conciliarlas.
El modelo estándar, que domina hoy la física, consiguió unir 3 de las 4 fuerzas primordiales de la Naturaleza: electromagnetismo, fuerza nuclear fuerte y fuerza nuclear débil. Las 3 se adaptan tanto a la relatividad como a la cuántica. El problema está en la cuarta fuerza importante: la gravedad, que todavía es incompatible con la cuántica.
Hoy, la teoría de cuerdas sigue llevar a cabo el sueño de Einstein. Es la primordial aspirante a una teoría enteramente. Una variante de la teoría de cuerdas, la teoría M, considera poder unir la gravedad. Para la teoría M, la gravedad no podría ser una fuerza sino un tipo de partícula provocada por una particular vibración de las cuerdas. Esta partícula elemental podría ser un bosón denominado gravitón. Lo que hasta la fecha es únicamente una teoría sin enseñar.
TEORIA DE CUERDAS
La teoría de cuerdas pretende transformarse en la enorme teoría enteramente.
La teoría de cuerdas nació a fines de los 60. Era una teoría extravagante, que únicamente llamó la atención de unos pocos y jamás se tomó en serio. Sin embargo a partir de mediados de los 80 hasta hoy, se ha hecho cada vez más conocido.
El modelo estándar, que domina la física presente, sigue planteando varios preguntas y varias contradicciones. La teoría de cuerdas parece ofrecer respuestas. El problema es que, con los medios de que disponemos, es imposible de verificar. Esto provoca que varios científicos la rechacen, por considerarla una teoría filosófica más que física. En el planeta científico, tiene muchos defensores como detractores.
Hay distintas teorías sobre la naturaleza y manejo del Universo. Lo que cada una de suponen que las piezas más pequeñas e indivisibles de la materia son pequeñas bolitas que se combinan para conformar todo lo existente. Como un juego infantil de bloques de creación. Son las partículas primordiales, los electrones y los quarks.
La teoría de cuerdas rompe con esta iniciativa. Presupone que las piezas más pequeñas son filamentos de energía. Una especie de cuerdas que vibran. Cada tipo de vibración genera un tipo u otro de partícula, con cualidades diversas, igual que las vibraciones de las cuerdas de un violín generan diversas notas.
Las cuerdas podrían ser mucho más pequeñas que un quark, por esa razón no tenemos la posibilidad de verlas. Aunque sí tienen la posibilidad de deducirse matemáticamente.
La teoría de cuerdas tiene diversas variantes. Una de ellas, la teoría M, supone que una particular vibración de cuerdas proveería sitio a una partícula llamada gravitón, que podría ser la responsable de la gravedad. Así unificaría la gravedad, algo que hasta ahora no ha logrado el modelo estándar.
Las cuerdas mayores formarían una especie de membranas circulares o branas. Cada membrana podría ser un cosmos. El choque entre 2 branas generaría un nuevo Big Bang y un nuevo mundo. El nuestro podría ser solamente uno entre varios. No habría inicio ni final, sino ciclos entre un big bang y el siguiente.
La teoría defiende la vida de 10 magnitudes espaciales y una temporal. Aquellas magnitudes estarían en las propias cuerdas, y por esa razón no las vemos.
Por ahora, no hay pruebas de que la teoría de cuerdas sea idónea ni de que no lo sea. Arthur Eddington mencionaba que el planeta no solamente es más extraño de lo que consideramos, sino inclusive más extraño de lo cual tenemos la posibilidad de llegar a imaginar.
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