El universo imperfecto: Adiós, teoría del todo

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GalaxiaHace quince años, yo era un físico que trabajaba duro en la búsqueda de una teoría de la naturaleza que unificase lo muy grande con lo muy pequeño. Había una buena razón para la esperanza. Lo grande y lo bueno se encontraban. Incluso Einstein, que reconoció que nuestra comprensión de la realidad es necesariamente incompleta, pasó 20 años de su vida buscando una Teoría de Campo Unificado que describiría las dos fuerzas principales que vemos actuando a nuestro alrededor – la gravedad y el electromagnetismo – como manifestaciones de una única fuerza. Para él, tal teoría matemática representaba la expresión más pura y elegante de la naturaleza y el mayor logro del intelecto humano.

Cincuenta años después de la muerte de Einstein, la búsqueda de esta esquiva Teoría de Campo Unificado continúa. Para los físicos Stephen Hawking y muchos otros, encontrar una “Teoría del Todo” sería equivalente a conocer la “mente de Dios”. La metáfora no es accidental.

Los críticos modernos dicen que Einstein y otros gigantes de la física del siglo XX (incluyendo a Wolfgang Pauli, Erwin Schrödinger y Werner Heisenberg) fallaron debido a que en sus modelos no se incluían todas las partículas de materia y sus interacciones fundamentales. Ponlos en la ecuación, dicen, y tendremos una posibilidad de éxito mucho más alta. Los sueños de una teoría final (como se titulaba un libro sobre el tema, del Premio Nobel Steven Weinberg) están ahora más vivos que nunca.

Pero, ¿estamos realmente acercándonos? ¿Nos atrevemos siquiera a preguntar si la búsqueda está fundamentalmente equivocada? ¿Podría la creencia en una teoría física que unifique los secretos del mundo material – un “código oculto” – ser el equivalente científico a las creencias religiosas en una deidad mantenida por los miles de millones de personas que van a iglesias, mezquitas y sinagogas cada día?

Incluso antes de que existiera lo que ahora llamamos física, los antiguos filósofos griegos pensaban si la diversidad de la naturaleza podría irradiar de una única fuente, una sustancia primigenia. Thales, reconocido por Aristóteles como el primer filósofo de la tradición griega, propuso que todo estaba hecho de agua, una sustancia que creía que representaba la esencia dinámica de la naturaleza. Más tarde, Pitágoras y sus seguidores creían que la naturaleza era un misterio matemático, construida a través de razones y patrones que combinaban enteros, y que la geometría era la clave para descifrarla.

La idea de las matemáticas como una puerta fundamental a los secretos de la naturaleza, resurgieron a finales del Renacimiento. Galileo Galilei, René Descartes, Johannes Kepler e Isaac Newton dejaron claro que la descripción matemática de la naturaleza sólo tiene éxito a través de la laboriosa aplicación del método científico, donde las hipótesis son comprobadas mediante experimentos y observaciones y luego son aceptadas o rechazadas. La física se convierte en la ciencia del “cómo”, dejando el “porqué” a la filosofía y la religión. Cuando se preguntaba a Newton por qué la materia atrae a otra materia con una fuerza que se debilita con el cuadrado de la distancia, respondía que “no había desarrollado una hipótesis”; era suficiente proporcionar una descripción cuantitativa del fenómeno.

Esto, no obstante, sólo es la mitad de la historia. Para Newton, Dios era el matemático supremo y las leyes matemáticas de la naturaleza eran un borrador de la Creación. Conforme avanzó la ciencia, la idea de que dios interfería explícitamente con los fenómenos naturales se fue apagando, pero no la idea de que la naturaleza tenía un código oculto que yacía en una teoría matemática que lo abarcaba todo. El “dios” de Einstein estaba mucho más lejos que el de Newton, como dijo en su famosa cita: “Creo en el dios de Spinoza que se revela a sí mismo en la ordenada armonía de lo que existe”. Su búsqueda de una Teoría de Campo Unificado era mucho más una búsqueda de la esencia de este dios natural.

Las encarnaciones modernas de las Teorías de Campo Unificado aparecen en dos tipos. La versión más tradicional, la conocida como Gran Teoría Unificada (GUT), busca describir el electromagnetismo y las fuerzas nucleares débil y fuerte como una única fuerza. La primera de estas teorías se propuso en 1974 por parte de Howard Georgi, de la Universidad de Harvard, y Sheldon Glashow, ahora en la Universidad de Boston. Las versiones más ambiciosas buscan incluir la gravedad en el marco de trabajo de la unificación. Las teorías de supercuerdas intentan hacer esto abandonando el viejo paradigma de que la materia está hecha de pequeños bloques indivisibles, sustituyéndolo por cuerdas vibrantes que viven en espacios de más dimensiones.

Como todas las buenas teorías físicas, las GUTs hacen predicciones. Una es que el protón, la partícula que habita en todos los núcleos atómicos, es inestable. Durante décadas, los experimentos cada vez con mayor sensibilidad han buscado el decaimiento de los protones sin encontrarlo. Como consecuencia, los modelos tienen que ser ajustados dado que los protones decaen tan raramente que deben estar fuera del actual límite de detección. Otra predicción que no tuvo mejor suerte: los campos de interacción envuelta conocidos como monopolos magnéticos nunca se han hallado.

Para las supercuerdas, la situación es aún peor. A pesar de su elegancia matemática, la teoría está tan desacoplada de la realidad física que es extremadamente difícil determinar qué efecto medible podría tener una cuerda.

Ahora pienso que la propia idea de una teoría final es un error. Incluso si tenemos éxito al unificar las fuerzas que actualmente conocemos, sólo podríamos afirmar haber logrado una unificación parcial. Nuestros instrumentos tienen límites. Dado que el conocimiento de la realidad física depende de lo que podemos medir, nunca sabremos todo lo que hay que saber. ¿Quién se atrevería a decir que sólo hay cuatro fuerzas fundamentales? La ciencia está llena de sorpresas. Es mucho mejor aceptar que nuestro conocimiento de la realidad física es necesariamente incompleto. De esta forma, la ciencia se entenderá como una empresa humana y la “mente de Dios” quedará exorcizada de una vez por todas.

Desde el descubrimiento de la violación de paridad en la interacción débil hace unos 50 años, los experimentos en física de partículas han demostrado que nuestras esperanzas en la perfección son sólo eso – esperanzas. Las simetrías se violan a diestro y siniestro; en la naturaleza, al contrario que en el famoso poema de John Keats, la belleza no siempre es la verdad.

Pero hay más. Propongo que las asimetrías fundamentales son una parte necesaria del universo, al que determinan con su propia existencia. Considera lo siguiente. El universo tuvo que tener unas propiedades especiales para mantener su expansión durante 14 000 millones de años. Y las partículas de materia tuvieron que dominar sobre la antimateria poco después del Big Bang, o el universo consistiría en su mayor parte en radiación.

La propia vida es producto de las imperfecciones, desde la asimetría espacial de los aminoácidos a las mutaciones durante la reproducción. Las asimetrías forjaron el largo, complejo y errático camino de las partículas a los átomos y las células, de las simples células procariotas sin núcleo a las más sofisticadas eucariotas, y luego a los organismos unicelulares y pluricelulares.

La historia de la vida está profundamente entrelazada con los cambios ambientales de la Tierra, desde el incremento de la disponibilidad del oxígeno, a la llegada de la tectónica de placas que ayuda a regular el dióxido de carbono. La vida (por no mencionar la inteligencia) en las extraordinariamente complejas formas que hemos llegado a conocer es posiblemente bastante rara, un producto de asimetrías, imperfecciones y accidentes.

En última instancia, llegar a una teoría final no hará de la física – o de la ciencia – algo menos apasionante. La naturaleza está llena de misterios que nos tendrán ocupados durante mucho tiempo.


Autor: Marcelo Gleiser
Fecha Original: 10 de mayo de 2010
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