Einstein y la búsqueda de las variables ocultas

En esta entrada corta de la semana quiero presentarles un vídeo del IFT muy interesante, y una reflexión sobre el mismo.

Estaba el otro día viendo otro interesantísimo vídeo del IFT (Instituto de Física Teórica), donde a uno de sus miembros lo acusaron más o menos de “hereje” por decir que, en esencia, la famosa fórmula de Einstein E=mc2 es errónea. ¿Cómo se atreve semejante mortal a contradecir a nuestro venerado e inmortal Einstein?

El mortal, un miembro de IFT, que es además físico del CERN de Ginebra, tomó buena nota de la acusación, y grabó un magnífico vídeo con no uno, sino seis errores de Albert Einstein. Y obtiene una conclusión: Einstein era un ser humano. Y se equivocó en algunas ocasiones. Eso no quita todo el gigantesco mérito de sus descubrimientos. Pero no era infalible. Como no lo es nadie.

Esquema de la función de onda para una partícula.
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Teoría de cuerdas y la paradoja del principio antrópico

Nota: esta es mi penúltima entrada antes de irme de vacaciones. La última será el vídeo de introducción de “Caminos a lo desconocido“, una serie de trabajos donde hablaré de aspectos relacionados con el ser humano y su futuro a partir de septiembre.

Vivimos en un universo de equilibrios. Equilibrios en forma de valores para las constantes universales adimensionales, esas que tienen siempre el mismo valor independientemente de cómo se tomen, como la constante de estructura fina.

Curiosamente, estos valores, que en la mayoría de los casos nadie sabe por qué tienen precisamente esos valores, son determinantes para la existencia del universo tal y como lo conocemos. O, también podríamos decir: si alguno de esos valores cambiara, incluso en el orden de las centésimas, en muchos casos el universo cambiaría, de forma que la vida, tal como la conocemos, sería imposible.

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Dios creó 10 elevado a la 500 universos, pero solo este lo diseñó para que contuviera vida. El resto fueron betas anteriores a este universo, que es la versión 1.0 de la vida. Luego sacará la versión 2.0, donde seremos inmortales, y no tendremos que pagar impuestos, ni existirán las suegras ni los cuñados.

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Física a la escala de Planck

Nota: no soy físico. De hecho soy hombre de letras en un amplio sentido del término. Por eso este contenido, como todos los demás relacionados con el conocimiento de la naturaleza, deben ser tenidos en cuenta como simples especulaciones y reflexiones personales. Muchas gracias.

Uno de los diversos motivos del fracaso de la teoría de cuerdas, entre otros muchos, es el de trabajar en la escala de Planck. La idea que subyace a la propia naturaleza de esta teoría es que el universo está compuesto por, precisamente, diez dimensiones físicas, y una dimensión temporal. Y que su estructura básica son un tipo de cuerdas que vibran, y que solo son accesibles a la escala de Planck. Pero, ¿qué es la escala de Planck? Ahora vamos a verlo.

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Modelo de Calabi-Yau, una estructura matemática que corresponde con un modelo de universo de diez dimensiones, siete de ellas plegadas sobre sí mismas a la escala de Planck.

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Lo siento Albert, Dios sí juega a los dados

Si se hiciese una encuesta del científico más popular, sin duda habría dos nombres: Newton, pero, por encima de todo, Albert Einstein, el padre de la relatividad, y uno de los padres de la mecánica cuántica. Y es curioso que sea así, porque Einstein siempre renegó de esta segunda disciplina. No de su esencia, pero sí de su dos principios fundamentales: que el conocimiento tiene límites, y que está basado en probabilidades.

¿Por qué Einstein luchó denodadamente contra estas dos ideas, perfectamente establecidas en la mecánica cuántica, demostradas y verificadas? Porque no podía soportar que el universo no fuese perfectamente medible y cuantificable. Pero, ¿por qué no lo es? ¿Qué ocurre con el universo cuando intentamos medirlo? Ocurre que llegamos a un límite. A una frontera del conocimiento. Y eso era lo que Einstein nunca pudo soportar. Y mucho más: trabajó con ahínco para cambiar esa idea. Fracasó.

Se acusa a Einstein de cosas muy absurdas, la gran mayoría sin ningún fundamento. Einstein fue un ser humano. Cometió errores, pero son un detalle entre grandes éxitos.

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Imposibles ficticios. Hoy: El fin de la eternidad

El tiempo es aquello que es infinito cuando somos jóvenes, y demasiado escaso cuando nos hacemos viejos. Entre un instante y el siguiente, todas las decisiones que hayamos tomado quedarán escritas en la historia del universo para siempre. Los errores, los fallos, esa palabra mal puesta, ese gesto erróneo, en el momento más inoportuno, que hizo que perdiésemos un trabajo, un amor, un amigo, para siempre. ¿Y si pudiésemos volver atrás? O mejor aún, ¿y si pudiésemos controlar el tiempo, y crear un mundo perfecto para la humanidad?

Corría el año 1955, y el bioquímico de origen ruso, afincado con sus padres en Nueva York, Isaac Asimov, era ya un renombrado y conocido escritor de ciencia ficción. Tanto era así que dejó su plaza en la universidad para dedicarse a escribir en exclusiva, algo que le permitió crear toda la serie de obras increíbles, tanto de ficción como divulgativas, que podemos disfrutar hoy día. Recordemos que Asimov es el escritor más prolífico de la historia, junto a Lope de Vega. Más de quinientas obras llevan su sello.

Asimov había escrito su trilogía de “La Fundación” poco antes, publicada por capítulos en una revista, algo muy habitual en aquella época. Había terminado un relato de 25.000 palabras sobre una idea relacionada con los viajes en el tiempo que fue rechazada, pero posteriormente, convertida en novela, fue aceptada para ser publicada.

Así nació una de las obras que considero más grandes de Isaac Asimov: “El fin de la eternidad”, junto a la mencionada trilogía de la Fundación, y a “Yo robot”.

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Event Horizon y fotografía directa del primer agujero negro

Ya tenemos aquí la primera imagen directa de un agujero negro, concretamente el de la galaxia M87, fotografía realizada por un conjunto de radiotelescopios en el proyecto llamado Event Horizon (sí, como la película), que combinados han permitido captar los fotones que se reciben, no del agujero en sí, pero sí de su influencia inmediata en la materia. Por ello, lo que se ve en la imagen, en todo caso, no es el agujero negro, porque no emite luz, precisamente ese el secreto de un agujero negro. De hecho un agujero negro es prácticamente el concepto físico real de lo que se denomina un cuerpo negro, aunque con algunos matices.

La imagen tampoco se ha tomado con la banda de luz visible, sino en la banda de radio, con un grupo coordinado de radiotelescopios que cubren todo el planeta. Esa imagen luego se procesa y se convierte en algo que pueda ver el ojo humano. Recordemos que el universo no es lo que ven nuestros ojos, eso es solo una conceptualización que hace el cerebro de la realidad, que es muy distinta a lo que interpretamos.

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Agujero negro en la galaxia M87

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Efecto Casimir y generación de trabajo mediante energía de vacío

Últimamente vuelve a hablarse, una vez más, del motor EMDrive y de experimentos para probar este motor en el espacio. Recordemos que el EMDrive viola las leyes de la física, y concretamente la ley de Newton de conservación del movimiento. En mayo de 2018 se demostró claramente, por parte de un grupo alemán de investigación, que el EMDrive no es posible, y que la energía que se genera no tiene nada que ver con fuentes exóticas como la energía de vacío. Entonces, ¿es posible usar dicha energía de vacío para crear trabajo? ¿Es la generación de partículas virtuales una fuente de energía que pueda explotarse? ¿Es el efecto Casimir un ejemplo de trabajo que pueda ser explotado?

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Universo cuántico y guiones intemporales

Una de las más famosas anécdotas de la física del siglo XX es la que tiene que ver con la disputa entre Albert Einstein y Niels Bohr sobre la naturaleza probabilística de la mecánica cuántica. Básicamente, esta premisa nos dice que, en el universo cuántico, no podemos conocer un sistema de forma completa, con información precisa de la posición y velocidad de las partículas. Existen unos límites claros, y demostrables, que fueron explicados por el físico alemán Werner Heisenberg a mediados de la década de los veinte, en el siglo XX.

Einstein se resistió siempre a esta idea, y desarrolló con otros dos físicos el famoso experimento EPR, por sus autores, Einstein, Podolsky, y Rosen, que pretendía demostrar que la mecánica cuántica, en su formulación literal, era una teoría incompleta, y que los valores probabílisticos de lo que se llama la función de onda, es decir, los valores que puede obtenerse de una partícula, son arbitrarios por una deficiencia de la teoría. Curiosamente, EPR sirvió para afianzar más la teoría de la mecánica cuántica. Einstein solía decir que “Dios no juega a los dados”, en alusión a que el universo no es probabilidad. Se dice que Bohr le terminó diciendo en una ocasión “no le digas a Dios lo que tiene que hacer con el universo”.

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Los dos lazos rotos en la teoría de cuerdas

La teoría de cuerdas ha sido la esperanza de la física teórica durante décadas. Desde la primera revolución, en los años ochenta, con las famosas cinco teorías, y la segunda revolución, en los noventa, en la que las cinco teorías se fusionaron en una teoría mayor, conocida como teoría M, la teoría de cuerdas, luego llamada supercuerdas, ha ido perdiendo impulso.

Enormes cantidades de recursos humanos y materiales no han trascendido de ideas complejas no verificables, falta de predicciones, y una crítica cada vez mayor de algunos físicos de renombre, como Lee Smolin, que hizo un análisis muy bueno hace años ya en “Las dudas de la física en el siglo XXI“, una lectura muy recomendable. Traigo también un vídeo de este excelente físico donde habla con gran detalle y de forma clara sobre el tema.

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IFT y modelos de unificación: una explicación

En el mundo de la física moderna, el problema de las GTU (Gran Teoría Unificada) es uno de los mayores retos a los que se enfrenta la física teórica desde hace setenta años. Por GTU se entiende una teoría que englobe la mecánica cuántica y la relatividad general. Ambas son grandes éxitos en sus respectivos campos, pero ambas disponen de límites, y combinarlas es hoy por hoy imposible. Precisamente el CERN en Ginebra se ha puesto en marcha de nuevo para seguir con los trabajos de investigación en física de altas energías.

Se han llevado a cabo intentos de crear una GTU convincente, como la teoría de cuerdas, o la gravedad cuántica de bucles, entre otras, pero ninguna ha podido llegar a dar una solución final para poder combinar las cuatro fuerzas conocidas. Aunque, no lo olvidemos, la gravedad no es en realidad una fuerza, sino una distorsión del espacio-tiempo, algo que definió Einstein con la teoría general de la relatividad.

De todo esto se habla en el nuevo vídeo del Instituto de Física Teórica, que en un nuevo trabajo nos presenta el concepto fundamental de la GTU: una teoría que unifique todas las fuerzas en una sola, porque, en realidad, las cuatro fuerzas son distintas expresiones de una sola entidad, que se expresa como cuatro distintas a bajas energías.

Pero, a altas energías, como aquellas que se dieron durante el inicio del universo, todas las fuerzas se unifican. Y este carácter unificador es una de las premisas de las ciencias físicas modernas, tal como se vio con el electromagnetismo de Maxwell, o con el modelo electrodébil de Sheldon Lee Glashow, Abdus Salam y Steven Weinberg. Por cierto, la teoría de cuerdas nació como parte del modelo electrodébil en los años ochenta. Pero esa, como suele decirse, es otra historia.

Como siempre, otro vídeo muy didáctico del IFT, que nos adentra en un tema apasionante, del que hablaremos mucho más en el futuro. Porque, no lo olvidemos: si se desarrolla una GTU completa, podremos tener un conocimiento del universo varios órdenes de magnitud mayor que con las teorías actuales. Y eso puede abrir puertas a nuevas e inimaginables posibilidades, para la ciencia en particular, y para el ser humano en general.