Ejemplo para entender la Teoría de Campos

Recuerdo, hace bastante tiempo, tomando una cerveza e intentando explicar a una amiga algo que, siendo muy simple es bastante complejo de darse cuenta: la teoría de campos.

Porque explicar la física cuántica puede resultar entretenido ya que, para un físico, le ayuda a afianzar los conceptos que sabe y, ademas, cuando explicas con otro lenguaje aquello que para ti es obvio suelen venir ideas de personas que no tienen tu punto de vista. Es decir, que si estas muy metido en la mierda, al final solo piensas en lo que tienes alrededor no pudiendo salir y no en como usar el mundo que te rodea para acabar con esa situación.

Ese día comente que el universo, el espacio, donde vivimos era como una gelatina. Nos movemos en una gelatina con ciertas propiedades y que permite ciertas cosas. Las cosas que permite la gelatina son ondas. Cuando golpeamos una gelatina o movemos un objeto dentro de ella la gelatina se mueve mediante ondas.

Las ondas no son mas que manifestaciones de energía. Es decir, la gelatina se mueve porque tiene energía. Hay puntos donde se mueve más rápido porque tiene más energía y puntos donde se mueve menos porque tiene menos energía. Es decir, que la gelatina vibra.

La transmisión de las ondas en la gelatina es lo que nosotros vemos. Como símil siempre pongo la luz ya que nosotros vemos una vibración de energía electromagnética (a ciertas longitudes) que, es cierto tipo de vibración de la gelatina en la que vivimos muy especifica.

Pero ahora viene lo complicado y es el indicar que, ¿como solo puede haber energía si yo veo cosas?. Pues en el ejemplo sencillo de la gelatina y la luz nos ayuda a comprender el porque y es que todos conocemos la dualidad de la luz (onda/fotón) con lo cual, si somos un poco inteligentes podemos darnos cuenta de algo muy gracioso que es que las partículas son una manifestación de la energía vibrando en dicha gelatina.

Este párrafo, es muy duro, pero el ejemplo de la luz ayuda mucho. Podemos reforzarlo indicando que todas las partículas no son más que eso, energía vibrando en la gelatina a ciertas velocidades y por lo tanto su onda son las partículas que hay.

Esta explicación, ya que los humanos necesitamos aferrarnos a algo conocido para comprender, tiene sus desventajas y es que la gelatina (y su ejemplo) no explica completamente la teoría de campos (obviamente, no la explica) porque, al igual que si es válido para explicar (en cierto sentido) las partículas no explica las fuerzas. Aunque, si expandimos la teoría con la máquina de la imaginación si podemos incluir estos efectos.

Y es que, sabemos que en mecánica cuántica y en el modelo de partículas estándar las fuerzas (fuerte, débil, electrónica y gravitatoria)… ¡también son partículas! (bosones). Con ello indica que las fuerzas también son vibraciones de energía en nuestra gelatina en la cual vivimos.

Es complicado imaginarse y comprender que las fuerzas no son más que una partícula y que esta partícula tampoco puede viajar más rápido que la luz, pero volviendo al ejemplo de la gelatina, ayuda mucho. Como, por ejemplo a entender que la gelatina, en cada punto solo puede almacenar cierta energía (si, imaginando una gelatina estándar de la que comemos con o sin sabor) y cuando se supera esta, ha de “dejarla salir”. Algo que, pensado fríamente ayuda mucho a entender la física de partículas.

Obviamente, la gelatina en la que vivimos no es de 3 dimensiones y la resonancia de energías entre estas dimensiones es lo que hace que la energía que “vemos” este cuantizada (solo pueda tomar valores discretos). La topología de la gelatina es algo que se desconoce y las propiedades que tiene se han calculado más matemáticamente que otra cosa (y no hablo solo de la teoría de campos) para estos fenómenos. Algunos cálculos matemáticos han sido muy bien comprobados (como la teoría de campos electromagnéticos) lo que respalda esta idea que, es teoría y aun hay que comprobar del todo.

Cuando hablo de topología no hablo de las dimensiones o el numero de ellas sino a como están formadas. Y aquí es donde reside el mayor problema que cada topología tiene sus propiedades aunque, existe (matemáticamente) funciones invariables ante la topología que nos indican que las propiedades no varian frente a esta siendo, lo que usamos, una transformación de la topología existen en el universo a algo más manejable por nosotros con idénticas propiedades.

Por esta razón un físico y un matemático trabajan siempre muy unidos porque las matemáticas es el lenguaje de la física (y del universo) y los físicos ponemos las condiciones “de contorno” en las ecuaciones para que se adapten a la realidad que vemos.

Espero que esta pequeña explicación que di tiempo atrás (con varias cervezas) os ayude a comprender o, al menos a querer saber más, de este apasionante tema sobre de que estamos compuestos y porque pasan las cosas.

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