El universo imperfecto: Adiós, teoría del todo

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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Comments (45)

  1. Gooooor

    “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.”
    Que gran verdad.
    Muy bueno el articulo.

  2. [...] de millones de personas que van a iglesias, mezquitas y sinagogas cada día? Versión en español: cienciakanija.com/2010/05/11/el-universo-imperfecto-adios-teoria-del-t/ sin comentarios en: cultura, ciencia karma: 20 etiquetas: universo, física, cosmología, [...]

  3. Si, muy bonito.

    Pues en su blog, Lubos Motl comenta este artículo, que resulta ser una promoción del libro que Marcelo Gleiser acaba de publicar. Lubos le dá de leches hasta en el carnet de identidad: :-)

    http://motls.blogspot.com/2010/05/marcelo-gleiser-tear-at-edge-of.html

    SalU2

    • He leído el post de Motl, era de esperar. Un tío que sale diciendo que tu trabajo no vale un carajo (el de Motl) y que para colmo le atiza a las cuerdas, es de suponer que recibiría una “cálida acogida” de Lubos. Hay bastantes cosas de este artículo que no comparto, aún así, me parece una interesante reflexión en varios aspectos de esta empresa científica que merecía la pena destacar.

    • Gooooor

      xD. Menuda candela le mete!!. xD… madre mia… q no lea el libro noooo…!! Que le da algo al hombre!!! xD.
      En el artículo de Marcelo e visto algo mas de humildad por lo menos… xD
      Pa gustos colores….

  4. Y tan “cálida” :-)

    Traducción al vuelo de la respuesta de Lubos:

    Hace como un día que escuché por primera vez el nombre de “Marcelo Gleiser”. Un lector de TRF (The Reference Frame, el blog de Lubos Motl) me preguntó acerca de un nuevo libro que tira fango sobre la Fïsica de alta energía.

    No lo he leído y no voy a hacerlo. Ya he sobrepasado mi cuota de lectura de basuras similares en muchos órdenes de magnitud.

    Y hoy, encima veo a este tipo promocionando el resultado de su “trabajo”. No es sorprendente de que el centro de atención de esa cámara de resonancia de pirados, “Socialistas En Pelotas” (nota: en el texto original, hace referencia a la página de la revista New Scientist, la cual menciona sarcásticamente como Nude Socialist, en un juego de palabras) dé espacio a este caballero:

    Al comienzo, podemos leer la misma historia “pegajosa” que hemos oído antes de Lee Smolin. Gleiser nos cuenta que, hace quince años, él también estuvo trabajando en una teoría unificada, como Smolin. Lamentablemente, el registro de publicaciones muestra que su trabajo en teorías unificadas no ha conducido a resultados sustanciales . Y 19 menciones por publicación está bastante mal: esto es un método de recolectar menciones como “ruido”.

    Siguiendo con los párrafos de la diatraba de Gleiser en “Socialistas En Pelotas”, están dedicados a una mezcla incoherente de hechos y especulaciones sobre los cambios de opinión en teorías unificadas (y Dios) a través de la historia de la Ciencia.

    Pero rápidamente, Gleiser va su “conclusión” principal. Dice que la simetría izquierda-derecha y la simetría de carga conjugada (y CP) están rotas, así que eso significa que todas las simetrías deben estar rotas, y que su fractura es vital para toda la vida, y esta ruptura vital implica que no puede existir ninguna teoría final. Adiós, teoría unificada.

    Desafortunadamente, cada una de estas tres conclusiones es completamente ilógica. Primero, algunas simetrías están rotas – C, P, CP, número de bariones – pero otras son exactas – CPT, simetría rotacional, electromagnética U(1), simetría (local) de Lorentz. Es manifiestamente equivocado argumentar que “todas las simetrías están rotas” o son “imperfectas”.

    Segundo, algunas simetrías son beneficiosas para algunas formas de vida, mientras que otras son dañinas para esas formas de vida, pero beneficiosas para otras. La conservación de la carga protege a todos los animales contra la ionización espontánea – así que una simetría puede ser buena para la vida. La violación de la CP conduce a algunos decaimientos específicos que pueden incrementar la tasa de cáncer – así que la ruptura de simetría puede ser mala para la vida. Por supuesto, encontraríamos también otras simetrías exactas que son malas para la vida y simetrías rotas (como la simetría electrodébil) que son buenas y esenciales para la vida. Existen todas las combinaciones. La afirmanción de que “la ruptura de simetria siempre es buena para la vida” es simplemente equivocada.

    Tercero, incluso si fuera correcto que todas las simetrías están rotas, y que dicha rupturas fueran vitales para la vida, eso no conllevaría a que no se pudiera encontrar una teoría unificada final de toda la materia y las interacciones. Una cosa no tiene que ver con la otra. Podemos proponer, buscar y comprobar teorías con simetrias sin romper, al igual que con simetrías rotas.

    De hecho, es muy importante darse cuenta que una simetría con una ruptura espontánea es igualmente hermosa que una teoría donde la misma simetría no está rota: sólo es una solución diferente de la misma teoría, ¡ así que la teoría no puede ser menos bonita ! Una persona no experta con frecuencia confunde estos aspectos, pero es mucho peor que un autoproclamado físico sea igual de ignorante.

    Este tipo es claramente un idiota. La mayoría de los comentaristas de “Socialistas en Pelotas” están de acuerdo en que es otro ejemplo de la fábula de la zorra y las uvas: la zorra intentó alcanzar tres uvas, no pudo, y entonces decidió que estaban agrias (nota: en España la fábula habla de uvas inmaduras, verdes). Igual que Smolin, Gleiser afirma que debido a que él ha fracasado como individuo, toda la física tiene que fracasar también.

    Original en el blog “The Reference Frame” de Lubos Motl:

    http://motls.blogspot.com/2010/05/marcelo-gleiser-tear-at-edge-of.html

    SalU2

    • Ozzybulla

      Creo que el artículo tiene dos planos: el que mas polémica y desvio de lo fundamental ocasiona es el del recuento del estado de la cuestión en la física, que me parece es el plano débil y a veces gratuito -como cuando salta del protón a las cuerdas y dejando a los quarks en el limbo, solo como un ejemplo.

      Pero no quita que plantea algo que muchas veces se da por sentado, y que desgraciadamente se pierde en un vano intento de mostrar una cierta erudición. Me refiero al hecho de que toda la investigación, en cualquiera de sus rumbos, que busque una teoría del todo parte de un hecho no comprobado: el que existe ese orden absoluto que subyace la realidad, el universo. Permanentemente, cuando se refiere al tema, el mismo Ed Witten asume que la supersimetría es una presunción.

      Ahora; no veo, como el malvado Lubos, que nuestro “aparecido” niegue la supersimetría; solo llega a decir que es un supuesto y nada garantiza que ésta exista y gobierne. No sería pues aquella zorra, sino solo una que busca alcanzar las uvas sin tener certeza de si están buenas o agrias.

      Me parece que entender que se portula aquella negación se debe a que el paper está cruzado en permanencia por una perogrullada; por algo que ya los filósofos griegos tenían claro: cada respuesta nos traerá nuevas preguntas. Si mañana el LHC detecta el bosón de Higgs y el gravitón escapándose de nuestra brana para pasar a otro multiverso nos abrirá miles de nuevas interrogantes justamente debido al salto enorme que tendrá el camino hacia una sola física que nos sirva para todo.

  5. roberto baz

    Bueno, todo esto está muy bien, pero, ¿qué pasaría si la teoría de la relatividad y otras muchas fueran el equivalente de una teoría real? Me explico. La teoría de la relatividad explica muchas cosas, pero otras muchas no, por lo tanto y dado lo estancado de la física, ¿no cabe pensar que puede haber algún error?

    • ¿Quién ha dicho que la teoría de la Relatividad General aspira a explicar todo? Ni siquiera explica mucha cosas; básicamente explica sólo un par de cosas, que son las que tiene que explicar. Y por cierto, lo hace muy bien.

      Y en general, la física no responde a todas las preguntas; eso no sería ciencia, sería religión. Pero estoy seguro que, aunque tú no eres capaz de responder a todas las preguntas que te hace tu hijo, le das una visión del mundo bastante completa y nadie pone en duda tu valía como padre.

      SalU2

      • roberto baz

        Se que intenta explicar las cosas que tiene que explicar, lo que yo digo , es qué pasaría si estuviera equivocada?, si no puede ser debido a la convicción que tenemos de que realmente es cierta, el hecho de que la física se encuentre estancada y se nos haga imposible encontrar la teoría de la unificación.

        • Bueno, yo no sé si la física actual está estancada. De hecho, creo que durante el siglo XX se han producido avances y deescubrimientos en física a un ritmo mucho mayor que en los dos siglo anteriores.

          Puede dar la sensación de estancamiento quizás porque, desde hace unas décadas, la física se ha puesto unas metas muy ambiciosas; describir todas las interacciones y partículas fundamentales en una sola teoría. Quizás estamos más lejos de lo que pensábamos de tan ambicioso objetivo. Pero en los últimos años se han hecho descubrimientos importantes; por ejemplo, que la expansión cósmica se acelera, o que los neutrinos tienen masa.

          Si hay teorías actuales que están equivocadas, podría ser en algunos aspectos o detalles, pero en lo fundamental no lo creo. Las teorías actuales se sustentan en anteriores ampliamente confirmadas, y han sido contrastadas mediante verificación experimental hasta el aburrimiento; es el caso por ejemplo de las dos teorías pilares de nuestro conocimiento del Universo, la Relatividad General (y Especial) y el Modelo Estándar de Partículas (hijo predilecto de la Mecánica Cuántica).

          Que mejor verificación que, en el momento en que lees este mensaje, lo estás haciendo en gran parte gracias al conocimiento aportado por estas dos teorías, cuyos frutos tecnológicos son cosas como la electrónica digital y los integrados, las redes como Internet y un largo etcétera. Si estas teorías estuvieran equivocadas, hay cosas como la telefonía móvil o un GPS que no funcionarían como lo hacen.

          A pesar de tener la certeza de que estas teorías son fundamentalmente correctas, no lo explican todo y puede que en el futuro haya que ampliarlas, corregirlas, modificarlas. No será la primera vez que eso pasa, ni la última. No hay motivo de alarma, la Ciencia tiene sus mecanismos para ello.

          SalU2

  6. Isidoro

    Yo creo una falta de respeto típica del puto ego de los físicos y científicos que diga que este tío por pensar que no hay una teoría del todo sea idiota…la verdad es que yo creo que jamás se alcanzará a ninguna teoría del todo lo mismo que jamás se llega al final de un fractal. Sobre esa teoría del todo se sabe lo mismo que hace 10 siglos: nada, solo conocemos miles de piezas y cada vez que hay un nuevo descubrimiento en física de partículas, cuántica o lo que sea, sólo se añaden más piezas que nadie sabe conectar….cada vez que se mira con más detalle, aparecen más y más elementos de la realidad que nadie esperaba que estuviesen ahí, menos esa teoría del todo. Ojalá la encontrasen, claro que si, pero ¿por qué hay que criticar a alguien que piensa que no es posible?. Yo no tengo profundos conocimientos de fisica, eso está claro, pero leo mucho sobre estos temas porque me apasionan y desde mi humilde opinión tampoco creo que necesariamente tenga que haber ninguna teoría del todo

    • Amigo mío, cada vez que encontramos un nuevo conocimiento, un nuevo saber, lo único que hemos conseguido es la posibilidad de formular nuevas preguntas que antes de tal conocimiento ni sabíamos hacer.

      Cada nuevo conocimiento es como una llave que nos habre una puerta detrás de la cual existen los ingredientes (conocimientos) que nos permiten formular otras preguntas nuevas.

      ¡Siempre tendremos cuestiones desconocidas! ¡Secretos que desvelar! ¡Misterios que requerirán que descorramos el velo de sus profundos escondrijos para poder saber!

      Nuestra curiosidad nos llevará siempre hacia adelante y, de seguro que, cada vez sabremos más cosas del Universo y de la Naturaleza que nos irá posibilitando un conocimiento mayor pero siempre, ¡será insufiente!

      Nunca podemos saberlo todo sobre todo. ¡Menos mal! ya que, de ser así, se nos echaría encima la decadencia, mientras que, el no saberlo todo, incentiva nuestra curiosidad, agudiza nuestro ingenio y abre nuestras mentes hacia nuevas ideas, nuevas formas, nuevos mundos y…nuevos universos.

      Saludos.

  7. Isidoro

    Sobre lo que he leido acerca de la Teoría de cuerdas, la Teoría M, las branas….acaso solucionan algo? nunca se llega a un final en el que se diga….chim ponn..y aqui acaba……Cuerdas, multiversos, branas que chocan, la Tierra sobre unos pilares eternos que descansan encima de una tortuga gigante que nada sobre un océano cósmico que se sustenta a su vez sobre el lomo de un elefante…¿qué diferencia hay? No lo veo, y si para explicarlo necesitan inventarse unas matemáticas que sólo entienden (o eso dicen) dos tipos en todo el planeta es que jamás habrá un final……Aun así creo que lo interesante es la búsqueda, no centrarse en encontrar ninguna teoría del todo, por eso me da coraje lo que dice Lubos…que cada uno saque sus propias conclusiones….chiste de física: “para calcular la forma o volúmen de un bóvido supongamos una vaca ideal de forma esférica….”

  8. Lubos añade en sus comentarios esto:

    Your “skeptics” terminology is bizarre. I think that these people are alarmists, permanently suggesting that modern civilization, science, and technology don’t work, are in “trouble”, and have to be dramatically altered. More importantly, they want to replace solid hard science by vague philosophical preconceptions and superficial brainwashing in the media.

    Traducido:

    Tu terminología de “escéptico” es bizarra. Yo creo que esa gente son alarmistas, sugiriendo permanentemente que la civilización moderna, la ciencia y la tecnología no funcionan, están en “problemas” y tiene que ser cambiadas de forma dramática. Y mucho más importante, éstos quieren sustituir la ciencia sólida por vagos prejuicios filosóficos y el lavado de cerebros superficial de los medios de comunicación.

    SalU2

  9. A ver Isidoro, la teoría del todo a la que aspiran los físicos se denomina asi por que unificaría las 4 fuerzas que existen en el universo y por tanto unificaría las 2 teorías que rigen la física a nivel fundamental: la mc y la rg. Con esto se podría explicar cualquier interacción física a nivel fundamental por esto se la denomina la teoría del todo. Esto no quiere decir que esta teoría pudiese explicar todo: interacciones complejas como las que se dan en biología, neurología, meteorología o sistemas caóticos por ejemplo no serían explicables por la teoría directamente por ello quizás la frase “teoría del todo” no es totalmente adecuada. Se puede criticar la existencia de una teoría del todo (como unificación de las fuerzas fundamentales) pero para ello hay que dar argumentos más o menos consistentes no utilizar argumentos inocentes (y además falsos) propios de un aficionado más que de un físico profesional como hace el tal Marcelo. Utilizar argumentos del tipo “nunca podremos alcanzar la teoría del todo porque nuestros instrumentos tienen límites” o “nuestro universo es imperfecto puesto que está lleno de simetrías rotas y por eso no puede llegar a ser comprendido” no demuestran ni muchísimo menos que no sea posible conseguir una teoría de la gravedad cuántica o una teoría del todo. Todo esto viniendo de un físico si parece indicar cierto grado de frustración respecto a su periodo como investigador como dice Lubos y por todo esto lo tacha de idiota (con su diplomacia habitual :D ). No porque diga que no se puede alcanzar una teoría del todo sino porque sus argumentos son idiotas. Esto no quiere decir que las supercuerdas no estén en apuros: predecir unos 10exp500 (creo) posibles universos con distintas energías de vacío y su falta de predicciones comprobables son una mala señal.
    De todas formas, personalmente opino que sería extrañísimo que un edificio matemático tan imponente y que logra incluir todas las partículas y interacciones conocidas no tuviese nada que ver con el mundo físico. Probablemente necesitemos nuevas herramientas matemáticas, creo que los límites de la física aunque probablemente existan están mucho más lejos de lo que muchos creen.

    • Totalmente de acuerdo amigo Planck. Una cosa que me llama la atención de la Teoría de cuerdas es que, cuando se están desarrolando sus ecuaciones, sin que nadie las llame, como por arte de magia, allí emergen las ecuaciones de campo de la Relatividad General de Einstein que, ¡maravilla!, subyacen dentro de esa avanzada teoría. ¿Por qué será? Creo que es una pista de que estamos en el buen camino y de que es una teoría que se adelantó a su tiempo como dicen Wittem.

      Has cerrado el comentario con mucha fuerza:

      “De todas formas, personalmente opino que sería extrañísimo que un edificio matemático tan imponente y que logra incluir todas las partículas y interacciones conocidas no tuviese nada que ver con el mundo físico. Probablemente necesitemos nuevas herramientas matemáticas, creo que los límites de la física aunque probablemente existan están mucho más lejos de lo que muchos creen.”

      Si nos preguntamos: ¿Cuáles son los límites de la teoría cuántica de Planck y de la teoría de la relatividad general de Einstein?

      Afortunadamente, hay una respuesta simple y las unidades de Planck nos dicen cuales son esos limites, o, dicho de otra manera, el nivel de sabiduría al que hemos podido llegar y que, de momento, no sabemos como superar. Llevamos cerca de un siglo atados a teorías que deben ser ampliadas, ya que, necesitamos llegar más lejos en el conocimiento de la Naturaleza.

      Aunque una suposición matemática esencial grabada en las ecuaciones de campo de la Relatividad General es que el espacio y el tiempo pueden ser subdivididos hasta el infinito, la naturaleza cuántica de la materia nos impone otra realidad de la cual posiblemente ya desde 1899 se había percatado el científico alemán Max Planck cuando introdujo su propuesta para el uso de un nuevo sistema de unidades conocidas como unidades naturales, unidades de medición diseñadas de modo tal que ciertas constantes físicas fundamentales sean utilizadas como unidades fundamentales en lugar de las unidades convencionales para longitud, masa y tiempo creadas arbitrariamente por el hombre.

      Supongamos que tomamos toda la masa del Universo visible y determinamos su longitud de onda cuántica. Podemos preguntarnos en qué momento ésta longitud de onda cuántica del Universo visible superará su tamaño. La respuesta es: cuando el Universo sea más pequeño en tamaño que la longitud de Planck, es decir, 10-33 centímetros, más joven que el tiempo de Planck, 10-43 segundos y supere la temperatura de Planck de 1032 grados. Las unidades de Planck marcan la frontera de aplicación de nuestras teorías actuales.

      Para comprender en que se parece el mundo a una escala menor que la longitud de Planck tenemos que comprender plenamente cómo se entrelaza la incertidumbre cuántica con la gravedad. Para entender lo que podría haber sucedido cerca del suceso que estamos tentados a llamar el principio del Universo, o el comienzo del tiempo, tenemos que penetrar la barrera de Planck. Las constantes de la Naturaleza marcan las fronteras de nuestro conocimiento existente y nos dejan al descubierto los límites de nuestras teorías.

      En los intentos más recientes de crear una teoría nueva para describir la Naturaleza cuántica de la gravedad ha emergido un nuevo significado para las unidades naturales de Planck. Parece que el concepto al que llamamos “información” tiene un profundo significado en el Universo. Estamos habituados a vivir en lo que llamamos “la edad de la información”. La información puede ser empaquetada en formas electrónicas, enviadas rápidamente y recibidas con más facilidad que nunca antes.

      Los tiempos cambian y la manera de informar también, lejos nos queda ya aquellos toscos aparatos impresores del pasado, ahora, en espacios muy reducidos, tenemos guardada más información que antes había en una colección de libros.

      Los límites últimos que podemos esperar para el almacenamiento y los ritmos de procesamiento de la información están impuestos por las constantes de la naturaleza. En 1.981, el físico israelí, Jacob Bekenstein, hizo una predicción inusual que estaba inspirada en su estudio de los agujeros negros. Calculó que hay una cantidad máxima de información que puede almacenarse dentro de cualquier volumen.

      Esto no debería sorprendernos. Lo que debería hacerlo es que el valor máximo está precisamente determinado por el área de la superficie que rodea al volumen, y no por el propio volumen. El número máximo de bits de información que puede almacenarse en un volumen viene dado precisamente por el cómputo de su área superficial en unidades de Planck.

      Supongamos que la región es esférica. Entonces su área superficial es precisamente proporcional al cuadrado de su radio, mientras que el área de Planck es proporcional a la longitud de Planck al cuadrado, 10-66 cm2. Esto es muchísimo mayor que cualquier capacidad de almacenamiento de información producida hasta ahora. Asimismo, hay un límite último sobre el ritmo de procesamiento de información que viene impuesto por las constantes de la naturaleza.

      No debemos descartar la posibilidad de que, seamos capaces de utilizar las unidades de Planck-Stoney para clasificar todo el abanico de estructuras que vemos en el Universo, desde el mundo de las partículas elementales hasta las más grandes estructuras astronómicas.

      Este fenómeno se puede representar en un gráfico que se cree la escala logarítmica de tamaño desde el átomo a las galaxias. Todas las estructuras del Universo existen porque son el equilibrio de fuerzas dispares y competidoras que se detienen o compensan las unas a las otras, la atracción (Expansión) y la repulsión (contracción). Ese es el equilibrio de las estrellas donde la repulsión termonuclear tiende a expandirla y la atracción (contracción) de su propia masa tiende a comprimirla, así, el resultado es la estabilidad de la estrella.

      En el caso del planeta Tierra, hay un equilibrio entre la fuerza atractiva de la gravedad y la repulsión atómica que aparece cuando los átomos se comprimen demasiado juntos. Todos estos equilibrios pueden expresarse aproximadamente en términos de dos números puros creados a partir de las constantes e, ћ, c, G y mprotón.

      Lo único que cuenta en la definición del mundo son los valores de las constantes adimensionales de la Naturaleza (así lo creían Einstein y Planck). Si se duplica el valor de todas las masas, no se puede llegar a saber porque todos los números puros definidos por las razones de cualquier par de masas son invariables.

      Es un gran mérito por nuestra parte que, nuestras mentes, puedan haber accedido a ese mundo mágico de la Naturaleza para saber ver primero y desentrañar después, esos números puros y adimensionales que nos hablan de las constantes fundamentales que hacen que nuestro Universo sea como lo podemos observar.

      Y, e la misma manera, espero que algún día (lejos aún en el futuro), se puedan conseguir teorías que, como las de cuerdas, nos lleven a conseguir la comprensión del mundo físico, de la Naturaleza y de las razones que tiene ésta para que las cosas sean tal como las podemos observar y tal como las vamos descubriendo que son y no de otra manera.

      Simplemente se trata de que nuestro Universo es como es y no de otra manera y, nuestro empeño será, desvelar (dentro de nuestras posibilidades) desvelar todas aquellas incognitas que, de momento, no podemos explicar.

      Los físicos han demostrado que el valor de alfa (la constante de estructura fina) es el que tiene que ser para que exista un Universo como el nuestro. De hecho, si alfa variara apenas un poco (menos del 5%), el carbono no se produciría en los hornos estelares y, nosotros, no estaríamos aquí para comentar sobre estas cuestiones, ya que, los elementos que nos forman, se crearon en los hornos nucleares de las estrellas.

      Un saludo cordial

  10. Me gustó el artículo, cómo nos debatimos entre lo que sabemos, lo que queremos saber, lo que las cosas son, lo que nos gustaría que fuera y el anhelo de la Belleza.

    Gracias por la traducción Kanijo

  11. Yo en general estoy de acuerdo con los argumentos de Lubos. Pero entiendo que su beligerancia o su militancia “cuerdista” puede resultar molesta. Y aunque no lo disculpo, entiendo perfectamente el hartazgo de Lubos a la hora de tener que bregar con tanto cantamañanas y charlatanes de feria que aparecen en Internet y en ciertos ambientes de la física.

    SalU2

  12. de casualidad, en el último post hablé del tema:
    “la realidad es todo lo que existe (todo lo que existe es una redundancia) pero solo una parte es pensable.”

    http://elrastaqueespecula.blogspot.com/2010/05/el-materialismo-el-cerebro-y-la-ciencia.html

  13. Yahve

    ¡¡¡Que poco se!!!!

  14. rscosa

    Desde el momento que la estadistica y la teoria de probabilidad entra en ‘juego’ me resulta dificil de creer que hay una ‘teoria del todo’.

  15. Japanimeku

    El problema de la “teoría del todo” es cuanto duraría, fácilmente por nuestro enigmático cerebro que no “soportaría” que todo ya ese concluido, ya dijo un científico que lo ultimo probablemente que conoceremos es a nosotros mismos, un comentario muy sabio de por cierto, por lo mismo si no podemos conocernos a nosotros mismos difícilmente podremos decir que una adecuada teoría unificadora será para siempre, el cerebro se engaña para sobrevivir, es tan misterioso que una teoría del todo, con el tiempo solo traería que no habría mas descubrimiento mas innovacion,etc y esto se reduciría a una nueva teoría a plantear, sobre todo en el campo de la física y su complejidad. El universo no necesariamente es el “imperfecto” lo es nuestro cerebro, es el que impone y dispone de que estas teorías sean una “realidad”.

  16. Como ha dicho Plank en un comentario anterior, no hay que tomar al pie de la letra lo de la teoría del todo. ¿Qué significa entonces?

    La Teoría del Todo o Teoría Global Unificada (GUT) sería una teoría que englobaría a las cuatro fuerzas fundamentales y las partículas de la materia conocida que conforman el Universo. Sería conocer los mecanismos básicos del Universo, nada más.

    Sería un paso formidable en el conocimiento de la naturaleza. Pero dicha teoría no significaría que, una vez concluída, no quedaría nada más por saber. Existen infinidad de detalles que seguiríamos ignorando y que harían que la investigación científica tuviera que continuar. Además, sería una teoría sobre lo que sabemos actualmente del Universo; eso no significa que el día de mañana no se descubran nuevas partículas o nuevas fuerzas que obligarían a revisar la teoría.

    Así que tranquilos, que con GUT o sin ella, la diversión está garantizada ;-)

    SalU2

  17. Yo no estoy de acuerdo con el autor del texto, en absoluto. Quizá los términos ‘Gran Teoría Unificada’ dan al concepto cierto aire gnóstico o místico, pero como seres humanos que seguimos un progreso, tanto físico como intelectual, nuestro cometido es encontrar respuestas.

    Quizá la física funciona de manera distinta a escalas diferentes, así lo hacen también las matemáticas, sobre todo en el ámbito probabilístico (oh, perdón, olvidamos la naturaleza probabilista de la mecánica cuántica) pero no por ello debemos cesar en el intento de relacionar las escalas ‘grandes’ con las ‘pequeñas’.

    No es una labor religiosa, es una labor que, gracias a los avances tecnológicos, se puede llevar al laboratorio.

  18. Hola, hay un cientifico ya desaparecido que concibio una teoria con la cual pudo unificar todo… vale la pena que la revisen, es la teoria sintergica de jacobo grinberg. sus experimentos y descubrimientos asombran a cualquiera… por lo mismo, este personaje lo desaparecieron…. Jacobo Grinberg.

  19. ¿Tú eres German Garza no? El que escribió esto hace 6 meses:

    “pero la fisica cuantica, encontro a DIOS, pense, la ciencia encontro a DIOS, a chinga, y cuando piensas que lo has descubierto a todo, me econtre con una aprticulas teoria, “Teoria Sintergica” de Jacobo Grinberg, cientifico mexicano desaparecido. y cuando empeze a descubrir como funciona la realidad, el cosmos, la vida y la religion, todo toma sentido. y es cuando uno siente ese extasis……”

    Sin comentarios. :-)

    SalU2

    • Francisco Ruiz V.

      Sagutxo… ¿siempre te tomas la molestia de contestar al spam? (como ese que menciona a grinberg)

      Se llama spam, correo basura o sms basura a los mensajes no solicitados, no deseados o de remitente desconocido

      FRV

      • Si, santa paciencia. Este además no es desconocido, es un “místico” que aparece de vez en cuando, con su mesías particular (Grinberg). Mira:

        http://www.cienciakanija.com/2009/11/09/te-echamos-de-menos-carl/comment-page-1/#comment-19722

        SalU2

        • Rompetechos

          Tu santa paciencia… o que hay algo que no funciona bien en ti… deberias pensarlo. Ese constante afán de lucha contra tus demonios, no lo comprendo. En todo caso, para escribir un lacónico ‘sin comentarios’ no entiendo la molestia… de veras que no la entiendo. ¿pretendes demostrar algo quizás?

          • Sagutxo

            Rompetechos, ya sé que hay muchas cosas que no comprendes. Yo también te quiero :D

            SalU2

          • Hombre ya esta aqui nuestro amigo rompetechos alias “el psicólogo” :D ya que veo que no comprendes el por qué del comentario de Sagutxo voy a tomarme la libertad de intentar explicártelo de forma muy breve: de vez en cuando entra a comentar una noticia un “místico” (o también se pueden denominar como divinos, esotéricos, iluminados, etc) que “utilizan” el antiintuitivo mundo de la mc para tratar de explicar sus irracionales creencias (dioses, fantasmas, seres de otras dimensiones, electroduendes o entes que llegan de “raticulín”) y claro como es lógico las respuestas que encuentran en los comentarios y en las traducciones científicas no son de su agrado. No criticamos las creencias de cada uno criticamos ese afán imposible de tratar de encontrar en la ciencia algo que justifique sus irracionales creencias. No se si ahora lo has entendido.
            Un saludo.

    • si, yo escribi eso carnal

  20. mackenzie

    No obstante la búsqueda de tantas mentes privilegiadas no debería subestimarse, pues probablemente hayan pasado por las mismas reflexiones mucho antes que nosotros.

    Personalmente me muestro optimista con la Teoría de la Unificación, basándome simplemente en la “compleja sencillez” del Universo. Es más, voy a atreverme a sugerir que para el 2050 se habrá desarrollado y confirmado la Teoría del Todo, y si no al tiempo…

  21. Jurl

    Ais… lamento haberme perdido éste xD

    No, definitivamente nada de teorías del todo… Hawking definitivamente también es más películas que yo xDD

  22. [...] El universo imperfecto: Adiós, teoría del todo [...]

  23. mvr1981

    El universo es su propia ecuación.
    Para que exista una teoría del todo tendríamos que ser capaces de reproducir al propio universo.
    Ni siquiera siendo dios, ya que si fuéramos dios, como nos incluiríamos en la ecuación?…

  24. Albert

    Todo lo q se diga luego de Einstein es una completa estupidez sin fundamentos…….Albert Einstein el mejor físico de todos los tiempos

  25. JOE

    Justamente las leyes fisicas son explicaciones aproximadas de alguna realidad aun no conocida y talvez inalcansable, ahi está justamente la pregunta. Las leyes nos dan el porque de lo que conocemos hasta el momento, pero que da el porque a las leyes fisicas, de las constantes fisicas o, dichos de otra forma , a los principios de la física.
    Experimentando, encerrados aqui en un pedacito del universo que es la tierra, no podemos dar buenos resultados con respecto a la inmensidad del universo. No podemos saber si el postulado de relatividad de Einstein es correcto, no podemos saber si la constante de gravedad es la misma en todas partes del universo, no podriamos saber si la velocidad del luz es la misma en otras galaxias muy lejanas.
    Digo esto dado que estos conociementos comenzaron como teorías, dichos de otra forma especulaciones, y fueron probados por experimentos restringidos aqui al la tierra y ademas se sabe por el mismo metodo cientificoo que ningun conmocimiento experimental es absoluto.
    Nosotrros estamos confiados en creencias que nos dan aproximaciones pero no nos dan la completa realidad-Es asi, la ciencia se basa en creencias no sabemos el porque exacto de estas.Si nos preguntan porque el espacio tiene 4 dimensiones una temporal y otras espaciales , los mas expertos no lo sabran dado que dentro de la teoria de la relatividad no existe la explicacion de esto y cualquiera simplemente responderá: no losé, talvez por que Einstein lo dijo.
    Algo parecido a lo que los religiosos decian: es asi por quie Aristoteles lo dijo; cuando ellos hablaban con Galileo Galilei.

    • Señor Joe:

      ¡Dice usted unas cosas!

      “No podemos saber si el postulado de relatividad de Einstein es correcto, no podemos saber si la constante de gravedad es la misma en todas partes del universo, no podriamos saber si la velocidad del luz es la misma en otras galaxias muy lejanas.”

      Una cosa es que las teorías sean aproximadas a la realidad y otra muy distinta que, el Universo sea aquí diferente al Universo de allí. Es decir, que no en todas las regiones del Universo, el comportamiento de las leyes fundamentales o las constantes son iguales. ¿Ha pensado usted en la porquería de universo que sería ese?

      Por otra parte, tampoco se ha explicado bien en:

      “Nosotrros estamos confiados en creencias que nos dan aproximaciones pero no nos dan la completa realidad-Es asi, la ciencia se basa en creencias no sabemos el porque exacto de estas”

      La ciencia nunca podrá estar basada en creencias sino que, precisamente, difiere de la religión, en que todo lo que damos por sentado ha sido comprobado experimentalmente una y mil veces, por métodos distintos, en lugares diferentes y por una variedad de científico que no dejen lugar a la menor duda de la “realidad” del experimento (la exactitud dependerá de los aparatos de medición).

      Precisamente podemos saber lo poco que sabemos gracias a que, el Universo, es igual en todas partes por muy alejadas que puedan estar.

      Así que… en contra de lo que dice:

      “Experimentando, encerrados aqui en un pedacito del universo que es la tierra, no podemos dar buenos resultados con respecto a la inmensidad del universo.”

      A pesar de estar confinados aquí en un “pedacito de universo” SÍ que podemos saber sobre esos fenómenos naturales y, los resultados, dependeran de los aparatos con los que podamos hacer las mediciones que, efectivamente, pueden ser aproximadas.

      Por otra parte, dice:

      “Si nos preguntan porque el espacio tiene 4 dimensiones una temporal y otras espaciales , los mas expertos no lo sabran dado que dentro de la teoria de la relatividad no existe la explicacion de esto y cualquiera simplemente responderá: no losé, talvez por que Einstein lo dijo.”

      Amigo mío, si nos hacen esa pregunta, sí que lo sabemos contestar y, la respuesta es muy simple: Porque las podemos medir. Si se refiere al origen de esas cuatro dimensiones y de por qué no tiene 5 o 10, eso es otra cuestión que sería como preguntar por qué nuestro universo es tan grande, o, por qué evolucionó de la manera que lo hizo y no de otra. Preguntas que nadie podrá contestar nunca.

      Está claro que la Ciencia no es igual que la Religión y las cosas tampoco son como dijo este o aquel sabio, ya que, ellos, los sabios, se equivocaban con frecuencia y, hemos podido ir viendo con el transcurrir del tiempo que, sus postulados han ido siendo modificados para mejor…¡la ciencia!

      Que nuestra “realidad” puede ser distinta de la Realidad, seguro, precisamente por eso existe la Ciencia que trata de sacarnos de nuestros errores y llevarnos al buen camino de comprender la Naruraleza tal como es y no como creemos que es.

      Nuestro cerebro, el ordenador que todos llevamos con nosotros, archiva los datos que les son enviados por nuestros sentidos que siente, observa y experimenta lo que en el mundo pasa. La cuestión es que, nuestros sentidos, distan mucho de ser perfectos y lo que captan, puede estar alejado de la realidad del mundo que nos rodea que no siempre podemos percibir de manera literal y perfecta. Así, tenemos una concepción del mundo que, en reralidad, es “nuestra concepción del mundo” y que, no siempre, reflejará al mundo tal como éste es.

      Las teorías comienzan siendo aproximaciones de esa realidad que tratamos de desvelar y, poco a poco, vamos puliéndolas para que, con el paso del tiempo y a medida que encontramos las discrepancias, las vayamos perfeccionando. Así ha sido siempre y las teorías de Newton y Einstein son el mejor ejemplo.

      No se trata de igualar o comparar la Ciencia con la Religión que, como sabemos, toman caminos divergentes: La una se guía por la certeza de tocar, experimentar, observar, comprobar…y, la otra, simplemente es cuestión de fe.

      Dejemos a la Ciencia en su justo lugar y, también dejemos que nosotros, aunque confinados en este terón de tieera y agua, podamos seguir gozando de cierta capacidad para poder discernir que, las leyes fundamentales del Universo son las mismas aquí que allí.

      Un saludo cordial.

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