La Habana, Cuba.- La física contemporánea descansa sobre dos pilares que funcionan muy bien por separado y que, sin embargo, no encajan entre sí. La relatividad general de Einstein describe la gravedad, los planetas y la expansión del cosmos. La mecánica cuántica explica el comportamiento de átomos y partículas. Cuando se intenta aplicar ambas a la vez (en el interior de un agujero negro o en el instante inicial del Big Bang), las ecuaciones producen resultados infinitos y pierden sentido. La Teoría de Cuerdas surgió, casi por accidente, como el candidato más estudiado para resolver ese conflicto. La columna de hoy se acerca a este concepto y tratará de explicar en qué consiste, cómo nació y por qué sigue siendo objeto de debate.

Ebo decir que pocas ideas han despertado tanta fascinación entre los físicos teóricos como la teoría de cuerdas. Aunque todavía no ha sido confirmada experimentalmente, la teoría de cuerdas ocupa un lugar destacado en la investigación fundamental debido a su extraordinaria capacidad matemática para describir fenómenos que otras teorías no consiguen unificar.

La Física es como el sexo: seguro que da alguna compensación práctica, pero no es por eso por lo que la hacemos. Richard Phillips Feymann.

En muchas ocasiones parece que la ciencia tiene las respuestas a todos los fenómenos que ocurren en nuestro planeta y en el Universo. Sin embargo, esto no es así y, a día de hoy, siguen existiendo muchas intrigas que mantienen a los científicos de diversos sectores en vilo. Una de ellas, y quizás la que supone el mayor desafío actual para la física, es la de explicar el fenómeno de la gravedad. Y es que, se trata de un concepto que ha ido variando mucho a lo largo de la historia: desde la primera teoría de Newton hasta la moderna curvatura del espacio-tiempo. Aun así, para muchos físicos esto no es suficiente, pues ven necesaria una explicación de la gravedad desde un punto de vista cuántico.

Una gran parte de la comunidad científica apuesta entonces por encontrar una teoría que unifique las explicaciones cuánticas del mundo microscópico con la física clásica que explica los comportamientos de “lo más grande”: una teoría del todo. Sin embargo, la gravedad es el eslabón que compromete ese formato, pues es la única de las cuatro fuerzas elementales[1] -electromagnética, débil, fuerte y gravitatoria- que no cuenta con una partícula especializada que la transporte (por ejemplo, la fuerza electromagnética es transportada por fotones). Para paliar ese inconveniente, los científicos han intentado incorporar una de esas partículas para el caso de la gravedad, el gravitón, pero su integración en los modelos matemáticos es un completo desastre.

Para resolver este problema de “la teoría del todo”, la unión del mundo microscópico y macroscópico y dar una explicación cuántica a la gravedad, se han propuesto a lo largo de los últimos años diferentes teorías, pero hay una de ellas que se eleva sobre el resto y que ha llamado la atención a toda la comunidad científica: la teoría de cuerdas. Enunciada en la segunda mitad del siglo XX, se trata de un modelo innovador y diferente a todo lo anterior que pondría fin al dilema y reuniría toda la física bajo una única idea.

Imagine que todos los objetos del universo —desde un electrón hasta una estrella— no son más que notas musicales producidas por instrumentos microscópicos. Esa es, en esencia, la intuición que sostiene la teoría de cuerdas: las partículas fundamentales no serían puntos sin dimensión, sino filamentos unidimensionales, que vibran, del orden de la longitud de Planck (aproximadamente 10?³? metros). A esa escala, un átomo sería tan grande en comparación como el sistema solar respecto a una bola como las que los niños utilizaban en Cuba para jugar. Cada modo de vibración correspondería a una partícula distinta, de la misma forma en que una cuerda de violín produce notas diferentes según cómo se tense y se pulse. Las cuerdas pueden ser abiertas (segmentos con dos extremos) o cerradas (pequeños lazos). Esta idea, nacida a finales de los años sesenta, se ha convertido en uno de los marcos teóricos más ambiciosos de la física contemporánea, aunque también en uno de los más discutidos.

¿Qué es la teoría de cuerdas?

La teoría de cuerdas propone que las partículas elementales no son puntos sin estructura interna, sino diminutos objetos unidimensionales llamados cuerdas. Esos elementos pueden vibrar de distintas formas y cada patrón de vibración se manifestaría como una partícula diferente, como un electrón, un fotón o un quark. Una analogía sencilla consiste en imaginar una cuerda de guitarra. Dependiendo de cómo vibre, produce notas distintas. De manera similar, según la teoría, las diferentes vibraciones de una cuerda fundamental darían lugar a las diversas partículas observadas en la naturaleza.

La propuesta supone un cambio radical respecto al Modelo Estándar de la Física de Partículas, donde las partículas fundamentales suelen tratarse matemáticamente como puntos sin dimensiones.

Origen histórico

La teoría de cuerdas no nació para explicar la gravedad. En el verano de 1968, el físico italiano Gabriele Veneziano, que trabajaba en el CERN, buscaba una ecuación que pudiera describir con precisión cómo interactúan los hadrones (como los protones y neutrones) a través de la fuerza nuclear fuerte. Por pura intuición matemática, rebuscó en un viejo libro y desempolvó la función beta de Euler, una fórmula desarrollada por Leonhard Euler dos siglos antes. Para asombro de la comunidad científica, aquella fórmula encajaba perfectamente con los datos de las colisiones de partículas. Sin embargo, nadie sabía por qué funcionaba.

El investigador publicó un artículo que pretendía describir la interacción fuerte, la fuerza que mantiene unidos a los protones y neutrones. La reacción de la comunidad lo sorprendió: “Tan pronto como envié el artículo me fui de vacaciones y no pensé mucho en él. A finales de agosto de 1968 asistí a una conferencia en Viena y descubrí, para mi sorpresa, que el artículo ya era ampliamente conocido”. La fórmula de Veneziano funcionaba, pero nadie sabía por qué.

Poco después, en 1969 y 1970, tres físicos —Leonard Susskind, Yoichiro Nambu y Holger Nielsen— llegaron de forma independiente a una interpretación geométrica: aquella fórmula describía objetos extensos, comparables a cuerdas elásticas unidimensionales. “Nos dimos cuenta de que los protones y neutrones se comportaban como cuerdas elásticas. No sabíamos por qué, así que nos sentamos a escribir una teoría matemática de cuerdas vibrantes”, recuerda Susskind. La teoría parecía prometedora como modelo de los hadrones, pero pronto mostró fisuras: exigía 26 dimensiones y predecía partículas sin masa que no encajaban con los datos experimentales.

¿Dónde estarían las dimensiones adicionales? La respuesta remite a una idea anterior: en 1919, el matemático alemán Theodor Kaluza propuso añadir una quinta dimensión a la relatividad general; en 1926, el físico sueco Oskar Klein sugirió que esa dimensión podría estar enrollada y ser demasiado pequeña para observarse. La teoría de cuerdas generaliza este mecanismo, llamado compactificación.

Comienzos de los años 70: la teoría pierde su razón de ser. Apareció una teoría rival para la fuerza fuerte, la cromodinámica cuántica. Tras el éxito de los experimentos en el acelerador SLAC de Stanford en 1969 y la demostración de la libertad asintótica en 1973, la cromodinámica cuántica se impuso y la mayoría de los físicos abandonaron los modelos de cuerdas. Antes de ese abandono, sin embargo, ya se habían logrado avances técnicos: Pierre Ramond formuló la cuerda fermiónica en enero de 1971, y Claud Lovelace estableció ese mismo año la dimensión crítica de la teoría; hasta entonces se había supuesto que el espacio-tiempo tenía cuatro dimensiones.

Un giro decisivo llegó en 1974, cuando John Schwarz y Joël Scherk, y por separado Tamiaki Yoneya, se atrevieron a reinterpretar aquella “imperfección”: la partícula sin masa que aparecía en las ecuaciones se comportaba como un gravitón, la partícula hipotética que transmitiría la gravedad cuántica. “Imaginen que esas cuerdas fueran 19 órdenes de magnitud más pequeñas que los hadrones y, de repente, tenían una teoría de la gravedad”, explica Susskind. La teoría dejaba de ser un modelo de partículas nucleares para convertirse en una candidata a unificar la mecánica cuántica y la relatividad general, el gran anhelo de la física teórica desde Einstein.

Durante los años siguientes, el campo fue casi marginal. Unos pocos fieles continuaron desarrollando la teoría a finales de los 70 y principios de los 80, en particular Green y Schwarz, que comenzaron a colaborar en 1979; en retrospectiva, avanzaban notablemente, pero en gran medida eran ignorados. Schwarz ha contado que Richard Feynman solía bromear con él preguntándole en cuántas dimensiones se encontraba ese día.

El resurgimiento definitivo ocurrió en agosto de 1984, durante un congreso de verano en Colorado. Michael Green, de la Universidad de Cambridge, y John Schwarz, del Caltech, que se habían conocido por casualidad en el CERN en 1979, comprendieron cómo evitar ciertas inconsistencias matemáticas —llamadas “anomalías”— que aquejaban a las teorías convencionales de partículas puntuales. Aquel hallazgo, logrado durante una estancia en el Aspen Center for Physics, desencadenó la primera revolución de las supercuerdas. La supersimetría, una simetría que relaciona bosones y fermiones, se incorporó al formalismo y dio lugar a cinco versiones distintas de la teoría, todas coherentes en diez dimensiones.

En 1995, Edward Witten (ganador en 1990 de la Medalla Fields, el máximo galardón de las matemáticas, fue el primer físico en obtenerla), del Instituto de Estudios Avanzados de Princeton, dio un paso más allá durante una conferencia en la Universidad del Sur de California. Conjeturó que las cinco teorías de supercuerdas no eran más que límites diferentes de una única estructura subyacente, a la que llamó teoría M. “Era como estar en una sala de espejos”, resume el físico español Luis Ibáñez sobre aquella unificación. La teoría M, aunque carece aún de una formulación completa, sigue siendo el marco de referencia para la investigación actual en cuerdas.

Como resultado de estos avances, actualmente existen cinco teorías de cuerdas diferentes: la teoría de tipo I, la de Tipo IIA, la de Tipo IIB, la Heterótica-O y la Heterótica-E. Y, aunque pueda parecer desconcertante que existan tantos modelos simultáneos, todo apunta a que, en realidad, todas forman parte de la misma teoría de cuerdas, solo que aplicada cada una a un caso extremo de la misma.

Stephen Hawking y Jacob Bekenstein habían demostrado en los años 70 que los agujeros negros tienen entropía, pero nadie sabía qué «microestados» la producían. El 9 de enero de 1996, Andrew Strominger y Cumrun Vafa publicaron un breve artículo en el servidor de preprints arXiv en el que derivaban la relación entre área y entropía de Bekenstein-Hawking para una clase de agujeros negros extremos en cinco dimensiones, contando los estados cuánticos subyacentes. Fue la primera vez que una teoría reproducía ese resultado desde primeros principios, aunque para casos idealizados.

Línea de tiempo de hitos históricos clave en el desarrollo de la teoría de cuerdas

Año	Hito	Figura clave
1968	Fórmula de Veneziano	Gabriele Veneziano
1970s	Reinterpretación como teoría unificadora	Comunidad de física teórica
1976	Propuesta en gauge de Schild	Yoichiro Nambu
1985	Compactificaciones Calabi-Yau	Candelas et al.
2000	Paisaje de cuerdas y vacíos metaestables	M. Douglas et al.

 

Las dimensiones ocultas del universo

Uno de los aspectos más sorprendentes de la teoría es que requiere dimensiones adicionales del espacio-tiempo. Mientras que nuestra experiencia cotidiana se desarrolla en tres dimensiones espaciales y una temporal, las formulaciones matemáticas de la teoría de cuerdas suelen requerir diez u once dimensiones. Las dimensiones adicionales estarían «compactadas» a escalas extremadamente pequeñas, lo que explicaría por qué no se perciben directamente. Esas dimensiones extras suelen describirse mediante complejas estructuras geométricas conocidas como variedades de Calabi-Yau, cuya forma determinaría muchas propiedades físicas del universo.

Características principales de la teoría de cuerdas.

• Cuerdas abiertas y cerradas. Los modelos contemplan cuerdas con extremos libres y cuerdas que forman lazos cerrados. Ambas pueden presentar diferentes estados cuánticos.
• Modos de vibración. Los estados de una cuerda se relacionan con las propiedades de las partículas que describe la teoría.
• Dimensiones adicionales. Las formulaciones consistentes de supercuerdas requieren dimensiones espaciales más allá de las tres que percibimos habitualmente.
• Gravedad cuántica. El espectro de las cuerdas cerradas contiene un estado sin masa y de espín 2, compatible con las propiedades esperadas de una partícula hipotética mediadora de la gravedad: el gravitón.

Ese último aspecto es especialmente importante. En lugar de introducir la gravedad como un elemento completamente independiente, la teoría de cuerdas permite que aparezca dentro de su propia estructura matemática. Esa característica constituye una de las principales razones por las que ha recibido tanta atención en la física teórica

¿Qué problemas intenta resolver?

La principal motivación de la teoría de cuerdas es construir una teoría unificada de la naturaleza. Actualmente, la física moderna dispone de dos marcos extraordinariamente exitosos:

1. La relatividad general, que explica la gravedad y la estructura del cosmos.
2. La mecánica cuántica, que describe el mundo microscópico.

El problema es que ambas teorías resultan difíciles de combinar en ciertos contextos extremos, como el interior de los agujeros negros o los primeros instantes después del Big Bang. La teoría de cuerdas intenta proporcionar un lenguaje matemático común capaz de describir simultáneamente todas las fuerzas fundamentales.

Hasta el momento la teoría de cuerdas no ha generado aplicaciones tecnológicas directas comparables a las derivadas de la mecánica cuántica o la relatividad. Sin embargo, ha producido herramientas matemáticas que han encontrado utilidad en diversos campos de la física y las matemáticas. Entre sus aportaciones destacan:

• Nuevos métodos matemáticos para estudiar agujeros negros.
• Avances en geometría diferencial.
• Aplicaciones en teoría cuántica de campos.
• Modelos para investigar la gravedad cuántica.
• Herramientas útiles en física de altas energías.

Evaluación de la teoría de cuerdas

La evaluación de la teoría de cuerdas exige distinguir tres cuestiones: su consistencia matemática, su capacidad para explicar fenómenos físicos conocidos y su confirmación experimental.

En el primer ámbito, la teoría ha producido resultados importantes. La cancelación de anomalías, las dualidades y la correspondencia AdS/CFT son ejemplos de avances matemáticos que han enriquecido la física teórica.

En el segundo, la teoría ofrece mecanismos para describir la gravedad cuántica y construir modelos que incorporan interacciones y partículas. Sin embargo, reproducir todas las propiedades del universo observado sigue siendo un desafío.

El tercer ámbito es el más problemático. Hasta octubre de 2026, no existe una confirmación experimental ampliamente aceptada de la teoría de cuerdas como descripción fundamental de la naturaleza. Tampoco se ha observado directamente una cuerda fundamental ni se ha establecido de manera concluyente la existencia de las dimensiones adicionales que requieren sus formulaciones habituales.

Entre las dificultades experimentales destacan las siguientes:

• Escalas de energía inaccesibles. Los efectos característicos de las cuerdas podrían manifestarse a energías muy superiores a las que pueden alcanzar los aceleradores actuales.
• Diversidad de soluciones matemáticas. Las numerosas formas posibles de compactar las dimensiones adicionales pueden producir universos efectivos con propiedades diferentes.
• Predicciones no exclusivas. Algunos resultados compatibles con la teoría también pueden explicarse mediante otros marcos teóricos. Por ello, una observación solo sería especialmente convincente si permitiera discriminar entre alternativas.
• Supersimetría no confirmada. Muchas formulaciones de supercuerdas utilizan supersimetría, una simetría hipotética entre partículas de espín entero y semientero. Hasta la fecha indicada, no se ha confirmado experimentalmente la existencia de partículas supersimétricas.

Esto no significa que la teoría sea necesariamente incorrecta. Significa que su valor como explicación de la naturaleza todavía depende de resolver problemas teóricos y de desarrollar pruebas capaces de contrastar sus predicciones con observaciones.

Una de las curiosidades históricas más llamativas es que la teoría de cuerdas no nació para explicar la gravedad. Su objetivo inicial era comprender determinadas interacciones nucleares. Sin embargo, cuando los investigadores estudiaron las ecuaciones en detalle, descubrieron que aparecía de forma natural una partícula con las características esperadas para el gravitón. Aquello transformó una teoría aparentemente especializada en una posible candidata para la unificación de toda la física. Este hallazgo cambió por completo la dirección de la investigación y atrajo a una nueva generación de físicos teóricos.

Otra anécdota frecuentemente relatada por el propio Leonard Susskind cuenta que el artículo en que explica que la fórmula de Veneziano correspondía a la amplitud de dispersión de cuerdas relativistas fundamentales, con quarks en sus extremos, fue inicialmente rechazado por considerarse poco relevante, un golpe que lo dejó profundamente desanimado durante un tiempo.

Cerrando

En el año 2026, la teoría de cuerdas continúa siendo una de las líneas de investigación más activas en física teórica, aunque comparte protagonismo con otros enfoques de gravedad cuántica, como la gravedad cuántica de bucles. Ningún experimento ha proporcionado todavía una verificación directa de sus postulados fundamentales. Lejos de ser una teoría cerrada, sigue evolucionando mediante nuevos desarrollos matemáticos y conexiones con otras áreas de la física. Su gran atractivo reside en que podría ofrecer una descripción coherente de todas las fuerzas conocidas dentro de un único marco conceptual.

Esta teoría representa uno de los proyectos intelectuales más ambiciosos emprendidos por la ciencia moderna. Su propuesta de que las partículas fundamentales son diminutas cuerdas vibrantes ha transformado la forma en que muchos físicos conciben la estructura profunda de la realidad. Aunque carece todavía de confirmación experimental, ha impulsado importantes avances matemáticos y continúa inspirando investigaciones sobre el origen del universo, los agujeros negros y la unificación de las leyes de la naturaleza.

Más de medio siglo después de la fórmula de Veneziano, la teoría de cuerdas sigue siendo una conjetura sin confirmación experimental. Pero sería un error medirla sólo por esa vara. Ha ofrecido la descripción más detallada disponible de la entropía de los agujeros negros, ha producido la herramienta holográfica más fructífera de la física teórica reciente y ha enriquecido las matemáticas. Su destino final, ser la «teoría del todo» o una etapa útil hacia otra cosa, dependerá de algo que la ciencia nunca puede eludir: la confrontación con la naturaleza.

Desde una perspectiva de divulgación científica, una conclusión fundamental es que la teoría de cuerdas debe entenderse como una hipótesis teórica prometedora, matemáticamente fértil y experimentalmente no confirmada. Su historia ilustra una característica esencial del método científico: la elegancia matemática y el poder explicativo son criterios importantes, pero no sustituyen la evidencia empírica.

Su futuro dependerá de una cuestión esencial: si las predicciones derivadas de la teoría logran algún día contrastarse mediante observaciones o experimentos. Hasta entonces, seguirá ocupando un lugar singular entre las ideas más elegantes, audaces y controvertidas de la física contemporánea.

Referencias

• Freire, Noelia. 25 de noviembre de 2025. ¿Cómo explica la teoría de cuerdas el fenómeno de la gravedad? National Geographic.
• String theory. Enciclopedia Británica
• Teoría de cuerdas. Wikipedia.

[1]La física actual identifica cuatro interacciones fundamentales:

• Gravitatoria: gobierna la atracción gravitatoria y la estructura del espacio-tiempo a gran escala.
• Electromagnética: interviene en los fenómenos eléctricos, magnéticos, ópticos y químicos.
• Nuclear fuerte: mantiene unidos los quarks y hace posible la existencia de protones y neutrones.
• Nuclear débil: participa en determinados procesos de desintegración radiactiva y en reacciones nucleares.