Física teórica: la generación perdida

Puede que el título de esta entrada suene algo exagerado, o forzado. Si lo creen así, sobre todo viniendo de alguien que no es físico, les diré que, ciertamente, yo no soy quién para dar una valoración objetiva de la física de los últimos cuarenta años. Pero sí lo es el doctor Lee Smolin, prestigioso físico teórico reconocido internacionalmente como una de las mentes más brilantes de estos últimos treinta años.

Smolin es el autor de un polémico libro, “Las dudas de la física en el siglo XXI“, obra de la que ya hablé en su día, y que ha sido una luz en el mar de oscuridad que ha rodeado a la física teórica desde los años ochenta del siglo XX. Un libro revelador que me cautivó desde su primera página, y que cada vez tiene más apoyos de otros físicos, por la historia que cuenta de la física teórica. Y de cómo se ha perdido una generación de grandes mentes, invirtiendo grandes sumas de dinero y recursos en un galimatías absurdo y sin ninguna posibilidad de salida. Un galimatías llamado “teoría de cuerdas”.

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Cada cual elige a sus héroes. El mío es Lee Smolin. Se adelantó 20 años al caos que rige actualmente la física teórica, e intenta buscar salidas constantemente.

Matemáticas 1 – Física 0.

Exacto. Si la teoría de cuerdas fuese un partido, ese sería el resultado. La teoría de cuerdas ha provocado una expansión increíble de aspectos diversos de las matemáticas, sobre todo los relacionados con la geometría del espacio y los conceptos de modelos teóricos sobre la naturaleza del universo entre muchos aspectos.

Pero eso no es lo que se buscaba: se buscaba una teoría unificadora, que aunara la relatividad general y la Teoría Estándar de la mecánica cuántica. No una máquina de diseñar nuevos modelos matemáticos. Eso es fantástico. Pero no es lo que se pretendía encontrar. Y no podemos felicitarnos por haber encontrado lo que no se buscaba.

Retrocediendo 30 años.

Hace 30 años yo solía acudir a una cafetería. En aquel establecimiento conocí a un joven estudiante de física, que era el novio de una de las camareras, y que venía a tomarse un café mientras repasaba sus apuntes para los exámenes. Me lo presentó la misma camarera, sabiendo que yo era aficionado a las ciencias.

El caso es que este chico solía sentarse a estudiar mientras tomaba algo, y yo solía sentarme con él para hablar precisamente de física teórica. Solíamos comentar el apasionante panorama del nuevo acelerador de partículas que se estaba construyendo: el LHC (Large Hadron Collider), que a buen seguro iba a abrir todo un nuevo paradigma de la física en el siglo XXI. De hecho, yo entonces estudiaba los pasos iniciales de física para hacer la carrera, que luego tuve que abandonar, y me dejó sus apuntes cuando él acabó la carrera, material que aún guardo en casa.

Y guardo ese material en casa porque nunca pude devolverle sus apuntes, porque este chico sacó unas notas excelentes, pero nadie le ofrecía nada en España, ni becas, ni posibilidades de trabajo en el entorno de la investigación, que era lo que él quería, y para lo que se había preparado. Sí, las empresas le ofrecían trabajo, pero él no quería trabajar en una empresa; él quería ser científico investigador en física teórica.

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Este joven escribió al CERN, el laboratorio de altas energías y que gestiona el acelerador de partículas LHC en Ginebra, y allí lo aceptaron de inmediato. Se fue a trabajar allí, y perdimos el contacto. Me alegré mucho por él.

Llega la revolución de las cuerdas.

Con lo que no perdí el contacto fue con el CERN y con el LHC, ni mucho menos con la teoría de cuerdas. Y recuerdo muy bien las dos revoluciones que se dieron en la teoría de cuerdas. La de 1985, y especialmente aclamada fue la segunda, de 1995, donde aquel verano se fusionaron las cinco teorías parciales de entonces en una teoría más completa que englobaba a todas, llamada primero teoría de supercuerdas, y luego teoría M, donde M es algo que nadie ha sabido nunca muy bien qué significa.

Aquella teoría desarrolló el concepto de branas, que existen en la undécima dimensión y son infinitas, y confirmó un modelo desde las veintiséis dimensiones iniciales con unas partículas exóticas y teóricas hiperlumínicas llamadas taquiones, a otro modelo de nueve, y luego diez dimensiones físicas y una temporal, sin taquiones, que existen en dimensiones ocultas, invisibles, pero capaces de transformar el espacio-tiempo de formas increíbles.

Es evidente, por lo tanto, que la teoría de cuerdas es, desde muchos puntos de vista, una huida hacia adelante, de consecuencias catastróficas.

Parallel Verses
Modelos de branas, sus interacciones y consecuencias sobre la estructura del universo.

La locura se desata.

Aquel verano de 1995, y la segunda revolución de las cuerdas, ahora supercuerdas, fue la locura. De pronto, una teoría que había nacido para algo totalmente distinto a ser una teoría de gran unificación (GTU), era la piedra filosofal de la física, el camino hacia el conocimiento absoluto sobre el universo. El puente perfecto para unir relatividad general y mecánica cuántica. La inmensa mayoría de facultades de física se volcaron en la teoría de cuerdas, y ¡ay del físico que no quisiera estudiarla o trabajar en ella! O peor aún, que no creyese en ella; estaba relegado al mayor de los ostracismos. Uno de esos hombres relegado fue, precisamente, Lee Smolin.

Él, con otros colegas, llevaban a cabo una investigación mucho menos revolucionaria, y sí más conservadora, pero más sólida desde cualquier punto de vista: la gravedad cuántica de bucles (Loop Quantum Gravity), diseñada originalmente por Abhay Ashtekar. La LQG es una extensión de la relatividad general de Einstein, con varias ventajas, pero una muy evidente: la de no ser dependiente del tejido del espacio-tiempo, es decir, adapta la idea de espacio de la relatividad general a un modelo cuántico unificado, algo que la teoría de cuerdas no había hecho, y que, por su diseño, no parece que nunca pueda llevar a cabo.

Personalmente lo que me gusta de la LQG es que define el espacio-tiempo como un tejido formado por sus propias partículas, en una malla que se dobla mediante campos gravitatorios. Eso implica que no se requiere de la partícula del gravitón, y explica el fenómeno inicial de la expansión del universo a velocidades hiperlumínicas, conocida como inflación cósmica. Además, este modelo me ha permitido teorizar un modelo de comunicaciones hiperlumínicas para mis novelas, pero eso mejor que no se vaya diciendo por ahí, o me encerrarán en algún psiquiátrico.

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Entramos en el siglo XXI.

Pasaron los años. La serie de humor “Big bang theory” mostraba a un físico, Sheldon Cooper, totalmente volcado en la teoría de cuerdas. Era lo lógico. En las últimas temporadas abandona esa teoría. ¿Por qué? Porque la serie era el reflejo de la realidad: las facultades de física, y los físicos, se han ido dando cuenta del callejón sin salida que era la teoría de cuerdas, y que todo ese dinero y esfuerzo puesto en su desarrollo solo ha servido para modelar algunas ideas interesantes, y dar mucho material a los matemáticos.

Pero nada más. Por aquellos años, principios del siglo XXI, comenzó a expandirse un chiste que siempre me hizo mucha gracia. Decía:

“Si un físico experimental descubre un fenómeno inexplicable, la teoría de cuerdas encontrará una explicación para dicho fenómeno. Y, si al día siguiente encuentra otro fenómeno que contradice al primero, la teoría de cuerdas encontrará una explicación para dicho fenómeno”.

Este chiste define perfectamente la teoría de cuerdas: sirve para todo, lo explica todo, y lo soluciona todo. Pero algo que lo explica todo termina por no explicar nada. La teoría de cuerdas se podía usar para explicar todo, pero no fundamentaba su base en nada verificable, o, como suele decirse, no falsable. Y una teoría no falsable significa que tiene unos preceptos y razonamientos que no se pueden demostrar. Y, si no se pueden demostrar, y además no predice nada, o lo que predice no existe, entonces la teoría es mejor dejarla en el dique seco, a la espera de una oportunidad mejor.

La teoría de cuerdas no puede explicar qué es la materia oscura, si esta existe, o la energía oscura, si es que realmente existe. Pero, sin embargo, predice la existencia de lo que se llaman partículas supersimétricas, en lo que se conoce como supersimetría. Son partículas iguales a las ya conocidas, pero con una masa tremendamente superior. El LHC no ha descubierto nada de esto, y no parece que vaya a hacerlo en un futuro inmediato.

Por cierto, últimamente he leído que sí, que la teoría de cuerdas puede explicar la materia oscura y la energía oscura. Una vez más, una teoría que se amolda a todo y se cambia para adaptarse a todo no es una teoría que dé una seguridad y una solidez como para ser tenida en cuenta. Su fallo es que cambia cada vez que algo nuevo aparece en el horizonte, como mimetizándose ante nuevos desafíos. ¿Es una teoría, o es una amalgama plástica moldeable cada vez que algo real no encaja? Recordemos la frase:

Las teorías han de adaptarse para explicar la realidad, nunca la realidad deberá adaptarse para que encaje en la teoría.

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Nuevo libro (2019) de Lee Smolin que voy a empezar a devorar estos días

El futuro.

¿Qué nos queda? La idea es construir un nuevo acelerador de partículas dos o tres veces más potente que el LHC, al menos. Y que todo el mundo esté tranquilo, que seguirán sin generarse agujeros negros que se coman la Tierra. Lo que sí hará un nuevo acelerador así es llevar la física a extremos todavía más grandes. Es curioso porque, en los últimos cuarenta años, los planos de la física teórica y la física experimental se han invertido. Antes era lo común que los físicos teóricos predijeran cosas, y los físicos experimentales las demostraran. Por eso había una cierta arrogancia de los primeros hacia los segundos, como se ve en la serie de televisión de Big Bang Theory.

Pero en los últimos treinta años se ha ido dando el fenómeno contrario, curiosamente. Son los físicos experimentales los que han ido descubriendo fenómenos que se han apresurado a explicar los físicos teóricos. Paradojas de la ciencia. Y una señal clara de que se ha chocado frontalmente contra un iceberg de ideas que parece no tener fin de momento.

Probablemente si algún físico lee esto querrá colgarme del árbol más alto de Mordor, y lo entenderé. Al fin y al cabo, yo no soy físico, solo he seguido el rumbo de la física en los últimos cincuenta años, y he visto cómo se consumían ingentes recursos y personal en una teoría que, desde casi el principio, era evidente estaba destinada al fracaso. Porque, ¿veintiséis dimensiones? ¿Luego nueve? ¿Finalmente, diez? ¿Y esas siete restantes atrapadas en un modelo de Calabi-Yau trabajando dentro de la longitud de Planck? ¿Qué podría salir mal de todo eso? La conclusión es clara: todo.

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El CERN, centro de investigación de Ginebra, uno de cuyos instrumentos es el LHC. Los aficionados a los videojuegos entenderán esta imagen.

No está todo perdido.

No se han tirado estos últimos cuarenta años. Se han logrado avances. La Teoría Estándar se ha definido con gran detalle, incluido el elusivo bosón de Higgs. Pero sigue sin haber una salida al problema de la cuantización de la gravedad. Sigue sin haber respuestas a la materia oscura. Y sigue sin entenderse el papel de la energía oscura y su naturaleza en la expansión acelerada del universo.

Y todo ello llena páginas y páginas de las revistas y blogs actuales de ciencias físicas, con ideas nuevas y absurdas, a veces extravagantes, algunas veces hasta vergonzantes, que tratan de dar el golpe definitivo a un avance que no llega. Y no parece que haya salidas, de momento.

Lo que necesitamos, y eso es muy cierto, es un nuevo Albert Einstein, que tenga una idea novedosa que sea verificable, cuantificable, y falsable. Un nuevo Einstein que nos dé una nueva visión de la física, como lo fue Newton con sus Principia Mathematica, y luego Einstein con su Annus mirabilis (año milagroso), en 1905, cuando desarrolló no una, sino cuatro ideas absolutamente brillantes, entre ellas, la relatividad y el efecto fotoeléctrico entre otros.

No sé dónde estará mi compañero de conversaciones, el brillante físico al que no quería nadie en su país natal. Lo que sí sé es que toda una generación de mentes brillantes ha estado persiguiendo dimensiones ocultas, y branas multidimensionales que son más propias de novelas de ciencia ficción que de un universo real y tangible. Dimensiones ocultas en sí mismas, modelos matemáticos tan complejos y oscuros que parecen sacados de un libro de Kafka, y conclusiones que, o no se pueden demostrar, o no muestran ningún signo de ser reales.

Veremos cómo sigue este siglo su evolución, pero viendo las revistas de ciencia actuales, y esas publicaciones que son un canto de sirenas y de desesperación, creo que vamos a tardar un tiempo en salir del atolladero. Todo sea que alguien por fin abra una puerta, aunque sea una pequeña luz, que pueda ser el principio de algo realmente nuevo y fresco, y que dé nuevas direcciones a la física teórica. O tendremos que contratar a las nuevas generaciones para construir máquinas de helados con inteligencia artificial y poco más. Y sería una pena que eso sucediera. Porque necesitamos una salida. Y debemos trabajar para encontrarla ya. Muchas gracias.


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Brillante resumen de la teoría de cuerdas.

Autor: Fenrir

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

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