Dimensiones Desconocidas

Miguel García Guerrero

Es prácticamente un acuerdo generalizado el hecho de que vivimos en un universo tridimensional, al menos en lo que se refiere al espacio. Estas dimensiones en las que nuestra vida se desenvuelve normalmente las percibimos como derecha-izquierda, arriba-abajo, adelante-atrás. Podríamos decir que son las dimensiones conocidas.
El desarrollo no sólo de nuestra vida cotidiana sino incluso de la experimentación científica aún no ha dado pruebas de un mayor número de dimensiones espaciales y es que, seamos cínicos, si éste artículo lleva el título que lleva por obligación debe hablar de dimensiones ajenas a las que conocemos. Y así es, sólo que antes de dedicarnos al qué, porqué, cómo y dónde de las Dimensiones Desconocidas, revisemos un poco el camino que conduce a ellas.
Nuestro recorrido inicia a finales del siglo XIX, la física se encuentra en una etapa "soñada" en que la mecánica newtoniana, las leyes de la termodinámica, de la luz y las recientemente descubiertas ecuaciones de Maxwell pueden describir con gran exactitud la inmensa mayoría de los fenómenos observados por el hombre. Se cree que se está al borde de conocer todos los principios de funcionamiento del Universo físico.
Es en esta misma época que, en dos frentes distintos, se rompe el encanto:
Por un lado se descubre que el átomo, esa unidad primordial e indivisible no es tal; sino que se descubre que contiene dentro de sí un núcleo, lo que posteriormente lleva a saber que está compuesto de protones, neutrones y electrones. Por las mismas fechas se descubre que, contrario a lo que se pensaba, la energía no es continua sino que cambia a asaltos.
Lo anterior se convierte en la piedra angular de lo que posteriormente se edificó como la Mecánica Cuántica, precisa descripción de la física de lo muy pequeño y que se caracteriza por predecir los fenómenos en términos de probabilidad y no de una certeza, como solía ser la física. Otro aspecto curioso de esta teoría es que choca por completo con los fenómenos observados en nuestra vida cotidiana: por ejemplo señala que toda la materia es al mismo tiempo onda y partícula.
En el segundo frente, de manera casi paralela, surge el más grande genio de nuestro tiempo: Albert Einstein, formulando sus teorías Especial y General de la relatividad. En la primera afirmando que todo es relativo dependiendo del marco de referencia con el que se observe, excepto la velocidad de la luz que mantendrá siempre constante su velocidad de 298,000 kilómetros por segundo. En la segunda muestra como las grandes masas (planetas, estrellas, cúmulos, etc.) curvan el espacio con su fuerza de gravedad. Por primera vez plantea el tiempo como una dimensión más. La teoría de Einstein describe situaciones macroscópicas, es la física de lo muy grande.
Estas teorías revolucionaron por completo la visión que el hombre tenía del Universo, mostraron que no todo es lo que parece y lo comprobaron con gran exactitud en sus respectivos campos de acción. Sólo existía un problema, son totalmente incompatibles una con la otra. Aplicar una en el campo de la otra nos conduce a enormes fiascos.
Es para las mismas fechas en que estas teorías estaban siendo redondeadas que aparece en escena el padre de las dimensiones múltiples, o al menos de la idea de estas: Theodor Kaluza.

Kaluza, matemático polaco, propone en 1919 un Universo de 4 dimensiones espaciales. Posteriormente Oskar Klein especificó que si no podemos ver la dimensión extra es porque se trata de una dimensión microscópica que se encuentra enrollada. A la teoría que supone la existencia de dimensiones extra se le conoce como Teoría Kaluza-Klein.
Lo que originalmente parecía absurdo e inimaginable, se convirtió en una idea muy intrigante cuando logró obtener las ecuaciones de la Teoría Electromagnética de Maxwell aplicando las 4 dimensiones a la teoría de Eistein. Desafortunadamente la idea de Kaluza fue desechada al no contar con apoyo experimental.
Posteriormente, con el descubrimiento de nuevas fuerzas fundamentales (las interacciones Fuerte y débil), se supuso que el error de Kaluza fue ser muy tímido al agregar dimensiones; considerando, con el nuevo conocimiento, que más fuerzas implican más dimensiones. Sin embargo no se pudo comprobar experimentalmente esta afirmación.
A finales de los años sesenta casi por error los físicos se topan con la Teoría de Supercuerdas, que aparenta ser la solución a los problemas entre la Relatividad y la Cuántica. Dicha teoría parte de la idea de que todas las partículas fundamentales están formadas por pequeñísimas cuerdas vibrantes, con cuya frecuencia de vibración se determinan las propiedades de las mencionadas partículas elementales. A pesar de tener muchos huecos matemáticos, la teoría de cuerdas resuelve satisfactoriamente muchos conflictos de la física.
Esta teoría cuenta con muchos detractores, ya que el tamaño predicho para las cuerdas es de la mil millonésima parte del núcleo atómico y, por tanto, no se ha podido comprobar la existencia de éstas. Por su parte los que respaldan la Teoría de Cuerdas afirman que resuelve satisfactoriamente muchos problemas de la física actual y, por supuesto, que tampoco se ha comprobado que no existan.
Los investigadores se toparon con un problema, al involucrarla en la Mecánica Cuántica la teoría arrojaba resultados con probabilidades negativas, cosa impensable. Las probabilidades siempre se manejan con valores entre 0 y 1, que serían equivalentes a los porcentajes que van de 0 al 100 %. Este problema fue resuelto satisfactoriamente, peor ahora la teoría de cuerdas impone una conclusión que nos recuerda a Kaluza: el Universo debe tener 10 dimensiones espaciales.
Bueno, si existen tantas dimensiones; ¿Por qué sólo percibimos tres?
Lo que pasa es que las otras 7 estarían escondidas en tamaños del orden del de las supercuerdas; así que resulta muy difícil llegar a observarlas. Se cree que originalmente todas las dimensiones eran del mismo tamaño infinitesimal, antes del Big Bang, peor que con la expansión tres de ellas fueron creciendo hasta su colosal dimensión actual, mientras que las otras mantuvieron su tamaño.
La función principal que tendrían estas dimensiones sería determinar, junto con las cuerdas, las propiedades de partículas fundamentales, como los quarks, electrones, neutrinos, gravitones, etc.
Muchos físicos consideran que estamos entrando a una revolución científica, comparable a la cuántica-relativista del siglo pasado, que a través de las Supercuerdas y las Dimensiones extra nos llevará a un mejor entendimiento de nuestro Universo.
¿Cómo se ve un espacio de 10 dimensiones?
Las dimensiones espaciales extra no se pueden acomodar de cualquier modo, las ecuaciones que surgen de la teoría lo restringen. A las formas que pueden tomar se les conoce como espacios Calabi-Yau, en honor a los científicos que sentaron las bases para establecerlos ( Eugeio Calabi y Shing-Tung Yau ).