String theory and the hidden structures of the universe - Clifford Johnson

Teoría de cuerdas y estructuras ocultas del universo - Clifford Johnson

Transcriber: Andrea McDonough Reviewer: Bedirhan Cinar

Traductor: Mariela Rodio Revisor: Sebastian Betti

So I work on trying to understand

Trabajo tratando de entender

how the universe works at the very basic level,

cómo funciona el universo, en su nivel más básico,

the most basic level we can find.

el más básico que podamos encontrar.

So, when you try in your everyday life

Entonces, cuando en la vida cotidiana

to try and work out how something works,

intentamos resolver cómo funciona algo,

what you're actually doing is you're looking for

en verdad estamos buscando

what I call hidden structures.

lo que yo llamo estructuras ocultas.

For example, you take something like your cell phone,

Por ejemplo, tomemos algo como el teléfono móvil,

your smart phone,

un smartphone,

it's a complicated object,

un objeto complejo,

and you might wonder how it works.

preguntémonos cómo funciona.

Well, what you can do is go in

Bien, podemos

and actually take it apart.

desarmarlo.

You'll void the warranty, but that's OK.

Invalidaremos la garantía, pero está bien.

And you'll go in and what you'll find

Al hacerlo encontraremos

is that it's made of tiny little electronic components.

que está hecho de pequeños componentes electrónicos.

And those electronic components are actually moving around

Y esos componentes electrónicos de hecho se mueven alrededor

a certain kind of particle that we know

de cierto tipo de partícula conocida

that's called the electron,

llamada electrón,

and that's where the name "electronics" comes from.

y de allí es que deriva el nombre "electrónico".

So if you know the actual rules

Entonces si conocemos las reglas

of how to put those things together,

para organizar estos componentes

you can actually make your smart phone

podemos crear un smartphone

or you could make various other electronic devices as well.

o varios otros tipos de aparatos electrónicos.

So, there are people like myself

Hay personas como yo

who, actually for a living, try and do this sort of thing

que, de hecho, se ganan la vida tratando de hacer estas cosas

not just for, say, a cell phone or its components,

no solo para un teléfono móvil o sus componentes,

but asking what, say, your hand is made of,

sino para preguntar, por ejemplo, de qué está hecha la mano,

or the chair you're sitting in,

o la silla que están usando,

or the planet Earth,

o el planeta Tierra,

the sun,

el Sol,

the stars,

the entire universe.

las estrellas,

el universo entero.

And so, using various kinds of instruments

Y así, usando varios tipos de instrumentos

and observations

observaciones

and experiments,

y experimentos

we've been able to probe deeper and deeper over the years,

hemos podido investigar, con más y más profundidad a lo largo de los años,

and we now know that the matter that we're made of

y ahora sabemos que la materia de la que estamos hechos,

and that we see around us

y que vemos a nuestro alrededor

is actually made of tiny little elementary particles.

está compuesta por pequeñísimas partículas elementales.

And elementary particles interact with each other

Y las partículas elementales interactúan entre sí

via the forces of nature,

por medio de las fuerzas de la naturaleza,

but we've also discovered

pero también, hemos descubierto

that those forces of nature themselves actually operate

que esas fuerzas de la naturaleza, en sí mismas, operan

by exchanging elementary particles as well.

intercambiando partículas elementales también.

They're actually particles of force that are exchanged

Son en verdad partículas de fuerza que se intercambian

by the particles of matter.

con partículas de materia.

And you may have heard this year

Y pueden haber oído este año

that there was big news,

que hubo una gran noticia

a major announcement in this story,

un anuncio trascendental en esta historia,

the Large Hadron Collider, the LHC,

el Gran Colisionador de Hadrones, o LHC,

a huge experiment in Europe,

un enorme experimento en Europa,

has actually uncovered a Higgs boson,

que ha develado el bosón de Higgs;

and that particle's job is to interact

el trabajo de esa partícula es interactuar

with the various elementary particles

con las demás partículas elementales

and give them the masses that we observe.

y proporcionarles las masas que observamos.

So, this exciting picture is analogous

Esta imagen es comparable

to the one I showed you for the cell phone.

a la que les mostré de sus móviles.

We have the components

Tenemos los componentes

and we have the rules of particle theory,

y tenemos las reglas de la teoría de partículas

as it's called,

como se la llama,

by which these all operate

que gobierna todo esto

and give rise to the various things.

y ha dado lugar a múltiples cosas.

Now, we actually think that we've only just

Ahora, de hecho pensamos que tan solo hemos

scratched the surface of finding this quantum world,

raspado la superficie de este mundo cuántico,

the hidden structure of our world.

la estructura oculta de nuestro mundo.

Let me give you three examples

Les daré tres ejemplos

of the puzzles we're still working on.

de los acertijos que aún estamos tratando de resolver.

So, what I did is I gathered the particles up

Lo que hice fue recolectar partículas

into the patterns that they tend to form,

en los patrones que tienden a formar,

but we don't know where those patterns come from.

pero no sabemos de dónde salen esos patrones.

We know how to describe the particles,

Sabemos cómo describir partículas,

but we don't know where the patterns come from.

pero no sabemos de dónde vienen los patrones.

When you see patterns in science,

Cuando se estudian patrones en ciencia,

you look for a hidden structure,

se busca una estructura oculta,

so that's one of the things.

eso, por un lado.

Also, we now know that there's a huge amount

También, ahora sabemos que hay una gran cantidad

more matter out there

de mucha más materia allá afuera

than just the things that I was just talking about.

que solo la que les describí recién.

That stuff is called dark matter.

La llamamos materia oscura.

We don't know what it is,

No sabemos qué es

and we'd like to be able to get it

y nos gustaría poder comprenderla

and experiment with it and figure out what it is.

y experimentar con ella, para averiguar de qué se trata.

And then, the other thing I'd like to talk about

Lo segundo que les quiero contar

is the fact that the force of gravity,

es el hecho de que la fuerza de gravedad

perhaps the most familiar force we know,

quizá la fuerza que nos es más familiar,

when you get down to the quantum level,

cuando se reduce al nivel cuántico,

it actually doesn't operate

no opera según

according to those rules of particle theory.

las reglas de la teoría de partículas.

So, given that gravity is actually about the shape

Entonces, siendo que la gravedad se trata de la forma

of space and time as Einstein taught us,

del espacio y el tiempo, tal como nos enseñara Einstein,

we, in working out what the quantum story of gravity is,

averiguando cuál es la interacción cuántica de la gravedad,

which we call quantum gravity,

que llamamos gravedad cuántica,

we hope to get to groups of questions like,

esperamos llegar a grupos de preguntas como:

are there particles of space and time itself

¿existen partículas propias de tiempo y espacio

and how do they fit together?

y cómo es que encajan?

What are the rules?

¿Cuáles son las reglas?

So, this leads us to things

Esto nos lleva a otras cuestiones

like studying where it all began,

como estudiar el comienzo de todo,

13.7 billion years ago,

hace 13 700 millones de años,

the Big Bang.

el Big Bang.

We know matter and energy

Ahora conocemos la materia y la energía

as we understand it was created,

como comprendemos que fueron creados,

but also, space and time itself.

pero también, el espacio y el tiempo en sí mismos.

So those are the sorts of things

Y estas son las cuestiones

we study in this quest.

que estudiamos en esta búsqueda.

Also, we have things that are around us today,

Además, actualmente tenemos a nuestro alrededor,

such as black holes,

cosas como agujeros negros,

which are very important clues.

que son indicios muy importantes.

They're actually holes in space

Son de hecho agujeros en el espacio

that we'd like to understand.

que nos gustaría entender.

Also, the newly discovered dark energy,

Además, la energía oscura, descubierta recientemente,

which is the tendency of space

que es una tendencia del espacio

all through the universe to accelerate its expansion.

a lo largo de todo el universo, de acelerar su expansión.

So scientists are working on these kinds of things,

Los científicos están trabajando en este tipo de cuestiones,

trying to understand what we think is now the case

intentando comprender, lo que suponemos que es el caso,

that there's not just hidden structures

de que no solo hay estructuras ocultas

of matter and energy,

de materia y energía,

but also space and time.

sino también de espacio y tiempo.

So the question is, what are the rules?

Entonces la pregunta es: ¿cuáles son estas reglas?

And there are many approaches to this,

Y hay muchas maneras de abordar este tema,

and one of them is one you may have heard of,

y quizás ya hayan oído una de ellas,

called string theory.

llamada teoría de cuerdas.

And so it is one of many approaches

Y se trata de tan solo uno de muchos enfoques,

and we don't know if it's right yet,

y aún no sabemos si es correcta,

we're not finished developing the theory,

no hemos terminado de desarrollar esta teoría,

but it's given us some really exciting, tantalizing hints.

sin embargo nos ha dado algunas pistas realmente interesantes y tentadoras.

I'd like to tell you about a few of them.

Me gustaría hablarles de algunas de ellas.

So, one of them is simply that you take away

Una, simplemente toma

the idea of looking for a tiny quantum particle,

la idea de buscar una partícula cuántica diminuta,

you look instead for an extended object,

y la reemplaza por la búsqueda de un objeto extendido,

a string, which can vibrate.

una cuerda, que pueda vibrar.

And it actually gives you some exciting opportunities

Y esto nos da algunas oportunidades apasionantes

because, for example, it would say

porque, por ejemplo, indicaría

if we've missed that hidden structure

si hemos pasado por alto estructuras ocultas

by not looking closely enough,

por no mirar lo suficientemente de cerca,

we wouldn't realize that many different kinds of particles

no notaríamos que muchos tipos distintos de partículas

are just different vibrations of the same string,

son distintas vibraciones de la misma cuerda,

which is a really exciting possibility

lo cual es una posibilidad apasionante

and a huge simplification.

y una gran simplificación.

So that's one of the ideas.

Esa es una de las ideas.

The other thing that's really exciting about string theory

Lo segundo que es realmente fascinante de la teoría de cuerdas

is that one of those particles it describes

es que una de esas partículas que describe

is actually the missing quantum of gravity

es el quántum de gravedad

that we have been trying to understand.

que hemos estado tratando de entender.

And then the other thing is that strings actually,

Además, las cuerdas

instead of one wanting just to move in the dimensions,

en lugar de querer moverse solo en las dimensiones,

the three space dimensions that we are familiar with,

las tres dimensiones que ya conocemos,

actually seem to want to move in higher dimensions.

parecen querer moverse en dimensiones superiores.

So we have this idea, then,

Entonces, nos preguntamos:

what would it mean for our world,

¿qué significaría esto para nuestro mundo,

if this were anything to do with our world,

si es que tiene algo que ver con él,

and we don't know that yet?

y aún no lo sabemos?

Here's a way that our world would arise from that.

Así es como surgiría nuestro mundo de esta teoría.

You would have our world,

Tendríamos nuestro mundo

and then one of the hidden structures

y luego una de las estructuras ocultas

would be hidden chunks in space time

estaría en trozos de espacio/tiempo

that are not visible, those extra dimensions.

en esas dimensiones que no son visibles.

And then the various particles that we see in the world

Y la variedad de partículas que observamos en el mundo

would come from being vibrations of strings

derivarían de su vibración en cuerdas

and those patterns we saw that we can't explain

y esos patrones que vimos que no podemos explicar,

come from the fact that the strings can probe

provienen del hecho de que las cuerdas pueden testear

and feel the shape of those internal dimensions.

y palpar la forma de esas dimensiones internas.

So, one of the things, then, is

Entonces una de las cosas que nos preguntamos es:

can we actually test this?

¿podemos analizar esto?

This is a lovely idea, but how do we confront this

Es una idea agradable pero, ¿cómo lo afrontamos

with real experiments and observations

con experimentos reales y observaciones

because we're doing science here?

siendo que estamos haciendo ciencia aquí?

And that's the hard thing.

Y eso es lo difícil.

We think that the energy you need

Creemos que la energía que se necesita

to probe the tiny-enough scales

para probar las escalas diminutas

to see the strings if they're there,

para ver si las cuerdas están allí,

is more than we can hope to get any time soon.

es mayor a la que esperamos conseguir en el corto plazo.

But what we can do is we can look

Pero lo que podemos hacer, es observar

for the consequences of those hidden structures,

las consecuencias de esas estructuras ocultas,

we can look for how those things show up in physics

y podemos ver cómo se observan en la física

that we can get access to.

a la que tenemos acceso.

So, that's why we study things like

Por eso es que estudiamos cosas como

dark matter,

materia oscura,

black holes,

agujeros negros,

dark energy,

and we also look at remnants of the early universe,

energía oscura

y observamos también los vestigios del universo temprano,

the cosmic microwave background that satellites.

la microonda cósmica de fondo que,

And, importantly, we look for clues

y, más importante aún, buscamos pistas

from the various kinds of particle physics experiments,

de los diferentes tipos de experimentos de física de partículas

like the LHC.

como el LHC.

So, one last thing, then,

Y lo último, entonces,

is a new thing that's been going on.

es algo nuevo que ha estado sucediendo.

String theory may turn out to be useful

La teoría de cuerdas puede resultar útil

in other areas of physics.

en otras áreas de la física.

There are new kinds of experiments

Hay nuevos tipos de experimentos

that start out, say, with our friend the electron,

que comienzan, por ejemplo, con nuestro amigo el electrón,

and actually show that in certain circumstances,

y de hecho demuestra que, en ciertas circunstancias,

the electrons interact in a way

los electrones interactúan de manera

that give you completely new,

que resultan en formas completamente nuevas

weird kinds of behavior.

de comportamiento.

And there are models that show

Y hay modelos que demuestran

that string theory's actually the best way.

que la teoría de cuerdas es la mejor forma.

In some circumstances,

En ciertas circunstancias,

using the rules of string theory,

usando las reglas de la teoría de cuerdas,

you can actually explain that sort of behavior.

se puede explicar ese tipo de comportamiento.

So this gives us an exciting possibility,

Y esto nos da una posibilidad emocionante,

there's real experiments you can do

porque hay experimentos reales que se pueden llevar a cabo

with these electrons

con estos electrones,

that will help us shape the rules

lo que nos ayudará a delinear las reglas

for what string theory is.

de lo que es la teoría de cuerdas.

And you might go,

Y uno podría decir:

"Well, OK, that's going to give us

"Bueno, esto quizá nos dé

maybe some fancy new kind of electronics

un nuevo tipo de electrónica sofisticada

that we can make a better cell phone with."

con la que podamos hacer mejores teléfonos móviles".

But, what I'm saying that those rules

Pero lo que estoy diciendo es que estas reglas

may actually be the same rules we're looking for

pueden llegar a ser las mismas reglas que estamos buscando

to see if string theory can help us

para ver si la teoría de cuerdas puede ayudarnos

with these bigger questions.

con estas preguntas mayores.

So, at the end of the day,

Así, al final del día,

the hidden structures of the universe we're looking for,

las estructuras ocultas del universo que estamos buscando

may, one day, be right under our noses.

pueden, algún día, estar justo delante de nuestras narices.

Thank you.

Gracias.