Teoría de cuerdas: el gigante que cayó por sus propias leyes

Seguimos con información sobre las teorías llamadas GTU (Gran Teoría Unificada) y su desarrollo en el campo de la física teórica, esta vez incidiendo, cómo no, en la caída de la teoría de cuerdas, y en las explicaciones dadas en su momento por Lee Smolin sobre este hecho.

Una de las series modernas de televisión más famosas de humor, «Big Bang Theory», nos muestra a un grupo de jóvenes científicos en su día a día, junto con sus parejas, algunas científicas. Y Penny, que no tiene carrera universitaria, pero se las sabe todas y los controla como quiere. Destaca y es protagonista por supuesto Sheldon Cooper, el carismático y loco científico que siempre tiene alguna salida divertida, y que es sin duda el motivo del éxito de la serie, sin olvidar el resto de interpretaciones y los guiones, por supuesto.

Pero Sheldon, y la serie, son también, paradójicamente, una historia velada de la caída de la famosa teoría de cuerdas. La razón estriba en su desarrollo, dentro de las diferentes temporadas. Cuando comenzó la serie, la teoría de cuerdas era prácticamente una religión. O se creía en la teoría de cuerdas, o se caía en el cajón de los olvidados como físico.

De eso, y de aspectos clave sobre la teoría de cuerdas, habló en 2008 el doctor en física teórica, esta vez real, Lee Smolin. Mucho más serio y coherente, como corresponde en principio a un individuo real, al demostrar cómo una teoría científica puede convertirse en un acto de fe, haciendo olvidar a la ciencia que el método científico es incuestionable en sus principios, y que, sin pruebas, sin hechos, sin experimentación que certifique una idea, no puede haber teoría final.

A Sheldon Cooper terminan dándole un premio Nobel. Smolin puede que no reciba un Nobel. Pero su contribución a la defensa de una ciencia basada en el hecho, y no en premisas cuasi religiosas, es algo que se merece su propio premio. Vamos a verlo.

Smolin ya lo advirtió en su libro «Las dudas de la física en el siglo XXI«, que fue en su momento tremendamente criticado por muchas capas de la ciencia. Sin embargo, con el paso de los años, los principios y reflexiones de este libro se han ido cumpliendo uno a uno. Yo recuerdo que lo leí al poco de salir, y ciertamente me quedé asombrado de la seguridad, la racionalidad y la honestidad de aquel libro. Un libro que venía a decir: «nos estamos equivocando, y nos estamos metiendo en un callejón sin salida con la teoría de cuerdas».

Efectivamente, el propio personaje de Sheldon Cooper decide abandonar la teoría de cuerdas en las temporadas finales, tal como están haciendo, por fin, miles de físicos en todo el mundo.

Y no se trata de un motivo de alegría o de tristeza: se trata de entender, de una vez, que la teoría de cuerdas es no falsable, es decir, no se puede demostrar lo que presupone, esto es, que el universo está formado por diminutos hilos unidimensionales que actúan a la escala de Planck. Y que las supuestas siete dimensiones adicionales que se requieren, que están comprimidas en lo que se llama estructuras de Calabi-Yau, no son susceptibles de ser medidas.

¿Quiere esto decir que la teoría es falsa? No. Quiere decir que no podemos demostrar que sea cierta. Por lo tanto, tenemos que ir un paso atrás, a escalas superiores a la escala de Planck, y empezar a construir una nueva teoría que pueda ser falsable en los laboratorios de los físicos experimentales. Solo así podremos, por fin, definir una teoría del todo que aúne la relatividad general con la gravedad cuántica.

He querido hoy traer aquí este vídeo que se encuentra en la parte inferior, relativamente reciente, donde se entrevista a Lee Smolin sobre estos temas. Y apunta a algo que no se suele considerar normalmente en los debates sobre la teoría de cuerdas, pero que tiene una importancia capital: la teoría de cuerdas ve el fondo del espacio-tiempo como un elemento fijo, inmutable, lo que se conoce como «background dependent». Mientras que la gravedad cuántica de bucles, otra teoría unificadora, en la que participó el propio Smolin, ve el fondo espacio-tiempo como algo dinámico, lo que se conoce como «background independent»

Esto es así porque la gravedad cuántica de bucles es una extensión de la relatividad general, en la cual el espacio-tiempo se ha cuantizado mediante algo parecido a unos átomos que el propio Smolin define como los «átomos del espacio-tiempo». En este sentido, de la misma forma que la materia está formada por los átomos que conocemos, el espacio-tiempo estaría formado por partículas elementales, que tendrían su propia naturaleza e interacciones, y que formarían el tejido del espacio-tiempo tal como, a gran escala, lo concibe la teoría de la relatividad general de Einstein.

El problema de la teoría de la gravedad cuántica de bucles es cómo pasar de ese tejido de átomos del espacio-tiempo que funciona en base de agregados que forman una red, a la estructura tridimensional del espacio-tiempo que nosotros percibimos, y que describe tan perfectamente la teoría de la relatividad general. En este sentido, el espacio-tiempo no es un elemento definido por sí mismo, sino una propiedad emergente del tejido espacio-temporal descrito en la teoría. Y lo más importante: ese espacio-tiempo no tuvo que surgir de forma inmediata, sino que pudo ser una expresión posterior del desarrollo del tejido espacio-tiempo en el origen del universo.

A Lee Smolin algunos llevan llamándole «el nuevo Einstein» desde hace tiempo. Yo siempre he creído que tienen mucha razón. Sin duda, un hombre de un talento y un nivel impresionantes.

Un vídeo corto, que forma parte de una serie, pero que deja claro que existen muchas fronteras por superar todavía, pero que los retos no son imposibles, solo se requiere de un trabajo y dedicación, con recursos y personal suficientes como para poder seguir el camino hacia la comprensión total de la naturaleza.

Tiene también una lectura muy completa y reciente de su último libro, sobre la revolución inacabada de Einstein, en este enlace.

Un reto fascinante que abrirá, sin ninguna duda, nuevas fronteras para la humanidad.