¿Qué es la materia?

"Cualquiera que no esté impactado con la teoría cuántica no la ha entendido."(Niels Bohr)

Si alguien nos pregunta qué creemos que es la materia, es evidente que todos tenemos una idea mental más o menos inefable (casi instintiva) sobre cierta variedad de sustancias tangibles que dan soporte a todo el mundo que nos rodea. Puede que venga a nuestra imaginación esa imagen del átomo como una esfera central rodeada por otros cuerpecitos que lo orbitan y, los más informados, podrán reconocer esa sustancia central como el núcleo y los cuerpos que orbitan como electrones. Luego, nos dirán, estos átomos se unen unos a otros mediante potenciales para formar moléculas y éstas conforman luego grandes cuerpos macroscópicos mediante otra posterior unión.

Así pues, una primera respuesta podría ser que la materia es un conjunto de partículas subatómicas indivisibles que conforman átomos, moléculas, y que sustentan grosso modo todo el mundo que nos rodea. O, en otras palabras, que todo objeto material se reduce en último término a estos átomos compuestos por partículas moviéndose por entre un espacio vacío. Huelga decir que la base de esta idea se remonta nada menos que a los primeros pensadores de la filosofía Griega, destacando la propuesta del presocrático Demócrito.

El que esté un poco más formado en este tema podría incluso reconocer que son sólo 3 las partículas que forman todo lo que vemos a nuestro alrededor: en concreto protones y neutrones (conformando el núcleo) y electrones orbitando este núcleo cual Luna girando alrededor de la Tierra. Los más curiosos también sabrán que protones y neutrones a su vez se componen de otras partículas más pequeñas llamadas quarks y que por tanto todo objeto con que nos topemos en nuestro día a día lo conforman simplemente un aglomerado de quarks up y quarks down ("confinados en un núcleo central"), y electrones orbitando dicho núcleo.

El que tenga algún tipo de estudio superior en alguna rama científica (o el que sea extremadamente curioso) también reconocerá que esa "órbita" del electrón alrededor del núcleo es metafórica, y que la mecánica cuántica nos indica que más bien el electrón se encuentra en un estado difuso de estados superpuestos conformando una especie de niebla de probabilidad (algo así como si la Luna no girase realmente la Tierra, sino que estuviese al mismo tiempo en todas las posiciones energéticamente permitidas dado el potencial gravitatorio).

Sin embargo, y a pesar de todas las aproximaciones que llevamos hechas, resulta que la materia realmente no es nada de todo lo dicho arriba. La física moderna posterior a los años 30 del pasado siglo avanzó mucho más el asunto, pero no obstante la divulgación científica tradicional permanece varada en una explicación anterior a este periodo. Es decir, que lo que hemos comentado arriba (con excepción del concepto de quark) es simplemente lo que decía la física tras la revolución del primer par de décadas del siglo XX, y lo que suelen contar los libros y documentales que tratan el tema. Pero hoy día, y pese a que no sea un conocimiento bien extendido entre el público no especialista, se comprende que lo dicho antes es una (mala) aproximación que apenas sí se mantiene si no es como mera metáfora.

¿Entonces?

Pues entonces resulta que las partículas no son sustancias de naturaleza independiente, y resulta que no se mueven por entre el vacío...puesto que el concepto de verdadero vacío no existe como tal. Se dice en la jerga física que las partículas son en realidad excitaciones de un campo cuántico. Y es cierto que el hecho de utilizar estos "palabros" es precisamente lo que normalmente detiene a la divulgación científica de ir mucho más allá del concepto tradicional de átomo, pero vamos a intentar explicarlo a continuación de una manera sencilla y visual. No hay que tener miedo:

1) El concepto de campo simplemente hace referencia a las propiedades de cada posición del espacio. Un ejemplo de campo podría ser la temperatura de la cocina de tu casa. Cada posición de tu cocina tiene una temperatura distinta. En este caso la propiedad a determinar del campo es un único número (escalar) para cada posición: la temperatura. Se trata de un ejemplo de campo escalar (1 número es suficiente). Si hicieran falta más números para explicar un campo en cada posición espacial hablaríamos entonces de campo vectorial, un campo tensorial, etc. Y el hecho de que estos campos sean cuánticos simplemente significa que su dinámica (el modo en que se comporta) depende de las propiedades de la mecánica cuántica.

2) La física moderna nos cuenta que lo que en realidad existe (la sustancia básica) en el mundo no son partículas y vacío separándolas (i.e.; la vieja idea de Demócrito), sino campos como los arriba descritos. Estos campos esenciales son espacialmente infinitos e infinitesimales, llenando de este modo todo el espacio del Universo sin dejar hueco para un verdadero vacío. Cada campo es pues una especie de sustrato que se comporta como una colección infinitesimal de números que describen cada posición del espacio.

3) Existe como mínimo un campo cuántico por cada partícula conocida: así pues tenemos un campo para el electrón, el campo de Higgs, el campo del quark up, el campo del quark down, el campo del muón, etc.

4) Cada uno de estos campos se puede entender como si estuviesen compuestos por una infinidad de pequeños "muelles" unidos entre sí. De este modo podemos diferenciar dos tipos de "movimientos": el que hace cada muelle individual al vibrar (estirarse y contraerse a distinta velocidad), y el movimiento de traslación del conjunto de muelles conforme se alteran unos a otros mediante sus "impactos" (de manera similar a como una ola es el resultado ondulatorio de la agitación y vibración conjunta de cada molécula individual de agua).

5) Estos campos (los números que representan cada posición del espacio en realidad, como era el ejemplo de la temperatura de la cocina) presentan por lo tanto ondulaciones (cambios numéricos siguiendo funciones senoidales) que vibran a distinta intensidad, y que se trasladan por entre el espacio de manera similar a como el mar presenta olas de distintas alturas moviéndose a distinta velocidad por su superficie (aunque aquí como vemos lo que se mueve son valores numéricos siguiendo funciones matemáticas).

6) Pues bien: se entiende e interpreta desde la física (llevando quizás demasiado lejos a la metafórica) que la "altura" e intensidad de una onda dentro de un campo cuántico representa cuántas partículas del campo concreto existe en una posición concreta del espacio, mientras que la velocidad de traslación de dicha onda va a representar la energía (momento) que poseen estas partículas.

7) Y muy importante: una posición del espacio que no contenga ondulación alguna se dice que está en reposo (en su estado fundamental), pero que no está vacía. Es decir, que aunque NO existen partículas como tal puesto que no hay ondulaciones en el sentido del punto 6), sí que existe en cada posición infinitesimal del espacio esa sustancia (numérica) que conforma el propio campo y que aún en su estado fundamental presenta cierta vibración y potencial mínimo, remanente del principio de incertidumbre de la mecánica cuántica.

8) Las partículas de un cierto tipo son como vemos excitaciones ondulatorias del campo cuántico al que pertenecen, de manera que el sustrato y la sustancia del mundo no es la partícula en sí, sino esa especie de propiedad (numérica) ubicua que denominamos campo.

9) Finalmente comentar que los distintos campos interaccionan (se acoplan) entre sí dando como resultado lo que normalmente se conoce como fuerza. Es decir, que una fuerza no es ni más ni menos que el hecho de que una ondulación de cierto campo "tropezó" con una ondulación de otro campo distinto dando como resultado una perturbación que acaba modificando el estado de los campos implicados en el proceso.

10) El modo (probabilidad) en que los campos se acoplan entre sí (el resultado de las interacciones), además del modo en que las ondas de cada campo se mueven (su dinámica) vienen determinadas por las matemáticas de lo que se conoce como el modelo estándar de partículas. Estas matemáticas permiten determinar la fenomenología microscópica (calcular la manera en que los valores numéricos de los distintos campos van a variar) con una precisión de decenas de decimales.

Un ejemplo práctico.

Es posible que muchos hayan abandonado el artículo antes de llegar a este punto, pero para los valientes voy a terminar proponiendo un ejemplo práctico básico, metafórico y aproximado de lo que se mueve en realidad entre bambalinas en la base esencial de este mundo nuestro que todos pensamos conocer mejor de lo que en realidad es el caso:

Traslademonos por un segundo al LHC (Gran colisionador de hadrones del CERN). Allí en estos momentos es seguro que una partícula de quark acaba de chocar con otra partícula de quark dando como resultado la desaparición (aniquilación) de estas dos partículas que colisionan y la aparición (creación) de cientos de otras partículas en su lugar. Estas partículas generadas son de muchos tipos: electrones, positrones, fotones, muones, etc., y son medidas por los detectores del LHC. Hasta aquí la visión "tradicional". Veamos qué ocurre en realidad:

En realidad sabemos que lo ocurrido es que por entre el infinito campo cuántico del quarks, en la posición x (situada en el laboratorio del CERN) una ondulación excitada se movía, pongamos, hacia la derecha con una velocidad muy cercana a la de la luz c, mientras que en sentido opuesto otra ondulación del campo de quarks hacía lo mismo en la posición y. En cierto instante x se hizo casi igual a y, es decir; la posición de las ondulaciones excitadas fueron muy cercanas, y por tanto la probabilidad de interacción (acoplamiento) entre ciertos campos aumentó. Las matemáticas del modelo estándar permiten que de este estado inicial (dos "ondas" de quarks moviéndose con gran energía) se termine con una gran variedad de posibles estados finales (una infinidad de alternativas de hecho).

Cada estado final posible tras la colisión va a constituir una gigantesca combinación de estados cada uno de los cuales va a poseer cierto número de partículas moviéndose de diferentes maneras -velocidad-, y la única condición para que tal estado sea posible es que se cumplan las correspondientes leyes de conservación: energía, momento, carga, color, etc. Además, cada estado final posible va a poseer una cierta probabilidad resultado de la proporción entre las distintas constantes de acoplamiento.

En resumen: que tras el choque de las dos ondas del campo de quarks el Universo determinará un estado final concreto donde estas ondulaciones originales desaparecen, y en su lugar aparecen ondas excitadas en los campos de otras partículas distintas que se van a trasladar con una velocidad determinada siempre y cuando se cumplan las leyes de conservación: es decir, que por ejemplo los momentos (velocidades) de las ondas finales sumen lo mismo que el momento de las dos ondas iniciales, etc. La probabilidad para cada estado final por último va a estar determinada por una distribución que aparece como fruto de las propias matemáticas del modelo estándar. Así pues, aunque muchos estados finales serán los que cumplan las leyes de conservación, algunos serán más probables que otros debidos a ciertas constantes y parámetros de acoplamientos.

Estos parámetros del modelo estándar, por cierto, fueron colocados ad hoc; es decir, que fueron añadidos empíricamente a mano para que la distribución de probabilidad observada experimentalmente y la predicha teóricamente coincidieran (trampa, trampilla ;) ).

Último intento por simplificar.

Por si algún aventurero todavía continúa leyendo voy a intentar una vez más escenificar lo comentado, pero ya simbólicamente, casi como con una alegoría. A ver si logramos dejar, aunque sea a expensas de la exactitud, lo más claro posible lo que constituye eso que entendemos por mundo material:

El Universo completo está lleno de varios tipos de "mares" (campos), y cada "mar" representa un tipo especial de partícula. Cuando cierto mar no presenta excitación alguna en una posición o lugar x, se dice que está en su estado fundamental y que allí NO hay partículas (aunque sigue habiendo "algo" -el campo- y no se puede decir que en x exista un verdadero vacío). Estos mares pueden presentar como decimos ondulaciones y flujos que se mueven vibrando por entre su ser. La velocidad de traslación y el modo de vibración individual del "agua" ("muelles" siguiendo un movimiento ondulatorio armónico simple) determinarán el momento y el número de partículas en cierta posición x.

La excitación ondulatoria en estos mares se puede traspasar o ceder de un tipo de mar a otro, lo cual constituye el hecho de que una excitación preexistente en cierto mar en la posición x, se pueda convertir en una excitación en otro mar distinto en ese mismo punto x, dando como resultado el equivalente a la aniquilación espontánea de un tipo de partícula y la aparición de otra. Pero en realidad como vemos no se trata de que nada salga de la nada o desaparezca en ella, sino que simplemente las excitaciones ondulatorias se transmiten con cierta probabilidad de un tipo de mar a otro.

Estamos ya pues en condiciones de comprender que esas 3 partículas estables que vimos antes que componen todo lo que vemos en nuestro día a día (electrones, quarks up y quarks down), no son otra cosa más que vibraciones ondulantes dentro de sus mares constituyentes (campos cuánticos). La materia se reduce de este modo a ondas de probabilidad (sinusoidales) moviéndose (numéricamente) dentro de ciertos sustratos cuánticos primordiales que embeben de manera ubicua al Universo por completo desde su mismo origen.

La materia es número, es función, cambio algebraico, ondulación y probabilidad...y poco más.

Teoría de cuerdas: ¿El último callejón sin salida de la física?

Nota: Este artículo es una traducción libre de un interesante artículo de la revista "The Guardian": www.theguardian.com/science/2006/oct/08/research.highereducation. Como digo es una traducción libre por lo que no pretendo que sea exacta sino que se entienda bien. He añadido además notas propias entre medias que he diferenciado del texto original metiéndolas entre corchetes [así que todo lo que veáis entre corchetes es una observación mía ;)].

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Durante décadas, los físicos han estado seguros de que podrían explicar el universo en un puñado de ecuaciones complejas: ahora muchos están empezando a temer que han sido conducidos por un callejón sin salida.

La idea más ambiciosa jamás esbozada por los científicos ha sufrido un revés notable. Se ha descartado como un callejón sin salida teórico que ha desperdiciado la vida académica de cientos de los hombres y mujeres más inteligentes del mundo.

Esta alarmante acusación ha sido hecha por físicos frustrados, incluidos varios ganadores del Premio Nobel, que dicen que la teoría de cuerdas, que busca delinear la estructura completa del universo en unas pocas breves ecuaciones, es un callejón sin salida intelectual.

Dos nuevos libros publicados en América cuestionan su base. Lejos de proporcionar a la humanidad las respuestas al misterio del cosmos, la teoría es falsa, afirman.

Como recientemente ha dicho un reconocido científico: "La injustificada defensa de la teoría de cuerdas está literalmente dañando a la ciencia".

Sin embargo, los defensores de la teoría de cuerdas, que también incluyen a varios ganadores del Premio Nobel, han denunciado las críticas y han defendido sólidamente su campo. Ya han conducido a muchos avances importantes en matemáticas y física, dicen.

Pero lo que está claro es que, de repente, la teoría de cuerdas se ha convertido una fuente de frustración y preocupación para los propios científicos, aunque los orígenes de la idea son lo suficientemente inocuos y pueden rastrearse a los primeros (y desesperados) intentos de los físicos por salir de un callejón sin salida intelectual en el que llevamos más de 40 años atascados.

El siglo pasado, los físicos crearon la mecánica cuántica [su modelo matemático] para explicar cómo se comportan las cosas muy pequeñas, átomos y electrones, mientras que Einstein produjo su teoría de la relatividad general para explicar el comportamiento de objetos enormes como las galaxias.

Ambas teorías funcionan bien, pero son incompatibles. La física cuántica no puede explicar las cosas muy masivas y la relatividad general no puede aplicarse a lo muy pequeño. En comparación, los biólogos tienen en este sentido a la teoría de la selección natural de Darwin para explicar los seres vivos, grandes y pequeños, desde las ballenas hasta las bacterias. Sin embargo, como decimos, los físicos no tienen un código unificado. Una perspectiva que molestó tanto por ejemplo al mismísimo Einstein que se pasó los últimos 20 años de su vida buscando infructuosamente una teoría que lo pudiese unificar todo.

Luego, en los años ochenta [una vez que el actual modelo estándar de partículas estuvo ya más que establecido y finiquitado], un grupo de científicos creó lo que se conoce como la teoría de cuerdas [un modelo matemático con el que se pretendía lograr dar respuesta fenomenológica a todo lo que el modelo estándar dejaba fuera]. La materia no está formada por pequeñas entidades similares a puntos, como neutrones o quarks, afirmaban, sino por hilos de energía increíblemente pequeños que vibran. De este modo, una cuerda que vibra de una cierta manera representa a lo que entendemos por electrón, mientras que otra cuerda que vibra de manera diferente se corresponde por ejemplo al quark up. Y remarcablemente, de entre todas estas cuerdas habría una muy especial que representaría con su vibración al portador de la fuerza de gravedad: el gravitón.

"Se puede pensar al universo como una sinfonía o una canción, ya que ambas están compuestas por notas producidas por cuerdas que vibran de manera particular", dijo el profesor Michael Green, de la Universidad de Cambridge.

Suena sin duda muy interesante. Pero desafortunadamente, para hacer que sus ecuaciones funcionen, los científicos tuvieron que agregar otras seis dimensiones al universo: cuatro [tres espaciales y una temporal] no eran suficientes. Sin embargo, no podemos ver estas dimensiones extras porque están tan estrechamente compactificadas que son invisibles, se argumentó. Para el público en general, por supuesto, todo esto es algo desconcertante [por decirlo con suavidad].

De todas formas la teoría de cuerdas demostró ser alentadoramente efectiva a nivel teórico para explicar lo muy pequeño y lo increíblemente grande, y así comenzó a dominar el estudio de la física fundamental en las universidades de todo el mundo [en la década de los 80 del siglo anterior]. Según los protagonistas de aquel entonces, pronto sería posible describir el cosmos en unas simples ecuaciones que podrían caber en una camiseta.

Pero a medida que pasaron los años, los científicos no produjeron una sola observación práctica para apoyar la teoría. Un problema, dijeron [y dicen], era [y es] que la energía necesaria para romper la materia y estudiar su esencia interior como cuerda es tan colosal que requeriría máquinas lo suficientemente grandes para cubrir el planeta entero [otros son menos cautos y hablan de que haría falta en realidad un acelerador de partículas del tamaño del sistema solar].

Pero además de estos problemas [de soporte experimental], los cálculos más recientes [los últimos modelos matemáticos] han producido una sorprendente predicción dentro de la teoría de cuerdas: es posible que existan un número casi infinito de universos diferentes, algunos de los cuales serían similares al nuestro y otros que serían muy diferentes.

Y es en este punto donde comenzó la clara decadencia del modelo. Una teoría no comprobable [es decir, que escapa experimentalmente de nuestra capacidad actual y futura] que habla de universos paralelos invisibles y de un espacio-tiempo de 11 dimensiones [Las 11 dimensiones de la teoría más actual son: las 3 del espacio tradicional, 1 temporal, y 6 adicionales compactificadas e invisibles (de momento)...más 1 que las engloba a todas formando "membranas"] ha demostrado ser demasiado para algunos físicos. 'Cuasi-teología posmoderna' la llaman los disidentes más moderados; mientras que es denominada directamente 'falsa' y 'sin sentido' por entre los menos indulgentes.

"Lejos de una maravillosa esperanza tecnológica para un futuro mejor, la teoría de cuerdas es la consecuencia trágica de un sistema de creencias obsoleto", dijo Robert Laughlin de la Universidad de Stanford, ganador del Premio Nobel de física de 1998.

Para una teoría que pretende explicar toda la estructura del universo, tal ataque de alto nivel es muy serio. Laughlin tampoco está solo: por ejemplo, Peter Woit, de la Universidad de Columbia, y Lee Smolin, del Perimeter Institute de Canadá, acaban de publicar libros que atacan muy seriamente la teoría de cuerdas.

"Demasiada gente ha estado exagerando ideas muy especulativas", dijo Woit, autor de "Not Even Wrong", la semana pasada. 'La teoría de cuerdas no ha producido nada'.

Este punto fue respaldado por Smolin, cuyo libro se llama "El problema con la física". Los científicos han vertido todas sus energías en un enfoque teórico que está demostrando ser estéril, dijo. "Es como si todos los investigadores médicos en el mundo hubieran decidido que solo había una forma de combatir el cáncer y se hubieran concentrado en esta línea de ataque a expensas de todas las demás vías", dijo. "Entonces se encuentra que el enfoque no funciona y los científicos descubren que han perdido 20 años. Ese es el paralelismo con la teoría de cuerdas.

Una parte del problema, dicen los críticos, es que en los años ochenta los profesores alentaron a casi todos los jóvenes físicos con talento a estudiar la teoría de cuerdas debido a su inmensa promesa. Ahora son jefes de departamento de mediana edad que han comprometido sus vidas a dicho modelo y que no pueden aceptar a estas alturas que todo sea un camino sin salida.

No es sorprendente pues que tales acusaciones sean rechazadas por los teóricos de cuerdas. Una teoría de todo no puede ser creada de la noche a la mañana, argumentan. Es como quejarse del sonido que hace un violín sin terminar. "La teoría de cuerdas está en el camino correcto", dice por ejemplo David Gross, de la Universidad de California, Santa Bárbara, otro ganador del premio Nobel. "Pero este camino es bastante largo. Se requieren más avances".

Tampoco es correcto argumentar que la teoría es errónea porque no hace predicciones demostrables o desechables, dijo Sanjaye Ramgoolam, de Queen Mary, Universidad de Londres. "Hay varias formas en que podríamos probar, o refutar, la teoría de cuerdas. Por ejemplo, el nuevo Gran Colisionador de Hadrones de Europa bien puede ser lo suficientemente poderoso como para proporcionar evidencia que sugiere que estamos en el camino correcto " [Huelga decir que esta predicción ha resultado fallida y el LHC no ha logrado nada en este sentido. Muchos pensaban incluso, siguiendo las propuestas más actuales de la Teoría M, que las dimensiones extras (e incluso las propias p-branas) serían lo suficientemente grandes para ser detectadas empíricamente por este multimillonario acelerador. Craso error: überhaupt nichts]

Y en cuanto a la idea de que los teóricos de cuerdas tienen sus cabezas atrapadas en la arena y se niegan a ver la verdad, esto es firmemente rechazado por físicos como Green [el cual es, paradójicamente, un claro ejemplo de físico que ha dedicado toda su vida académica a esta teoría]: 'Todos los científicos están entusiasmados con las nuevas ideas. Por eso somos científicos. Pero cuando se trata de una teoría unificada, no ha habido nuevas ideas. No hay alternativa a la teoría de cuerdas. Es el único espectáculo en la ciudad, y el universo".

[Muy interesante esta última cita de Green: "...cuando se trata de una teoría unificada, no ha habido nuevas ideas. No hay alternativa a la teoría de cuerdas". Esto viene a cuadrar perfectamente con todo lo que dije hace unos días en un artículo que escribí también por aquí y que denominé: "Malas noticias para el futuro de la física teórica". Repito de nuevo la conclusión a la que que allí llegamos: "...puede sonar pesimista, pero si la cosa continúa de este modo, es muy probable que la física teórica (confirmada con respaldo experimental) quede atascada tal y como la conocemos ahora mismo durante siglos...o incluso milenios. De hecho, ya llevamos casi 40 años sin ningún nuevo aporte (siendo el famoso Higgs el último soporte experimental a una idea de finales de los años 60 del pasado siglo)."]

Una breve guía de iniciación para entender lo que dice la teoría de cuerdas:

· La materia [una partícula] se compone de una encadenación infinitesimalmente pequeña de energía en vibración. [Esta encadenación se pensó originalmente como analogía de una pequeña cuerda vibrando, y de ahí vino el nombre inicial de la teoría]

· Diferentes vibraciones producen diferentes partículas, como el quark y el electrón.

· Vivimos en un universo de 11 dimensiones [las 3 del espacio tradicional, 1 temporal, y 6 adicionales compactificadas e invisibles (de momento)...más 1 dimensión que las engloba a todas formando membranas. Esta dimensión adicional de la Teoría M me recuerda por cierto a aquello del anillo único del que nos hablaba en su novela Tolkien:"Un Anillo para gobernarlos a todos. Un Anillo para encontrarlos, un Anillo para atraerlos a todos y atarlos en las tinieblas". Pues aquí tenemos algo similar, una dimensión extra matemáticamente "sacada de la manga" que sirve precisamente para atar a todas las cuerdas (previamente había 5 modelos matemáticos -5 teorías de cuerdas- que competían entre sí hasta que la Teoría M las unificó al añadir esta dimensión)].

· Existe casi una infinidad de formas en que estas dimensiones extras (invisibles) se pueden compactificar (como esferas, como cuadrados, como triángulos, con forma de Estrella de David,..., y así hasta 10^500 -un diez seguido de 500 ceros- alternativas) , siendo cada alternativa una propuesta de universo con propiedades distintas. Es decir, que según sea el modo en que se enrollen y se compactifiquen entre sí estas dimensiones adicionales, así será la forma espacial por las que podrán las cuerdas [las p-branas en realidad] moverse y vibrar, dando como resultados distintas propiedades físicas para dichas partículas. De este modo podemos imaginar cientos de miles de trillones de universos (landscape) con partículas y leyes muy distintas a las que nosotros vemos en nuestro mundo. Y cada uno de estos universos es tan probable como el nuestro, por lo que para eliminar el asombro de la casualidad se echa mano del principio antrópico y se afirma que vivimos dentro de un multiverso donde todos estos universos alternativos conviven de algún modo junto al nuestro. [Realmente es innegable que la física teórica se encuentra en una etapa tan extraña y desesperada que las últimas propuestas recuerdan cada vez más a las tradicionales historietas religiosas y místicas]

· Los defensores dicen que es la única esperanza que tenemos de producir una teoría unificada de todo, el santo grial que eludió al mismísimo Einstein [pues si esta propuesta es lo mejor que tenemos quizás sea hora de dejar un poco de lado la incuestionabilidad matemática y volver de nuevo al estudio de la filosofía clásica porque incluso los presocráticos decían cosas con más sentido lógico...o quizás sea más correcto decir que proponían el mismo sinsentido pero de manera menos enfangada y críptica].

Malas noticias para el futuro de la física teórica

Hoy hemos visto en la portada de diversos medios el siguiente artículo: news.northwestern.edu/stories/2018/october/unprecedented-look-at-elect

"Un examen de la forma de la carga de un electrón con una precisión sin precedentes ha confirmado que es perfectamente esférico, lo que apoya el modelo estándar de la Física de Partículas. "Si hubiéramos descubierto que la forma no era redonda, ése sería el mayor titular en física de las últimas décadas --afirma Gerald Gabrielse, quien dirigió la investigación en la Universidad de Northwestern. El experimento actual era un orden de magnitud más sensible que su predecesor. En español: bit.ly/2ykinYw"

En principio, y para variar, parece que quieren vender el hallazgo como algo positivo, cuando en realidad se trata de una muy mala noticia.

El modelo estándar de partículas es hasta la fecha la mejor teoría física disponible para explicar la mayor parte de los fenómenos del Universo...pero sabemos que es una propuesta incompleta, en el sentido de que deja fuera soluciones para cuestiones tan importantes como: qué es la materia y la energía oscura, por qué hay más materia que antimateria, cómo unificar la relatividad general y la mecánica cuántica, etc.

Sin embargo, la cuestión es que no hay manera de lograr un experimento capaz de refutar dicho modelo. Ni los más de 50.000 millones de euros (y subiendo) invertidos en el LHC han servido para otra cosa que no haya sido contrastar una y otra vez sus predicciones. Y el caso de la noticia que tratamos aquí no es ni más ni menos que otra constatación más del modelo estándar.

Es decir, y para aclarar, que tenemos por una parte el modelo estándar de partículas que es capaz de explicar una gran cantidad de fenómenos empíricos, y por otra parte tenemos fenómenos que no cuadran en absoluto con el modelo. De modo que hay por lo tanto en el mundo dos grandes grupos de experiencias actualmente: aquellas que matemáticamente el modelo estándar explica y predice, y aquellas que caen fuera del ámbito matemático de dicho modelo.

E insistamos una vez más: las matemáticas del modelo estándar sirven para explicar y predecir ciertos fenómenos, pero no sirven en absoluto para explicar otros. No obstante, el hecho de que las matemáticas de un modelo no apliquen a cierto ámbito fenoménico no invalidan al propio modelo como tal, simplemente señala que es un modelo incompleto de la realidad, cosa que se sabe de todas formas desde hace décadas. Este es de hecho el callejón o punto muerto donde se encuentra la física teórica:

Se necesita desesperadamente una refutación experimental del modelo estándar, un experimento claro que "rompa" las matemáticas del modelo estándar dentro de su ámbito fenoménico (donde se sabe que aplican sus fórmulas). Ese hecho, que hasta la fecha no se ha logrado, sería sin duda el punto de partida que ayudaría a comprender por dónde extender al modelo. Qué parte en concreto falló y cómo se podría enmendar. ¡Algo! ¡Lo que sea!...pero como decimos, tras miles de experimentos (algunos de ellos multimillonarios) no se consigue más que una confirmación tras otra. Y eso es algo realmente desastroso para la física como disciplina.

Y es desastroso mucho que nos pese, porque todas estas confirmaciones logran como efecto colateral ir refutando poco a poco alternativas e hipótesis que eran muy prometedoras hasta hace bien poco, como es el remarcable caso de la supersimetría. De hecho, la extensión supersimétrica del modelo estándar prometía grandes cosas en este sentido, como por ejemplo explicar la materia oscura y la asimetría entre materia y antimateria...y experimentos como el aquí tratado (y también el LHC, uno de cuyos fundamentales objetivos era encontrar evidencia de esta supersimetría) han casi descartado su posibilidad (hasta un enorme grado de precisión). Así pues valga a modo de ejemplo el hecho de que estas repetidas (y cada vez más precisas) corroboraciones del modelo estándar han descartado experimentalmente (a niveles de energía humanamente abarcables) lo mejorcito que teníamos en la recámara: la supersimetría.

El LHC, por poner otro ejemplo, tampoco ha logrado hallar evidencia (y era algo que muchos esperaban) de las compactas dimensiones extras propuestas por la teoría de supercuerdas, lo cual pone también muy complicado que algún día se pueda confirmar experimentalmente otra de las extensiones más famosas del modelo estándar.

En resumen.

Que por mucho que se quieran vender este tipo de publicaciones como exitosas, cada nueva contrastación del modelo estándar en experimentos cada vez más precisos y complejos (y caros), supone a su vez la refutación de muchos modelos hipotéticos alternativos. Pero, y aquí viene lo realmente importante, la física teórica está MUY falta de opciones explicativas que estén a la altura del modelo estándar, y las pocas que había nos la estamos ventilando rápidamente (en el mejor caso "empujándolas" experimentalmente a niveles de energía que nos llevaría cientos de años alcanzar, si es que es viable lo cual en ciertos casos tampoco es seguro).

Es decir, que se trata de una verdadera catástrofe puesto que cada vez hay que tirar de ideas más y más extravagantes que requieren además para su contrastación de experimentos a niveles de energía que ya van cayendo fuera de nuestro alcance presente y posiblemente futuro (siendo remarcable en este sentido la teoría de cuerdas).

Así que puede sonar pesimista pero si la cosa continúa de este modo, es muy probable que la física teórica (confirmada con respaldo experimental) quede atascada tal y como la conocemos ahora mismo durante siglos...o incluso milenios. De hecho, ya llevamos casi 40 años sin ningún nuevo aporte (siendo el famoso Higgs el último soporte experimental a una idea de finales de los años 60 del pasado siglo).

Los expertos de la ONU urgen a tomar medidas contra el cambio climático...pero no servirá de nada

Ayer nos levantamos con una noticia que decía: "Los expertos de la ONU urgen a tomar medidas drásticas contra el cambio climático". Una noticia importante y preocupante pero que en realidad no viene a decir nada nuevo. Esta es la enésima vez que los científicos alertan de todo esto...pero no cambia nada. Así pues reflexionemos:

Teniendo en cuenta que hace décadas que se sabe perfectamente qué es lo que debemos hacer y las consecuencias de no hacerlo; y observándose además cómo no se ha dado en todo este tiempo ni un solo paso a favor, sino más bien en contra (haciendose justo lo contrario de lo que se supone que debemos hacer). La pregunta es: ¿existe la posibilidad de que simplemente el ser humano, actuando como sociedad, no tenga la capacidad efectiva de controlar su propia dinámica? Es decir, que ocurra que a pesar de nuestra indignación personal, luego como especie toda nuestra conducta social atienda en realidad a un ciclo natural autónomo, espontáneo e inevitable (sin servir para mucho en este sentido nuestro conocimiento racional).

Y es que todas las personas que reflexionan sobre este asunto acaban normalmente achacando la culpa de nuestra inactividad social sobre el clima (y otros asuntos) de un modo u otro siempre a deficientes decisiones políticas. Es decir, que se podrían poner medios pero "Fulano" o "Mengano" no quiere y claro, así no hay manera. Pero llevamos décadas igual, y parece evidente que la política en general es totalmente impotente para actuar contra el problema. Quizás, como venimos diciendo, habría que buscar más bien la causa de nuestra pasividad ante el cambio climático en nuestra propia esencia natural y preguntarnos si no será que simplemente no hay nada que hacer por mucho que le veamos las orejas al lobo.

Es una alternativa que está ahí mucho que le pese a nuestro ego; y además tiene desde la ciencia algún soporte empírico y teórico (teniendo en cuenta que la vida en general, y nuestra especie en particular, en esencia es un mero medio termodinámico).