Una sinfonía cósmica. El taller que explica el Universo con la teoría de cuerdas

Con la entusiasta participación de público chino, estudiantes de español y personas interesadas en la física y la divulgación científica, se realizó el taller Sinfonía cósmica, organizado por la Sede de la UNAM en China en colaboración con el Instituto Cervantes de Pekín. El evento tuvo lugar en el Rincón-UNAM de la Biblioteca Antonio Machado.

El taller estuvo a cargo de Ricardo Espíndola Romero, doctor en física, investigador posdoctoral en el Instituto de Estudios Avanzados de la Universidad de Tsinghua (IAS-THU) y egresado de la Facultad de Ciencias de la UNAM. Reconocido por su trabajo en física teórica, el doctor Espíndola explicó de manera accesible los fundamentos de la teoría de cuerdas, una propuesta científica que busca unificar la relatividad general y la mecánica cuántica para comprender los misterios del Universo.

La conceptualización para el taller fue desarrollada por UNAM-China con el fin de promover los contenidos digitales en el Rincón-UNAM y divulgar el español en temas científicos.

CIENCIA Y MÚSICA: UNA CONEXIÓN INTERDISCIPLINARIA
Para ilustrar los conceptos clave, Espíndola estableció un vínculo entre la teoría de cuerdas y la música, con el apoyo de Luo Xiran, intérprete de pipa, un instrumento tradicional chino [ver UNAM Internacional e6, p. 100]. Este enfoque permitió traducir ideas abstractas de la física a experiencias sensoriales tangibles, facilitando la comprensión de los asistentes.

Según Espíndola, la teoría de cuerdas propone que las partículas fundamentales del universo no son puntos, sino pequeñas cuerdas que vibran en dimensiones minúsculas. Cada vibración de una cuerda corresponde a una partícula específica, con su propia masa y propiedades, de manera similar a cómo una cuerda en un instrumento musical genera sonidos únicos. Las cuerdas pueden vibrar de distintas maneras y cada patrón de vibración corresponde a una partícula diferente (como las notas musicales). Por ejemplo, una vibración podría corresponder a un electrón y otra a un fotón.

“Cuando las cuerdas interactúan, producen sonidos más elaborados, como cuando varias notas musicales se combinan en una melodía. Estas interacciones constantes son las que hacen del Universo una verdadera sinfonía cósmica”, explicó el investigador.

Luo Xiran tradujo esta visión en su interpretación musical, utilizando tonos simples que evolucionaron hacia melodías más complejas para reflejar las interacciones entre partículas descritas por la teoría.

El investigador explicó que dos pilares fundamentales de la física moderna son la relatividad general y la mecánica cuántica, que describen el comportamiento del universo a diferentes escalas, pero que no son compatibles entre sí. Formulada por Albert Einstein en 1915, la Teoría de la Relatividad General describe la gravedad y cómo se comporta el espacio-tiempo a grandes escalas: estrellas, galaxias y el universo en su conjunto.

Por su parte, la mecánica cuántica describe el mundo de lo muy pequeño: átomos, partículas subatómicas y fuerzas fundamentales a escalas microscópicas. La relatividad general y la mecánica cuántica usan lenguajes matemáticos incompatibles. La primera es determinista y trata el espacio-tiempo como una “suave” estructura continua. La segunda, en cambio, es probabilística y funciona en un mundo discreto y fluctuante.

La teoría de cuerdas surge como un intento para unificar la relatividad general y la mecánica cuántica en una única teoría coherente, conocida como “teoría del todo”.

Lo revolucionario es que la teoría de cuerdas incorpora la gravedad de manera natural, al predecir la existencia de una partícula llamada gravitón, responsable de transmitir la fuerza gravitacional.

Los conceptos de onda y partícula son fundamentales en la física y nos ayudan a entender cómo se comportan la luz, la materia y otras entidades en el Universo. La dualidad onda-partícula es un concepto revolucionario en la física cuántica que nos dice que ciertas cosas, como la luz y las partículas subatómicas (electrones, protones, etc.), pueden comportarse como ondas tanto como partículas, dependiendo de la forma en que las observemos.

Además, la teoría de cuerdas requiere la existencia de dimensiones extra más allá de las cuatro que percibimos (tres espaciales y una temporal). Según esta teoría, el Universo tendría diez 0 u once dimensiones, dependiendo de la versión de la teoría.

Aunque aún no ha sido comprobada experimentalmente, representa una de las propuestas más prometedoras para entender los misterios del Universo en todas las escalas.

En el taller Sinfonía Cósmica, la relación entre la teoría de cuerdas y la música se hizo más clara para los asistentes cuando Espíndola explicó que las interacciones entre partículas, como colisiones que generan nuevas partículas, pueden entenderse como un proceso musical más complejo.

“Estas interacciones ocurren constantemente en la naturaleza, por lo que podemos imaginar al Universo como una sinfonía llena de colisiones e interacciones entre cuerdas”, explicó.

Espíndola describió cómo en la teoría de cuerdas cada partícula en el universo está asociada a una cuerda vibrante. Estas cuerdas pueden vibrar de múltiples maneras y cada patrón de vibración corresponde a una partícula distinta con una masa específica, determinada por la frecuencia de la vibración. En sus palabras, “lo que llamamos música es una analogía para referirse a los sonidos que producirían las cuerdas al vibrar en diferentes frecuencias”.

Luo Xiran adaptó esta visión a su interpretación musical. Tras consultar con Espíndola, integró técnicas específicas en la interpretación de la pipa para ilustrar la vibración de las cuerdas a través de tonos simples que evolucionan hacia melodías más complejas, emulando a las partículas que interactúan y crean nuevos patrones en la naturaleza. Utilizó técnicas que destacaban los sobretonos, lo que permitió a los asistentes conectar la abstracción de la física teórica con la experiencia tangible de la música.

Uno de los momentos más destacados fue cuando Luo Xiran interpretó una pieza de pipa que simboliza la batalla entre dos ejércitos conocida como La batalla de los Acantilados Rojos, del final de la dinastía Han (años 208-209), utilizando diferentes escalas musicales. Una de las escalas representaba a los vencedores, mientras que la otra evocaba a los vencidos.

Esta pieza musical buscaba ilustrar el concepto del “diccionario holográfico” explicado por Espíndola, que plantea la existencia de un marco teórico que podría traducir las leyes de una teoría a otra. Este enfoque parte de la hipótesis de que las distintas teorías físicas describen los mismos fenómenos fundamentales, pero no se han conectado completamente debido a las diferencias en sus aproximaciones matemáticas y conceptuales.

LA TRADUCCIÓN COMO PUENTE COMUNICATIVO
La sesión del taller se realizó en chino y español con la interpretación de Wang Zhen, estudiante de posgrado de la Universidad de Estudios Extranjeros de Beijing y practicante en UNAM-China. Su labor fue reconocida por los ponentes y los organizadores, ya que no sólo interpretó los conceptos en ambos idiomas, sino que logró sintetizar los términos musicales y de la física en palabras comprensibles para la audiencia.

EXPOSITORES DE ALTO NIVEL
Por sus logros académicos, Ricardo Espíndola Romero fue seleccionado para realizar un posdoctorado bajo el programa Shuimu, y convertirse en el primer físico iberoamericano en ser aceptado en este programa de la Universidad de Tsinghua, una de las más prestigiosas universidades de China.

Ricardo enfoca su investigación actual en la correspondencia holográfica, estudiando cómo reconstruir el espacio-tiempo semiclásico a partir del entrelazamiento cuántico de estados duales a la gravedad. El doctor Espíndola ganó el concurso nacional “Estancias de verano teóricas en el extranjero en física de altas energías”, que le permitió realizar una estancia en el Centro Internacional de Física Teórica (ICTP) en Italia. Posteriormente realizó una estancia en el Grupo de Teoría de Cuerdas de la Universidad de Southampton en el Reino Unido. Realizó sus estudios de doctorado en la Universidad de Ámsterdam bajo la mentoría de Jan de Boer, uno de los más destacados teóricos en teoría de cuerdas y gravedad cuántica.

Luo Xiran es pipista principal de la Orquesta Tradicional del Conservatorio de China; tiene una maestría en interpretación de pipa por el Conservatorio Central de Música. Luo se ha presentado en escenarios como el Centro Nacional de Artes Escénicas, la Ciudad Prohibida en Beijing, el Gran Salón del Pueblo y la Sala de Conciertos de Beijing. Ha recibido diversas distinciones entre las que se encuentran el Premio de Oro en la División Senior de la Exhibición de Música Instrumental Tradicional China “Copa Yungang” en 2023.

El taller, con un cupo limitado a veinte personas, se desarrolló en el espacio del Rincón-UNAM en un ambiente íntimo y participativo. No sólo logró hacer accesible una teoría compleja sino que también generó un impacto en los asistentes, quienes aprendieron conceptos del Universo como el de sinfonía cósmica, conectando ciencia, música china y el idioma español.

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