La teoría de cuerdas: la ciencia como la simetría

El principio de simetría es crucial para el estudio de la física y tiene implicaciones especiales para la teoría de cuerdas, en particular. Symmetry existe cuando se puede tomar algo, transformarlo de alguna manera, y nada parece cambiar la situación. Cuando una transformación al sistema provoca un cambio en la situación, los científicos dicen que representa una simetría rota.

Esto es obvio en la geometría. Tome un círculo y trace una línea a través de su centro, como en esta figura.

Ahora, imagine que dar la vuelta al círculo alrededor de esa línea. La imagen resultante es idéntica a la imagen original cuando volteado sobre la línea. Este es lineal o simetría reflexión. Si se va a girar la cifra de 180 grados, que terminarías con la misma imagen de nuevo. Este es simetría rotacional.

El trapezoide, por otro lado, tiene asimetría (o carece de simetría), porque no hay rotación o reflejo de la forma producirán la forma original.

La forma más fundamental de la simetría en la física es la idea de simetría de traslación, que es donde se toma un objeto y lo mueve de un lugar en el espacio a otro. Si se mueve de un lugar a otro, las leyes de la física deben ser las mismas en ambos lugares. Este principio es cómo los científicos usan leyes descubiertas en la Tierra para estudiar el universo distante.

En la física, sin embargo, la simetría significa mucho más que sólo tomar un objeto y mover de un tirón, spinning, o deslizándolo a través del espacio.

Los estudios más detallados de la energía en el universo indican que, no importa en qué dirección se mire, el espacio es básicamente el mismo en todas las direcciones. El universo mismo parece haber sido simétrica desde el principio.

Las leyes de la física no cambian con el tiempo (al menos de acuerdo a la mayoría de los físicos y ciertamente no en plazos cortos, como un curso de la vida humana o la totalidad de la edad de los Estados Unidos de América). Si se realiza un experimento hoy y realizar el mismo experimento de mañana, obtendrá esencialmente el mismo resultado.

Las leyes de la física poseen una simetría básica con respecto al tiempo. Cambiar el tiempo de algo no cambia el comportamiento del sistema.

Estas y otras simetrías son vistos como fundamental para el estudio de la ciencia, y de hecho, muchos físicos han declarado que la simetría es el concepto más importante para la física de comprender.

La verdad es que mientras que los físicos hablan de la elegancia de la simetría en el universo, el teórico de cuerdas Leonard Susskind tiene toda la razón cuando señala que las cosas se ponen interesantes cuando se rompe la simetría.

De hecho, el Premio Nobel 2008 de Física fue otorgado a tres físicos - Yoichiro Nambu, Makoto Kobayashi y Toshihide Maskawa - para el trabajo en simetría rota hace décadas realizadas.

Sin simetría rota, todo sería absolutamente uniforme en todas partes. El mismo hecho de que tenemos una química que nos permite existir pruebas de que algunos aspectos de la simetría no se sostienen en el universo.

Muchos físicos teóricos creen que existe una simetría entre las cuatro fuerzas fundamentales (gravedad, electromagnetismo, fuerza nuclear débil, la fuerza nuclear fuerte), una simetría que se rompió a principios de la formación del universo y hace que las diferencias que vemos hoy. La teoría de cuerdas es la principal (si no el único) los medios de comprensión de que rompe la simetría, si lo hace (o no) de hecho existe.

Esta simetría rota puede estar estrechamente ligada a la supersimetría, la cual es necesaria para la teoría de cuerdas para convertirse en viable. La supersimetría se ha investigado en muchas áreas de la física teórica, a pesar de que no hay evidencia experimental directa de ella, ya que asegura que la teoría incluye muchas propiedades deseables.

La supersimetría y la unificación de las fuerzas están en el corazón de la historia la teoría de cuerdas. Al leer más acerca de la teoría de cuerdas, le toca a usted para determinar si la falta de evidencia experimental condena desde el principio.