La ecuación del universo; el último eslabón de la física teórica

¿Puede la ciencia cubrir y explicar el 100% de lo que sucede en el universo? ¿Llegará la ciencia algún día a conocer todos y cada uno de los detalles de cuanto acontece? ¿Podrá entonces saber con perfecto detalle cómo era el universo en el pasado, y cómo será en el futuro?

Esta pregunta, que mucha gente niega y no cree posible, se hacían los físicos a finales del siglo XIX. En aquel entonces, reinaba entre los físicos una idea básica: se conocía como el “determinismo”. Sin darle muchas vueltas, podemos decir que este concepto implicaba que la ciencia, tarde o temprano, lo sabría todo sobre el universo. Conocería con detalle todos los mecanismos que mueven el universo, todas las leyes, todos los detalles, de tal forma que, si se llegara a conocer el estado actual del conjunto del universo, se podría conocer, con una seguridad del 100%, su estado en cualquier momento futuro.

Niels Bohr, uno de los hombres fundamentales en la mecánica cuántica.
Niels Bohr, uno de los hombres fundamentales en la mecánica cuántica.

Orígenes de la relatividad y mecánica cuántica.

Claro, afirmaban los físicos, conocer todo el estado del universo es impracticable, pero sí podremos conocer los suficientes detalles como para predecir la mayoría de sucesos que han acontecido, que acontecen, y que acontecerán en el futuro.

El determinismo era el punto y final de la ciencia. En 1895 se pensaba que las ciencias físicas eran básicamente una ciencia moribunda, en el sentido de que se sabía todo lo que se podía saber sobre las leyes que mueven el universo.

Y entonces ocurrió: precisamente en 1895, se hablaba a menudo de un efecto curioso y llamativo que no respondía a ninguna de las leyes conocidas. Era el movimiento browniano. Este fenómeno no era nuevo, se conocía desde 100 años antes, pero en aquel final del siglo XIX tenía preocupados a los físicos. ¿Por qué sucedía?

Luego llegó un joven físico llamado Albert Einstein, que, en 1905, el conocido como “anno mirabilis” de Einstein, publicó cinco descubrimientos que convulsionaron la física tal y como entonces se conocía. Uno de ellos hablaba del movimiento browniano, y explica el por qué de este fenómeno. También habló de la teoría de la relatividad especial (aquella que no tiene en cuenta la gravedad), que no requería de ese oscuro concepto llamado éter. También del efecto fotoeléctrico (por el que recibió el premio Nobel). Finalmente, desarrolló, basándose en la relatividad especial, la idea de que masa y la energía son dos versiones de un mismo elemento, y escribió la que probablemente es la más conocida ecuación de la historia:

Relación entre energía y masa
Relación entre energía y masa

Pero, aunque este golpe fue muy fuerte, hubo otro también demoledor para la conservadora visión del universo de la física del siglo XIX: una revolución llamada a cambiar el mundo: la mecánica cuántica. Hombres como Niels Bohr, Pauli, Heisenberg, o Dirac, sin olvidarnos de Madame Curie, rompieron las barreras de los conceptos absolutos de la ciencia, y demostraron algo que hoy en día sigue siendo de asombro para cualquier estudiante de física: el universo no puede conocerse en su totalidad. Su estado, y su evolución, están inmersos en lo que se conoce como una función de onda probabilística; una idea que fue tan revolucionaria que hasta el propio Einstein se resistió a aceptar, con su famosa frase “Dios no juega a los dados”.

La situación actual.

Si hay algo que no puede esperar conseguir un físico teórico en la actualidad, al menos tal como se encuentra en su estado actual, es acceder a la última pregunta sobre el universo: el secreto de la ecuación que contenga la explicación final de todo cuanto existe y, por extensión, de aquello que no existe porque no es factible su existencia. En un campo en el que el universo se pregunta por su propia existencia, la revelación última de una verdad sobre el origen, presente, y futuro del Cosmos se torna una tarea a veces inimaginable.

El ser humano se ha preguntado, en muchas ocasiones, por su origen. Entrando en un terreno puramente físico, sí se puede afirmar algo con bastante seguridad: el universo, desde su creación, ha tomado consciencia de su propia existencia. Al menos, una consciencia lo suficientemente capaz como para preguntarse sobre su propio origen y destino. ¿Cómo es posible afirmar esto? Es muy sencillo: los seres humanos somos conscientes. Esta consciencia nos permite preguntarnos por el origen del universo, de la vida, y del ser humano. Como parte del universo que es el ser humano, se puede afirmar, sin ningún género de dudas, que el universo es consciente de su propia existencia.

Hace aproximadamente unos 13.700 millones de años, un fenómeno todavía por explicar en todos sus detalles dio origen al universo actual. Qué hubo antes no se sabe, aunque cada vez está más claro que sí debió de haber un momento anterior (la idea de un origen único está siendo descartada, por ejemplo, en la Teoría de Cuerdas y en la teoría de gravedad cuántica de bucles). También se desconoce la razón y el origen exacto de ese momento que dio lugar al universo tal y como lo conocemos.

Lo que sí es evidente es que, pasado ese tiempo, el universo, antes una masa de materia y energía que cubre el vacío del espacio, ha desarrollado una consciencia mínima en un perdido planeta de una perdida galaxia del universo. Quizás haya ocurrido antes, o quizás ocurra en otros lugares. Pero lo que parece evidente es que ha ocurrido aquí, en la Tierra, y el resultado es la vida, y, concretamente, la vida consciente.

El átomo de Bohr.
El átomo de Bohr.

La búsqueda final de la Ecuación definitiva.

La pregunta clásica, a la hora de analizar las posibilidades de la física para responder a todas las preguntas, es ¿puede un ser limitado, que vive y se mueve dentro de las limitaciones de unas leyes físicas, romper sus propias limitaciones y encontrar la respuesta final a la pregunta de por qué existe el universo? Es decir, ¿puede el ser humano encontrar la Ecuación definitiva que explique todo el universo en su conjunto? ¿Una ecuación que explique, por sí misma, el origen, presente, y futuro del universo?

Antes hemos comentado que no es factible, dados los actuales conocimientos que impone la mecánica cuántica. Pero el propio Einstein, y algunos físicos, insisten en que la mecánica cuántica es sólo un estado intermedio en el conocimiento de la estructura, organización y funcionalidad de la materia a escalas subatómicas. Y que una nueva ley, más avanzada, que englobe a la mecánica cuántica, podrá determinar, con gran precisión, el estado de un átomo, o de una partícula, violando el principio de incertidumbre de Heisenberg. ¿Tienen razón? ¿Puede haber entonces una ecuación que lo explique todo, como razonaban los físicos de finales del siglo XIX?

Hay que tener en cuenta que dicha ecuación debería englobarse a sí misma. Es decir, esta ecuación debería demostrarse a sí misma como real y perfecta. La ecuación debe explicar cómo es el universo, y el universo debe resolverse como dicha ecuación. En un círculo infinito, la ecuación debería explicar su naturaleza, y dicha naturaleza como tal debería ser origen para explicar su naturaleza, en una regresión infinita. ¿Es entonces posible que una ecuación, cuya demostración sería siempre la fase final de un resultado que a la vez sería el origen de una nueva demostración, la que explicase el contenido del universo?

De hecho, dicha ecuación tiene ya implícita una deducción: cualquier elemento que intente explicar el universo pero que pertenezca a dicho universo debe ser parte del problema y de la solución. Esta regresión infinita entre un universo que se autodefine a sí mismo promueve la idea de algo que se encuentre “fuera” y sea la base, lo cual puede llevar al concepto de una entidad externa, que sea la base de este universo y de su origen y leyes naturales. Einstein solía hablar de “Dios” para este tipo de cosas, pero que nadie se engañe: lo que Einstein quería remarcar era metafórico, una idea de algo que mueve todo más allá del conocimiento actual de la física, no un ser absoluto.

Pero la física no puede trabajar con conceptos que salgan fuera de su propia frontera, luego la conclusión lógica parecería ser que, el universo, tal como lo conocemos, no es ni mucho menos el total de cuanto existe.

Niels Bohr y Albert Einstein
Niels Bohr y Albert Einstein

Teorías del todo, la búsqueda de la realidad final

Actualmente, se trabaja en teorías que van más allá de este universo. Por un lado, la teoría de cuerdas aboga por un multiverso, cada cual con sus propias leyes, y la teoría de la gravedad cuántica de bucles, señala que el famoso punto infinito del cual se generó el universo, según la idea clásica, no sería infinito ni en tamaño (infinitamente pequeño) ni en masa (infinitamente denso). Sorprende que se haya sostenido durante años la idea de un punto de infinita densidad e infinita pequeñez, cuando se hace evidente que otorgar valores infinitos a una ecuación no permite su solución física, aunque pudiera llegar a tener soluciones matemáticas.

La relatividad general deriva en infinitos cuando de agujeros negros se trata, y también con relación con el origen del universo, Y es bien conocido que dicha teoría tiene un límite en esos valores sobre los que las ecuaciones se hacen irresolubles. De ahí la necesidad de crear una GTU (Gran Teoría Unificada) que lleva de cabeza a los físicos teóricos desde hace décadas.

Más allá de las ecuaciones.

Es difícil prever qué podrá decir la física teórica en el futuro sobre una explicación plena del universo. Tras la caída del determinismo a principios del siglo XX, y la realidad de que la mecánica cuántica impone unas restricciones al conocimiento (principio de incertidumbre de Heisenberg), poder encontrar la ecuación definitiva, que pudiera autoexplicar su propia naturaleza y todo lo que existe, ha existido, y existirá, parece una quimera.

Como si de una obra de teatro se tratara, para encontrar esta hipotética ecuación faltan varios de los protagonistas, ocultos entre las sombras. Qué actores son y qué papeles juegan conforman las fronteras de la física de este siglo que empieza. Sea como sea, la física tiene un gran trabajo por delante, y estamos convencidos de que este siglo XXI traerá grandes noticias, con instrumentos como el LHC, y, por supuesto, con la financiación necesaria para poder seguir explorando los aspectos más recónditos del universo.

Porque, al fin y al cabo, cuando investigamos la frontera del universo, nos estamos conociendo a nosotros mismos. Y eso es lo más grande que podemos aportar a nuestra civilización, como seres conscientes y como herederos de este hermoso planeta que llamamos Tierra.

Autor: Fenrir

Amateur writer, I like aviation, movies, beer, and a good talk about anything that concerns the human being.

13 comentarios en “La ecuación del universo; el último eslabón de la física teórica”

  1. la respuesta a todo es muy facil D es igual a J Mas E.S Si el mundo entendiera estas siglas estos nombres Entenderian el porque de vuestra existencia Nuestra mente es finita ante la mende de La letra D, DIOS ES IGUAL A JESUS MAS ESPIRITU SANTO

  2. Acabo de descubrir por azar (¿o por necesidad?) tu blog y tienes artículos muy interesantes. Aquí planteas cuestiones que a mi también me intrigan y fascinan (aunque no soy científico ni experto en nada, simplemente curioso): la reflexión cosmológica como autoconsciencia cósmica, la recursividad infinita de los sistemas autorreferentes y la paradoja de los orígenes, la cuantificación del conocimiento, la posibilidad o imposibilidad de encontrar la fórmula mágica del universo, en forma de teoría unificada o mítica ecuación primordial omnisciente que lo explique todo y a partir de la cual todo lo que existe no sería más que una consecuencia lógica, coherente y previsible. Un saludo.

    1. Hola neviekur y muchas gracias por tus palabras. Me alegro de que el blog sea de tu interés. Yo como tú soy un amante de la ciencia y del conocimiento, y siempre me ha movido la curiosidad del por qué de las cosas. Sin duda son preguntas difíciles, algunas quizás no las podamos contestar nunca de forma definitiva, pero sin duda el viaje que plantean esas preguntas hacen que merezca la pena. Muchas gracias y espero seguir preparando material que sea de tu agrado. Un cordial saludo.

    1. Hola, muchas gracias por tus palabras, me alegro que disfrutes del blog. He mirado el suyo, me parece muy interesante, un cordial saludo desde España.

      1. una de las fascinaciones que tengo es la física y mecánica cuánticas. de hecho, como una persona de letras, o de números, pero me encanta tratar de entender

      2. Muchas gracias, me gusta explorar diferentes facetas del ser humano y del universo, aunque sin duda la física es mi gran pasión. Me alegro que encuentre temas de su interés y espero que siga disfrutando de la lectura, un cordial saludo.

  3. Fantástico artículo. La racionalidad del cerebro humano suele limitarnos a contemplar el universo en términos de causa-efecto, algo que la física cuántica ya ha demostrado que no sirve para comprender la realidad física. Ves los “cimientos de la realidad” y te encuentras con posibilidades, energías que solo son “reales” cuando el observador fija su mirada en ellas.
    Y sobre todo el gran problema: ¿cómo demostrar teorías como la de cuerdas si no existe manera de poder probarlas?
    Por otro lado, es la búsqueda de la respuesta a estas grandes preguntas la que nos hace avanzar. ¿Qué pasaría en el momento en que pudiéramos responderlas? Imaginar un universo del que supiéramos absolutamente todo sería la meta, pero también el inicio de la decadencia.
    Bueno, ya empiezo a divagar. Excelente trabajo. Saludos.

    1. Hola David. Efectivamente, la “flecha del tiempo” y la entropía parecen elementos que nacen de nuestra percepción del universo, siendo este mucho más complejo. Sino, ¿cómo se explica que el universo original tuviese tan poca entropía? Porque en realidad todo el estado del universo, en su conjunto, se definió durante su colapso. Si esta idea es correcta, todo lo que ha acontecido y acontecerá ya se ha “procesado” como diríamos en términos informáticos, y lo que vemos es simplemente como el “programa” se ejecuta. Saludos y gracias por comentar.

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