Historia y propiedades de la teoría M

M-Theory es el nombre de una versión unificada de la teoría de cuerdas, propuesta en 1995 por el físico Edward Witten. En el momento de la propuesta, había 5 variaciones de la teoría de cuerdas, pero Witten planteó la idea de que cada una era una manifestación de una sola teoría subyacente.

Witten y otros identificaron varias formas de dualidad entre las teorías que, junto con ciertas suposiciones sobre la naturaleza del universo, podrían permitir que todas sean una sola teoría: la teoría M. Uno de los componentes principales de la Teoría M es que requería agregar otra dimensión además de las ya numerosas dimensiones adicionales de la teoría de cuerdas para que las relaciones entre las teorías pudieran resolverse.

La revolución de la teoría de la segunda cuerda

En los años ochenta y principios de los noventa, la teoría de cuerdas había llegado a ser un problema debido a la abundancia de riquezas. Al aplicar la supersimetría a la teoría de cuerdas, en la teoría combinada de supercuerdas, los físicos (incluido el propio Witten) habían explorado las posibles estructuras de estas teorías, y el trabajo resultante había mostrado 5 versiones distintas de la teoría de supercuerdas. La investigación demostró además que podría usar ciertas formas de transformaciones matemáticas, llamadas dualidad S y dualidad T, entre las diferentes versiones de la teoría de cuerdas. Los físicos estaban perdidos 

En una conferencia de física sobre teoría de cuerdas, celebrada en la Universidad del Sur de California en la primavera de 1995, Edward Witten propuso su conjetura de que estas dualidades se tomen en serio. ¿Qué pasaría si, sugirió, el significado físico de estas teorías es que los diferentes enfoques de la teoría de cuerdas fueran diferentes formas de expresar matemáticamente la misma teoría subyacente? Aunque no tenía los detalles de esa teoría subyacente trazada, sugirió el nombre, M-Theory.

Parte de la idea en el corazón de la teoría de cuerdas en sí es que las cuatro dimensiones (3 dimensiones espaciales y una dimensión temporal) de nuestro universo observado pueden explicarse al pensar que el universo tiene 10 dimensiones, pero luego "compactar" 6 de esas dimensiones en una escala submicroscópica que nunca se observa. De hecho, ¡el mismo Witten fue una de las personas que desarrolló este método a principios de la década de 1980! Ahora sugirió hacer lo mismo, asumiendo dimensiones adicionales que permitirían las transformaciones entre las diferentes variantes de la teoría de cuerdas de 10 dimensiones..

El entusiasmo de la investigación que surgió de esa reunión, y el intento de derivar las propiedades de la teoría M, inauguró una era que algunos han llamado la "revolución de la teoría de la segunda cuerda" o "revolución de la segunda supercuerda".

Propiedades de la teoría M

Aunque los físicos aún no han descubierto los secretos de la Teoría M, han identificado varias propiedades que la teoría tendría si la conjetura de Witten resulta ser cierta:

• 11 dimensiones del espacio-tiempo (estas dimensiones adicionales no deben confundirse con la idea en física de un multiverso de universos paralelos)
• contiene cadenas y branes (originalmente llamadas membranas)
• métodos de usar la compactación para explicar cómo las dimensiones adicionales se reducen a las cuatro dimensiones de espacio-tiempo que observamos
• dualidades e identificaciones dentro de la teoría que le permiten reducir a casos especiales de las teorías de cuerdas conocidas, y finalmente a la física que observamos en nuestro universo

¿Qué significa la "M"?

No está claro qué significa la M en M-Theory, aunque es probable que originalmente significara "Membrana" ya que se acaba de descubrir que es un elemento clave de la teoría de cuerdas. Witten mismo ha sido enigmático sobre el tema, afirmando que el significado de la M se puede seleccionar por gusto. Las posibilidades incluyen Membrana, Maestro, Magia, Misterio, etc. Un grupo de físicos, liderados en gran parte por Leonard Susskind, ha desarrollado la teoría de matrices, que creen que eventualmente podría cooptar la M si alguna vez se demuestra que es cierta..

¿Es verdadera la teoría M??

La teoría M, al igual que las variantes de la teoría de cuerdas, tiene el problema de que actualmente no hace predicciones reales que puedan probarse en un intento de confirmar o refutar la teoría. Muchos físicos teóricos continúan investigando esta área, pero cuando tiene más de dos décadas de investigación sin resultados sólidos, el entusiasmo, sin duda, disminuye un poco. Sin embargo, no hay evidencia de que haya argumentos fuertes de que la conjetura de la teoría M de Witten sea falsa tampoco. Este puede ser un caso en el que la falta de refutación de la teoría, como demostrar que es internamente contradictoria o inconsistente de alguna manera, es lo mejor que los físicos pueden esperar en este momento..