A horcajadas en el Tiempo

Teorías Del Campo Unificado
el que se mida el campo eléctrico generado por un conjunto de cargas, de ambos signos, colocadas arbitrariamente en un laboratorio. En esas
condiciones, la teoría electromagnética establece que el campo eléctrico entre dos puntos se da simplemente por la diferencia de potencia entre
ellos. Esto implica una simetría, ya que el campo permanece invariante ante la suma o resta, global, de un potencial constante arbitrario. Por
depender de medidas relativas, el campo eléctrico es independiente de la convención o escala que se haya escogido para medir la carga
eléctrica. Esto constituye una invarianza de norma global. El término norma se refiere a la elección de una escala o patrón de longitud, si bien la
palabra también es comúnmente sustituida por calibre, aforo, o el término inglés gauge.
Cada simetría tiene como consecuencia una ley de conservación, entendida ésta como una cualidad que no cambia en el tiempo. Por
ejemplo, que los resultados de un experimento sean independientes del lugar en el que se realicen es una invarianza translacional en el espacio
que implica la conservación del ímpetu o momento lineal. Lo inverso también es cierto: cuando una cantidad se conserva, esto indica la
existencia de una simetría. La conservación de la energía implica una invarianza translacional en el tiempo, es decir, que no importa a partir de
cuándo empezamos a medir el tiempo. La invarianza respecto de la orientación se refleja en la conservación del momento angular.
Para que podamos entender mejor lo que hemos descrito en los párrafos
precedentes, analicemos la figura que hemos insertado a la izquierda. La primera columna
representa el desarrollo de la perspectiva platónica del mundo, con su énfasis en los
elementos que no cambian –leyes, cantidades que se conservan, simetrías–, mientras que
la columna de la derecha, con su énfasis sobre el tiempo, el cambio y la concatenación de
sucesos complejos, es la realización del enfoque aristotélico para la comprensión del
mundo. Hasta hace poco, los físicos se preocupaban casi exclusivamente del estudio de las
leyes antes que de sus complejos resultados. No es sorprendente: el estudio de los
resultados es un problema mucho más difícil que requiere de la existencia de poderosos
computadores interactivos con buenos sistemas gráficos para su implementación completa.
No es coincidencia que el estudio de la complejidad y el caos en ese mundo de resultados
va de la mano con el creciente poder y disponibilidad de computadores personales
conectados en línea con grandes servidores.
Hacia principios del siglo XIX se sabía de la existencia de tres tipos de fuerzas en la
naturaleza: la gravitacional entre las masas, la eléctrica que actúa entre las cargas y la
magnética entre los imanes. Los trabajos de Faraday y Ampère demostraron la existencia
de una simetría entre las fuerzas eléctrica y magnética al observar que cargas en movimiento generan campos magnéticos y que campos
magnéticos variables generan corrientes eléctricas. La interdependencia de estas fuerzas indicó que se trataba de distintas manifestaciones de
una sola fuerza: la electromagnética.
La formulación de la teoría de los campos correspondientes a las dos fuerzas mencionadas fue propuesta por Jarnes Clerk Maxwell (la
electromagnética) en 1868 y por Albert Einstein (la gravitacional) a principios del siglo XX. Existen ciertas similitudes interesantes entre ellas,
como el que ambas poseen alcance infinito, y que su dependencia con la distancia es la misma. Este parecido motivó a varios investigadores,
entre ellos al propio Einstein y a Hermann Weyl, a tratar de unificarlas. Objetivo que, por cierto, aún no se ha logrado.
Hacia 1920 Einstein había obtenido una formulación matemática de la teoría de la relatividad general que describía la fuerza de la
gravedad en términos de la estructura del espaciotiempo. Ese año, Weyl descubrió que tanto la relatividad general como el electromagnetismo
pertenecen a una familia denominada teorías de norma con simetría local.
En el camino que han recorrido los físicos tras la consecución de unificar campos de fuerza, el primer resultado exitoso fue la unificación
matemática que hizo Maxwell de los campos eléctrico y magnético en un campo electromagnético único. Antes de los trabajos de Maxwell, el
campo eléctrico y el magnético se consideraban fenómenos relacionados pero distintos. Después de Maxwell, los físicos comprendieron que esta
interrelación era más profunda de lo que se había creído: el campo eléctrico y el campo magnético se transforman realmente el uno en el otro al
cambiar en el tiempo. Si los campos eléctrico y magnético oscilaran en el tiempo, podrían propagarse en el espacio como una onda
electromagnética, una onda identificable con la luz. La unificación de los campos eléctrico y magnético que logró Maxwell condujo directamente al
notable descubrimiento de que la luz es una onda electromagnética, lo cual daba una respuesta nueva a la antigua pregunta: «¿Qué es la luz?»
Una teoría general del campo eléctrico debe tomar en cuenta, no sólo cargas estáticas, sino experimentos con cargas en movimiento. Si
sólo actuase la fuerza eléctrica, el movimiento arbitrario de las cargas en el laboratorio rompería la simetría del campo electrostático. Sin
embargo, al moverse, las cargas generan campos magnéticos que permiten restablecer la simetría en forma local. Es decir, cualquier cambio en
el potencial eléctrico puede combinarse, localmente, con un cambio en el potencial magnético de manera que los campos eléctricos y magnéticos
sean invariantes.
Los campos electromagnéticos son, de por sí, de gran alcance y, debido a ello, y al hecho de que la luz sea una onda electromagnética y
al importante papel que desempeña el campo electromagnético en la vinculación de los electrones a los núcleos, la interacción electromagnética
se estudia fácilmente en el laboratorio. Fue la primera que consiguieron dominar los teóricos y es hoy la interacción mejor conocida.
http://www.astrocosmo.cl/h-foton/h-foton-12_02.htm (4 of 5)29/12/2004 23:39:38