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La Teoría del Todo


La teoría del todo (o ToE por sus siglas en inglés, Theory of Everything) es una teoría hipotética de la física teórica que explica y conecta en una sola todos los fenómenos físicos conocidos. Inicialmente, el término se usó con una connotación irónica, para referirse a varias teorías sobregeneralizadas. Después se popularizó en la física cuántica al describir una teoría que podría unificar o explicar a través de un modelo simple de teorías todas las interacciones fundamentales de la naturaleza.

Otros términos, no del todo sinónimos, empleados para referirse al mismo concepto son teoría unificada, gran teoría unificada, teoría de campos unificada y teoría del campo unificado.

Se podría concebir un intelecto que en cualquier momento dado conociera todas las fuerzas que animan la naturaleza y las posiciones de los seres que la componen; si este intelecto fuera lo suficientemente vasto como para someter los datos a análisis, podría condensar en una simple fórmula el movimiento de los grandes cuerpos del universo y del átomo más ligero; para tal intelecto nada podría ser incierto y el futuro así como el pasado estarían frente a sus ojos.

- Pierre-Simon Laplace

El concepto de una "teoría del todo" está arraigado en el principio de causalidad y su descubrimiento es la empresa de acercarnos a ver a través de los ojos del demonio de Laplace, la primera articulación publicada de determinismo causal o científico por Pierre-Simon Laplace en 1814.​ Según el determinismo de Laplace, si alguien (el Demonio) supiera la ubicación precisa y momento de cada átomo en el universo, sus valores pasados y futuros para cualquier tiempo dado serían deducibles de esos datos; podrían ser calculados de las leyes de mecánica clásica.

Aunque dicha posibilidad puede considerarse como determinista, en una "simple fórmula" puede todavía sobrevivir la física fundamentalmente probabilista, como proponen algunas posturas actuales de la mecánica cuántica. Esto se debe a que aun si los mecanismos que gobiernan las partículas son intrínsecamente azarosos, podemos conocer las reglas que gobiernan dicho azar y calcular las probabilidades de ocurrencia para cada evento posible.

Sin embargo, otras interpretaciones de la ecuación de Schrödinger conceden poca importancia al azar: este solo se tendría importancia dentro del átomo y se diluiría en el mundo macroscópico. Otras no obstante la niegan completamente y la consideran una interpretación equivocada de las leyes cuánticas.

En consecuencia, la mayor dificultad de descubrir una teoría unificada ha sido armonizar correctamente leyes que gobiernan solo un reducido ámbito de la naturaleza y transformarlas en una única teoría que la explique en su totalidad, tanto en su mundo micro como macroscópico y explique la existencia de todas las interacciones fundamentales: las fuerzas gravitatoria, electromagnética, nuclear fuerte y nuclear débil.

En el siglo pasado, hubo numerosas teorías del todo propuestas por físicos teóricos. Hasta ahora, ninguna ha sido capaz de superar una prueba experimental, han tenido tremendas dificultades para que sus teorías tengan resultados experimentales estables. El primer problema en producir una teoría del todo es que las teorías aceptadas, como la mecánica cuántica y la relatividad general, son radicalmente diferentes en las descripciones del universo: las formas sencillas de combinarlas conducen rápidamente a la "renormalización" del problema, en donde la teoría no nos da resultados finitos para datos cuantitativos experimentales.

Predicciones esperadas de la teoría del todo
Existen varios fenómenos que una teoría del todo debería poder aclarar:

Parámetros contingentes. Aunque las teorías cuánticas de las interacciones electrodébil y fuerte, dan descripciones fenomenológicamente correctas y hacen predicciones valiosas, contienen una serie de parámetros numéricos para cuyo valor la propia teoría da más explicación y deben determinarse mediante experimento (aunque realmente una teoría más amplia podría mostrar que su valor no es arbitrario). Se supone que una teoría del todo podría explicar esos parámetros y predecir su valor a partir de parámetros o relaciones más fundamentales.

Las taras de la relatividad general. Una teoría del todo debería explicar fenómenos tales como el Big Bang o la naturaleza de las singularidades espaciotemporales que las teorías de la relatividad general y la mecánica cuántica no explican.

Satisfactoriedad filosófica. Las motivaciones teóricas y filosóficas para encontrar una teoría del todo incluyen la creencia platónica de que la naturaleza última del Universo es simple y que los modelos corrientes de Universo tales como el modelo estándar no pueden ser completados debido a que son demasiado complejos.

Recientemente han surgido dos teorías que podrían algún día evolucionar hasta la mencionada teoría unificada. Una es la Teoría M, una variante de la teoría de cuerdas basada en un espacio de 11 dimensiones. La segunda es la denominada teoría cuántica de bucles que postula que el propio espacio-tiempo estaría cuantizado dimensionalmente, algo que por ahora no ha sido demostrado.

El estatus de la física en la ToE está abierto a un debate filosófico. Por un momento, si lo físico es verdadero, una teoría del todo física podría coincidir con una teoría filosófica del todo. Algunos filósofos —Aristóteles, Platón, Hegel, Whitehead— han intentado construir sistemas que lo abarcan todo. Otros han tenido grandes dudas acerca de la gran posibilidad de ser un simple ejercicio.

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