Ciencia Kanija

Uno de los mayores pensadores de la física dice que el cerebro humano – y el propio universo – debe ser una función de acuerdo con una teoría que aún no hemos descubierto.

Roger Penrose podría fácilmente ser justificado por tener un gran ego. Un teórico cuyo nombre siempre estará vinculado a gigantes como Hawking y Einstein, Penrose ha realizado contribuciones fundamentales a la física, matemática y geometría. Reinterpretó la Relatividad General para demostrar que los agujeros negros pueden formarse a partir de estrellas moribundas. Inventó la teoría de twistores — una novedosa forma de mirar a la estructura del espacio-tiempo — y también nos llevó a una comprensión más profunda de la naturaleza de la gravedad. Descubrió una notable familia de formas geométricas a las que se ha dado el nombre de Teselación de Penrose. Incluso destacó como investigador del cerebro, apareciendo con una provocadora teoría sobre que la consciencia surge a partir de procesos mecánico-cuánticos. Y escribió una serie de libros increíblemente legibles sobre ciencia que se convirtieron en éxitos de ventas.

Y Penrose, de 78 años — ahora profesor emérito en el Instituto Matemático de la Universidad de Oxford— aún parece vivir la vida de un humilde investigador que apenas empieza su carrera. Su pequeña oficina está abarrotada con las pertenencias de los otros seis profesores con los que la comparte, y al final de cada día puedes encontrarlo corriendo para ir a recoger a su hijo de 9 años de la escuela. Con la curiosidad de un hombre que aún trata de hacerse un nombre por sí mismo, se devana los sesos en cuestiones fundamentales de amplia repercusión: ¿Cómo empezó el universo? ¿Existen dimensiones superiores del espacio y el tiempo? ¿La principal teoría en la física teórica actual, la Teoría de Cuerdas, realmente tiene sentido?

Debido a que pasado una vida inmerso en complejos cálculos, no obstante, Penrose tiene un poco más de perspectiva que la media de científicos que empiezan. Para lograr llegar al final de todo, los físicos deben forzarse a forcejear con el mayor misterio de todos: la relación entre las reglas que gobiernan las partículas fundamentales y las reglas que gobiernan las cosas grandes – como nosotros – que esas partículas conforman.En su reunión privada con la editora de DISCOVER Susan Kruglinksi, Penrose no se acobardó al cuestionar las piedras angulares de la física moderna, incluyendo la Teoría de Cuerdas y la Mecánica Cuántica. Los físicos nunca llegarán a abrazar las grandes teorías del universo, sostiene Penrose, hasta que no superen las cegadoras distracciones de las teorías a medio cocinar de hoy para llegar a la capa más profunda de la realidad en la que vivimos.

Usted procede de una colorida familia de gente que ha logrado grandes éxitos, ¿no es así?

Mi hermano mayor es un distinguido físico teórico, miembro de la Royal Society. Mi hermano menor terminó siendo 10 veces campeón británico de ajedrez. Mi padre procedia de una familia de cuáqueros. Su padre era artista profesional que hacía retratos — muy tradicional, muchos temas religiosos. La familia era muy estricta. Creo que ni siquiera se nos permitía leer novelas, ciertamente no en domingo. Mi padre tenía otros tres hermanos, todos los cuales fueron muy buenos artistas. Uno de ellos se hizo muy famoso en el mundo del arte, Sir Roland. Fue co-fundador del Instituto de Arte Contemporáneo en Londres. Mi padre fue genetista humano reconocido por demostrar que las madres mayores tienden a tener más niños con Síndrome de Down, pero tenía una gran cantidad de intereses científicos.

¿Cómo influyó su padre en su pensamiento?

Lo importante sobre mi padre era que no había límites entre su trabajo y lo que hacía para divertirse. Eso me caló. Hacía puzles y juguetes para sus hijos y nietos. Solía tener una pequeña cabaña en la parte de atrás donde cortaba cosas de madera con su pequeña sierra de pedal. Recuerdo que una vez hizo una regla de cálculo con 12 regletas distintas, y varios caracteres que podíamos combinar de formas complejas. Más adelante pasó mucho tiempo haciendo modelos de madera que se reproducían a sí mismos — lo que la gente ahora conoce como vida artificial. Eran dispositivos simples que cuando se unían, provocaban que otros trozos se unieran entre sí de la misma forma. Se sentaba en su cabaña y cortaba estas cosas de madera en grandes números, enormes.

Entonces supongo que su padre le ayudó a encender la chispa del descubrimiento de las Teselas de Penrose, repitiendo formas que encajan entre sí para formar una superficie sólida con simetría pentagonal.

Fue estúpido, en cierta forma. Recuerdo que le preguntaba — tenía unos nueve años — sobre si se podían encajar hexágonos regulares y hacer que fuesen redondos como una esfera. Y dijo, “No, no, no puedes hacer eso, pero puedes hacerlo con pentágonos”, lo cual me sorprendio. Me mostró cómo hacer un poliedro, y empecé ahí.

¿Las Teselas de Penrose son útiles o sólo hermosas?

Mi interés en las teselas tiene que ver con la idea de un universo controlado por fuerzas muy simples, incluso aunque vemos complicaciones por todos sitios. Las baldosas siguen reglas convecionales para hacer patrones complejos. Era un intento de ver cómo lo complejo podía ser satisfecho mediante reglas simples que reflejasen lo que vemos en el mundo.

El artista M. C. Escher estuvo influenciado por sus invenciones geométricas. ¿Cuál fue la historia?

En mi segundo año como estudiante graduado en Cambridge, asistí al Congreso Internacional de Matemáticas en Amsterdam. Recuerdo que vi a uno de los ponentes allí que conocía bastante bien, y tenía este catálogo. En la portada del mismo estaba el dibujo de Escher Day and Night (Día y Noche), uno con pájaros en direcciones opuestas. La escena es nocturna en un lado y diurna en otro. Recuerdo haber quedado intrigado por esto, y le pregunté dónde lo había conseguido. Me dijo: “Oh, bueno, hay una exhibición en la que podrías estar interesado de un artista llamado Escher”. Por lo que fui y quedé absorbido por estas extrañas y maravillosas cosas que nunca antes había visto. Decidí intentar dibujar algunas escenas imposibles por mí mismo y llegué a eso que se conoce como tri-barra. Es un triángulo que parece un objeto tridimensional, pero en realidad es imposible que lo sea. Se lo mostré a mi padre y él ideó algunos edificios y cosas imposibles. Entonces publicamos un artículo en British Journal of Psychology sobre todo esto y dimos las gracias a Escher.

¿Escher vio el artículo y se inspiró en él?

Usó dos cosas del artículo. Una fue la tri-barra, usada en su litografía Waterfall (Catarata). Otra fue la escalera imposible, en la cual había trabajado y diseñado mi padre. Escher lo usó en Ascending and Descending (Subiendo y Bajando), con monjes andando por las escaleras. Me encontré con Escher en una ocasión, y le di algunas teselas que harían un patrón repetitivo, pero no hasta que encajases 12 de ellas. Lo hizo, y me escribió para preguntarme cómo lo había hecho — ¿en qué estaba basado? Entonces le mostré un tipo de forma de pájaro que hacía esto, y lo incorporó en lo que creo que es la última obra que generó, llamada Ghosts (Fantasmas).

¿Es cierto que no se le daban bien las matemáticas de niño?

Era increíblemente lento. Viví en Canadá durante un tiempo, unos seis años, durante la guerra. Cuando tenía 8 años, sentados en clase, teníamos que hacer cálculos aritméticos mentales muy rápidamente, o lo que a mi me parecía muy rápido. Siempre me perdía. Y el profesor, a quien no le gustaba mucho, me bajó un curso. Hubo otro profesor bastante más intuitivo que decidió, después de que hubiese hecho horriblemente una de estas pruebas, que me pondría pruebas sin límite de tiempo. Puedes tomarte todo el tiempo que necesites. Todos tenemos el mismo examen. Se me permitió tomarme toda la siguiente hora de clase para seguir, la cual era una clase de juegos. Todo el mundo estaba siempre fuera divirtiéndose, y yo sufría para hacer esas pruebas. E incluso a veces me extendía hasta la hora siguiente. Por lo que era al menos el doble de lento que cualquier otro. Finalmente logré hacerlo bastante bien. Ya ves, si pudiera hacerlo de esa forma, obtendría notas altas.

Ha dicho que las implicaciones de la física cuántica en el mundo real son insensateces. ¿Cuál es su objeción?

La mecánica cuántica es una teoría increíble que explica todo tipo de cosas que no podían explicarse antes, empezando con la estabilidad de los átomos. Pero cuando aceptas la extrañeza de la mecánica cuántica [en el macro mundo], tienes que apartarte de la idea de espacio-tiempo que conocemos por Einstein. La mayor extrañeza aquí es que no tiene sentido. Si sigues las reglas, llegas a algo que simplemente no es correcto.

En la mecánica cuántica un objeto puede estar en varios estados a la vez, lo que suena alocado. La descripción cuántica del mundo parece completamente contraria al mundo que experimentamos.

No tiene ningún sentido, y hay una razón simple. Como ya sabe, las matemáticas de la mecánica cuántica tienen dos partes. Una es la evolución de un sistema cuántico, el cual se describe con una precisión extrema en la ecuación de Schrödinger. Esta ecuación te dice esto: Si conoces el estado en el que está ahora el sistema, puedes calcular lo que estará haciendo en los próximos 10 minutos. No obstante, hay una segunda parte de la mecánica cuántica — lo que sucede cuando quieres hacer una medida. En lugar de obtener una única respuesta, usas la ecuación para calcular las probabilidades de lograr una cierta salida. Los resultados no dicen: “Esto es lo que el mundo está haciendo”. En lugar de eso, simplemente describen la probabilidad de hacer alguna cosa. La ecuación debería describir el mundo de una forma totalmente determinista, pero no lo hace.

Erwin Schrödinger, el creador de la ecuación, era considerado un genio. Seguramente apreció tal conflicto.

Schrödinger era tan consciente de esto como cualquier otro. Habla sobre su hipotético gato y dice, más o menos: “Bien, si crees en lo que dice mi ecuación, debes creer que este gato está vivo y muerto a la vez”. Comenta que: “Esto obviamente es absurdo, debido a que no existe algo similar. Por tanto, mi ecuación no puede ser cierta para un gato. Entonces debe haber algún otro factor implicado”.

Entonces, ¿el propio Schrödinger nunca creyó que la analogía del gato reflejase la naturaleza de la realidad?

Oh sí, creo que estaba señalando eso. Lo que quiero decir es, fíjate en las tres mayores figuras de la mecánica cuántica, Schrödinger, Einstein, y Paul Dirac. Todos fueron escépticos cuánticos en cierto sentido. Dirac es el que la gente encuentra más sorprendente, debido a que configuró todas las bases, el marco de trabajo general de la mecánica cuántica. La gente piensa de él que era partidario, pero siempre fue muy cauteloso en lo que decía. Cuando se le preguntó: “¿Cuál es la respuesta al problema de la medida?”, su respuesta fue, “La mecánica cuántica es una teoría provisional. ¿Por qué debería buscar una respuesta en la mecánica cuántica?” No creía que fuese cierta. Pero tampoco lo dijo muy alto.

Aún así la analogía del gato de Schrödinger siempre está presente como una extraña realidad que debemos aceptar. ¿No dirige este concepto muchas de las ideas actuales sobre física teórica?

Es cierto. La gente no quiere cambiar la ecuación de Schrödinger, llevándoles a lo que se conoce como la interpretación de “muchos mundos” de la mecánica cuántica.

¿Esta interpretación dice que todas las probabilidades se cumplen en algún universo paralelo?

Dice, vale, el gato está de alguna forma vivo y muerto a la vez. Para mirar al gato, debes llegar a una superposición [dos estados a la vez] de ver al gato vivo y muerto. Por supuesto, no experimentamos eso, por lo que los físicos tienen que decir, bueno, de alguna forma tu consciencia toma un camino u otro sin que tú lo sepas. Te lleva a un punto de visto completamente loco. Te lleva a esto de los “muchos mundos”, que no tiene relación con lo que en realidad percibimos.

La idea de universos paralelos – muchos mundos – es una idea muy centrada en los humanos, como si todo tuviese que comprenderse desde la perspectiva de lo que podemos detectar con nuestros cinco sentidos.

El problema es, ¿qué puedes hacer con eso? Nada. Quieres una teoría física que describa el mundo que ves a tu alrededor. Eso es lo que siempre ha sido la física: Explica el mundo que vemos, y cómo y por qué es así. La mecánica cuántica de muchos mundos no hace eso. Puedes aceptarla y tratar de darle sentido, que es lo que hace mucho gente o, como yo, decir no — eso está más allá de los límties de lo que la mecánica cuántica puede decirnos. Lo cual es, sorprendentemente, una posición muy poco común. Mi propia idea es que la mecánica cuántica no es exactamente correcta, y pienso que hay muchas pruebas de ello. Simplemente no hay pruebas experimentales directas dentro del ámbito de los experimentos actuales.

En general, las ideas de la física teórica parecen ser cada vez más fantásticas. Pongamos la Teoría de Cuerdas. Todo eso sobre las 11 dimensiones o que nuestro universo existe en una membrana gigante parece surrealista.

Está absolutamente en lo cierto. Y, en cierto sentido, culpo a la mecánica cuántica, debido a que la gente dice: “Bueno, la mecánica cuántica es tan poco intuitiva; si crees en eso, puedes creer en otra cosa poco intuitiva”. Pero, como sabe, la mecánica cuántica tiene un gran apoyo experimental, por lo que tienes que aceptar una gran parte de ella. Por otra parte, la Teoría de Cuerdas no tiene apoyo experimental.

Entiendo que se extiende sobre esta crítica a la mecánica cuántica en su nuevo libro.

El libro se llama Fashion, Faith and Fantasy in the New Physics of the Universe (Moda, fe y fantasía en la nueva física del universo). Cada una de estas palabras se aplica a una idea principal de la física teórica. La moda es la Teoría de Cuerdas; la fantasía tiene que ver con distintos esquemas cosmológicos, principalmente la cosmología inflacionaria [la cual sugiere que el universo se infló exponencialmente en una pequeña fracción de segundo tras el Big Bang]. Estas cosas son temas importantes. Es casi un sacrilegio atacarlas. Y la otra, incluso más sacrílega, es la mecánica cuántica a todos los niveles — por lo que aquí está la fe. La gente de alguna forma tiene la opinión de que no puedes cuestionarla.

Hace pocos años usted sugirió que la gravedad es lo que separa al mundo clásico del cuántico. ¿Hay suficiente gente poniendo a la mecánica cuántica bajo este tipo de pruebas?

No, aunque es alentador que haya gente trabajando en ello. Se suele pensar como un tipo de actividad extrema y excéntrica que la gente suele hacer cuando son viejos y jubilados. Bien, ¡yo soy viejo y jubilado! Pero esto no se considera como una actividad central y de la corriente popular, lo cual es una pena.

Tras Newton, y de nuevo tras Einstein, cambió la forma en que la gente pensaba sobre el mundo. ¿Cuando se resuelva el misterio de la mecánica cuántica, habrá otra revolución del pensamiento?

Es difícil hacer predicciones. Ernest Rutherford dijo que su modelo del átomo [que llevó a los físicos nucleares a la bomba atómica] nunca serviría para nada. Pero sí, estoy bastante seguro de que tendrá una enorme influencia. Hay cosas como el uso de la mecánica cuántica en la biología. Finalmente hará una gran diferencia, probablemente en todo tipo de formas inimaginables.

En su libro The Emperor’s New Mind (La nueva mente del emperador), propone que la consciencia emerge a partir de acciones físicas cuánticas dentro de las células del cerebro. Dos décadas más tarde, ¿sigue manteniendo eso?

En mi visión la consciencia del cerebro no actúa de acuerdo con la física clásica. Ni siquiera actúa de acuerdo a la mecánica cuántica convencional. Actúa de acuerdo con una teoría que aún no tenemos. Esto es un poco pretencioso, pero creo que es como el descubrimiento de William Harvey de la circulación de la sangre. Supo que tenían que circular, pero las venas y arterias van desapareciendo, por lo que ¿cómo podría pasar la sangre de unas a otras? Así que dijo: “Bueno, debe haber unos tubos diminutos allí, y no podemos verlos, pero deben estar”. Nadie le creyó durante un tiempo. Por lo que aún espero encontrar algo como eso – alguna estructura que mantenga la coherencia, porque creo que debe estar allí.

Cuando los físicos comprendan finalmente el núcleo de la física cuántica, ¿Cómo cree que será?

Creo que será precioso.

Autor: Susan Kruglinski
Fecha Original: 6 de octubre de 2009
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Esta entrada fue escrita el Martes, 13 de Octubre de 2009 a las 12:22 pm y archivada en Fí­sica. Puedes seguir cualquier respuesta a esta entrada a través del feed RSS 2.0. Puedes dejar una respuesta, o trackback desde tu propio sitio web.